Invitamos a la comunidad del Instituto de Física a participar el jueves 12 de octubre a las 15:00 hrs. del tercer coloquio de este semestre. En esta oportunidad nos visita el Dr. Helmut Linde, de Digital R&D at Covestro AG para exponer sobre "The Brain and the Future of Artificial Intelligence".
Entre el 20 de septiembre y el 20 de octubre de 2023 se encuentran abiertas las postulaciones para los programas de postgrado del Instituto de Física UC.
Ya sea que los estudiantes se integren al Doctorado en Física, al Magíster en Física o al Magíster en Física Médica, podrán adquirir una formación sólida y avanzada en Física, en una institución de referencia nacional e internacional de investigación y generación de capital humano avanzado.
Revisa nuestros programas y postula en el siguiente enlace .
Rodrigo Soto, investigador del grupo de Física de la Materia Condensada fue promovido a profesor asociado del Instituto de Física UC.
Inicialmente, el investigador se formó como Ingeniero Civil en la Universidad Técnica Federico Santa María y obtuvo el grado de Doctor en Física en la Universidad de Illinois. El año 2019 se integró a nuestra comunidad en la Facultad de Física UC.
Su línea de investigación se centra en sistemas electrónicos altamente correlacionados en Materia Condensada, particularmente, ligado al fenómeno de superconductividad no convencional a altas temperaturas.
En 1927 Heisenberg enunciaba el principio de incerteza: no es posible conocer la posición y velocidad de una partícula con absoluta precisión a la vez, lo que aparentemente impone una limitación sobre el conocimiento accesible en cualquier medición. Sin embargo, actualmente científicos han podido superar esta barrera y realizar medidas con una precisión sin precedentes, entre ellas, la detección de ondas gravitacionales.
El observatorio de ondas gravitacionales mediante interferometría láser (LIGO) es capaz de comparar el tiempo de vuelo de dos haces de luz que viajan perpendicularmente entre sí, y que son reflejados por espejos que se encuentran a más de 4 kilómetros de distancia. Puede detectar cambios de distancia tan pequeños como un décimo de milésima de un protón entre sus espejos: esto equivale a estimar la distancia entre nuestro sol y la estrella más cercana con la precisión de un cabello humano.
Esta sensitividad permite a LIGO detectar cambios minúsculos en distancia como los provocados por colisiones entre agujeros negros que ocurren a más de un billón de años luz de distancia. Para esto LIGO debe sortear varios desafíos tanto de la ingeniería como de carácter fundamental.
Dentro de los desafíos fundamentales, una de las principales limitantes en LIGO es el ruido cuántico. De acuerdo con la mecánica cuántica, la luz está compuesta por pequeñas partículas llamadas fotones. En los interferómetros ópticos existen fotones que vienen y salen de nuestro mundo (se crean y destruyen constantemente). Estos introducen ruido en los detectores, impidiendo a los científicos distinguir con precisión la señal gravitacional del ruido. Sin embargo, y aunque parezca increíble, es posible mejorar la capacidad de detección cambiando la forma de este ruido mediante luz comprimida.
¿Qué es la luz comprimida?
Para ilustrar este concepto imaginemos que cada fotón detectado en LIGO es como una gota de agua golpeando nuestro techo. La detección de luz sin comprimir se asemeja a las gotas de agua golpeando nuestro techo en un día lluvioso. El tiempo en que cada gota golpea nuestro techo es aleatorio impidiéndonos decir cuantas gotas golpean el techo cada segundo con precisión.
Existen varias formas de luz comprimida. Una, por ejemplo, corresponde a la situación en que todas las gotas del día lluvioso golpean el techo al mismo tiempo y no de forma aleatoria. Este caso, además de dejarnos sin techo, corresponde a la luz comprimida en fase. Esta forma de llover (o forma de luz), tiene la desventaja que el número de gotas varía mucho de un momento a otro.
Otra forma de luz comprimida, por el contrario, corresponde a la situación en que el tiempo entre gota y gota es siempre el mismo y corresponde al caso de luz comprimida en amplitud. Sería como si todas las gotas en un día lluvioso se coordinaran y cayeran una tras otra de manera ordenada. En este caso es posible decir con precisión cuantas gotas recibimos por segundo.
La luz comprimida en amplitud, lograda por primera vez en la década de 1980 e incorporada en LIGO desde el 2019, ha permitido disminuir el ruido y aumentar la detección de ondas gravitacionales asociadas a colisiones de objetos supermasivos como agujeros negros y estrellas de neutrones, de un evento por mes a un evento por semana.
Sin embargo, aunque esto parezca simple, no es posible comprimir la luz como se nos plazca, por ejemplo, en fase y amplitud a la vez. Las incertezas en fase y amplitud también satisfacen el principio de incertidumbre de Heisenberg. Comprimir la luz en amplitud (reducir su incerteza en amplitud), implica descomprimirla en fase (aumentar la incerteza en fase), y viceversa, de la misma manera que el principio de incertidumbre de Heisenberg no nos permite conocer la posición y velocidad de una partícula con absoluta precisión.
Por otro lado, es difícil mantener estos estados comprimidos y son sumamente delicados a imperfecciones o pérdidas de luz perdiendo su capacidad comprimida. Volviendo a nuestra analogía, si existen goteras (un pájaro vuela capturando gotas de lluvia antes de que lleguen al techo) o gotas provenientes de otras fuentes de agua (el riego automático del vecino sigue funcionando en los días lluviosos), el ruido aumenta.
Otras aplicaciones
La luz comprimida no solo es utilizada para la detección de ondas gravitacionales, y cuenta con aplicaciones en magnetometría o, incluso, en biología. En mediciones biológicas que utilizan láseres, se debe tener mucho cuidado para no sobrecalentar la muestra. Fluctuaciones en la intensidad de la luz podrían quemar el tejido celular. En estos casos, la luz comprimida en amplitud permite suministrar una intensidad de luz constante y evitar que los tejidos biológicos se dañen debido a fluctuaciones en intensidad.
Y en magnetometría de alta precisión, permite medir campos magnéticos millones de millones de veces más pequeño que el campo magnético de la Tierra, permitiendo diversas medidas como la magneto encefalografía, que permite registrar la actividad cerebral de manera no invasiva midiendo los campos magnéticos que producen las estructuras cerebrales.
Fuente: emol.cl
El 31 de agosto terminamos un nuevo ciclo gratuito de charlas de Física dirigidas al público general, en el que se abordaron temáticas contingentes como la Fusión Nuclear, la Fotónica y la Computación Cuántica, así como problemas clásicos de la Física, e investigaciones de Física Médica aplicadas al tratamiento del cáncer.
Este año, sin aforos ni restricciones sanitarias, volvimos a reencontrarnos, y las presentaciones se hicieron ante audiencias masivas, tanto en el Aula Magna Manuel José Irarrázaval como por streaming vía Zoom, Youtube e Instagram Live. Recibimos a 817 personas en las charlas presenciales, a 679 vía zoom y ya tenemos más de 1972 visualizaciones de este ciclo de charlas en nuestro canal de Youtube.
En el marco de esta actividad, este año inauguramos en el hall del Aula Magna, una exposición fotográfica que buscaba reforzar la importancia y belleza de la investigación a través de imágenes, haciéndola así, más accesible al público general. La muestra incluyó más de 30 fotografías e imágenes generadas en el marco de la investigación de los docentes del Instituto de Física.
Invitamos a la comunidad del Instituto de Física a participar el martes12 de septiembre a las 15:00 hrs. del segundo coloquio de este semestre. En esta oportunidad tendremos al Dr. Renan Romano de Microsoft, quien nos hablará de "ChatGTP y sus aplicaciones: descubriendo la inteligencia artificial generativa".
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