Se publica en Nature el diseño de AWARE-40, una cámara fotográfica con 28 gigapíxeles

Parece extraño que se publique el diseño de una nueva cámara fotográfica en la prestigiosa revista Nature, más aún cuando todavía no ha sido fabricada. En el artículo solo hay imágenes obtenidas con su versión básica, AWARE-2, que solo alcanza un gigapíxel de resolución y tres fotogramas por minuto. La verdad, cada día me sorprenden más los artículos que se publican en la revista más prestigiosa del mundo. Al grano, el número máximo de píxeles de una cámara fotográfica depende del ángulo sólido subtendido por el área del sensor que corresponde a cada píxel, que depende de la apertura de la lente, estando limitado por la difracción y otras aberraciones ópticas. Una cámara con 10 megapíxeles de calidad requiere una apertura del orden de 1 mm; una con un gigapíxel exige alcanzar un centímetro, lo que provoca enormes pérdidas de calidad en la imagen (aberraciones ópticas). La cámara AWARE-2 utiliza una abertura de 16 mm, más pequeña de lo esperado porque está basada en una matriz de microcámaras, similar al ojo de una mosca, cada una de ellas con una resolución de unos megapíxeles. El campo de visión de AWARE-2 es de 120º por 50º y cada pixel subtiene unos  38 microrradianes. Esta cámara ha sido financiada por un proyecto DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). No puedo decir mucho más, salvo que el artículo técnico es D. J. Brady et al., “Multiscale gigapixel photography,” Nature 486: 386–389 (21 June 2012) [información suplementaria], y que leer Nature cada día me sorprende más.

Según la información suplementaria del artículo técnico, todas las cámaras fotográficas que a día de hoy alcanzan una resolución de un gigapíxel aparecen en esta tabla (el número de píxeles aparece en la cuarta columna como FoV/iFoV). Los autores del artículo destacan el potencial científico de su cámara AWARE-2, aunque siendo financiada por DARPA cualquier persona, incluso los que no son malpensados, tendrá en mente otro tipo de aplicaciones. Como podéis imaginar, yo no acompañaré esta entrada con una imagen de un gigapíxel para que ilustrar la calidad de la cámara. Aún así, para que tengáis una idea, abajo incluyo un mosaico de 0,96 gigapíxeles y unos extractos (más aquí); otro ejemplo más, e incluso uno astronómico,

 

La verdad es que no sé qué mas contaros, pues para mí lo más sorprendente de este artículo en Nature es que yo no veo la ciencia por ningún lado (solo veo técnica). Será que soy un poco ignorante. Abajo os dejo el mosaico con 98 microcámaras para lograr un campo de visión de 120 × 50 grados.

Atención, pregunta: ¿Está cuantizada la masa de los microagujeros negros?

En mecánica cuántica la energía está cuantizada y en relatividad la energía y la masa son equivalentes. Por tanto, parece natural pensar que la masa debe estar cuantizada. César Gómez, del Instituto de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM/CSIC), y dos colegas afirman que la masa de los agujeros negros debe estar cuantizada, sea cual sea la teoría cuántica correcta de la gravedad. Su demostración se basa en argumentos físicos muy generales y es independiente de los detalles cuánticos de la gravedad. Su artículo presenta una regla universal de cuantización para los agujeros negros en un espaciotiempo de cualquier número de dimensiones: una masa m localizada en una región cuyo radio es r(m) debe cumplir la regla m r(m) = N, donde N es un número entero; por ejemplo, en la relatividad de Einstein se cumplirá que m=√N/L_P, donde el denominador es la longitud de Planck. ¿Se puede verificar esta teoría de forma experimental? No, salvo que haya dimensiones extra en el espaciotiempo que sean muy grandes y el LHC del CERN pueda producir microagujeros negros. En dicho caso, su teoría predice una resonancia cuántica a ciertos valores discretos de la masa separados por una distancia controlada por el inverso de la raíz cuadrada de la sección transversal de producción de estos microagujeros negros. Una señal de este tipo será muy fácil de detectar (y de excluir). El artículo se lee fácil para un físico, así que los interesados disfrutarán con Gia Dvali, Cesar Gomez, Slava Mukhanov, “Black Hole Masses are Quantized,” ArXiv, 29 Jun 2011. Por cierto, también se hizo eco de este artículo KFC, “Black Hole Mass Must Be Quantized, Say Physicists,” The Physics arXiv Blog, 07 Aug. 2011.

XXXII Carnaval Física: No se puede hacer más lento

Tras ver este vídeo deberías releer mi entrada “Los problemas sencillos son los que más quebraderos de cabeza dan,” donde se explica cómo es posible que la parte inferior del slinky se quede parada en el aire (porque lo que cae es el centro de gravedad del slinky) mientras se acorta su longitud. He visto el vídeo en la entrada de Antonio Martínez Ron, “La caída de un slinky a cámara superlenta,” Fogonazos, 21 junio 2012.

Esta breve entrada es mi primera contribución a la XXXII Edición del Carnaval de la Física, cuyo anfitrión este mes es Byron David en el blog Ciencia. Como nos recuerda Carlo Ferri: “El plazo para enviar vuestros posts está fijado para el 25 de junio. Recordad que el objetivo es dar a conocer la física en todas sus facetas, por lo que no es necesario escribir un artículo sino publicando un vídeo, una poesía o comentar una peli es más que suficiente para participar en el Carnaval de la Física.”

PS: Otro vídeo interesante que merece aparecer en el carnaval de física.

IceCube observa dos neutrinos electrónicos de récord con una energía mayor de 1 PeV

Todavía es un resultado preliminar, pero todo indica que IceCube ha logrado observar dos neutrinos electrónicos con una energía superior a 1 PeV (peta-electrón-voltio), uno el 9 de agosto de 2011 y otro el 3 de enero de 2012, tras 673 días de observación entre 2010 y 2012. Todo indica que se trata de neutrinos de origen cósmico. Este resultado es importante porque durante los primeros 333 días de observación, entre 2008 y 2009, no se observó ninguno, cuando todo el mundo esperaba que así fuera, lo que se llegó a llamar el misterio de los neutrinos ultraenergéticos (UHE). Este resultado preliminar ha sido anunciado en dos conferencias: Aya Ishihara (for the IceCube collaboration), “IceCube: Ultra-high Energy Neutrinos,” Neutrino2012 at Kyoto June 8th 2012; y Kara Hoffman, “Recent Results from the IceCube Neutrino Observatory,” ICFP 2012, Crete, Greece, 10-16 June 2012.

Se cree que estos neutrinos ultraenergéticos tienen un origen cósmico y podrían ser originados por la interacción entre protones de alta energía de los rayos cósmicos y los fotones del fondo cósmico de microondas. El problema es que observar solo dos neutrinos UHE en cinco años en IceCube implica que hay menos protones de alta energía de lo que se creía o que no conocemos como creemos todas las fuentes en el universo capaces de acelerar estos protones a energías tan altas. Por tanto, observar estos dos neutrinos UHE no resuelve el misterio del porqué solo se han observado dos en cinco años cuando muchos físicos esperaban la observación de muchos más (como mínimo unos ocho). En cualquier caso, el mapa del cielo observado con neutrinos UHE ya no es tan negro como parecía.

Más información en este blog: “El misterio de los neutrinos ultraenergéticos que no han sido detectados por IceCube,” 19 abril 2012; “El presente y el futuro de los grandes telescopios de neutrinos,” 16 octubre 2011.