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La comprensión completa de muchas de las fuerzas más fundamentales en juego en nuestro mundo ha resultado ser resbaladiza. Un nuevo experimento realizado por un grupo de investigadores, incluido Daniel Jafferis del Departamento de Física de Harvard y colegas de Caltech, representa un pequeño paso en el avance de nuestra visión de la relación entre la gravedad, que da forma al universo, y la mecánica cuántica, el marco teórico que rige el movimiento e interacción de partículas subatómicas.

Durante más de 100 años, la descripción común de la gravedad se ha derivado de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein: que la gravedad se relaciona con la curvatura del espacio-tiempo. En los últimos 25 años, los científicos han descubierto que existe una conexión íntima entre la gravedad y la mecánica cuántica. Entre estas conexiones se encuentran los agujeros de gusano, también conocidos como puentes o túneles del espacio, que Einstein describió en 1935 como pasajes a través del espacio-tiempo que podrían conectar dos agujeros negros.

El equipo de Jafferis ha realizado por primera vez un experimento basado en la computación cuántica actual para comprender la dinámica de los agujeros de gusano. “Es una simulación cuántica de un agujero de gusano extraordinariamente pequeño”, dijo Jafferis. «Antes de esto, no estaba claro con los dispositivos que tenemos ahora si uno podía hacerlo». La investigación fue publicada en Nature.

La teoría de la relatividad general de Einstein describió los agujeros de gusano como dos agujeros negros cuyos interiores están unidos, donde algo podría saltar en cada lado, encontrarse en el medio, pero ninguno podría volver a salir: la trampa proverbial en un agujero negro.

“Es una hermosa idea de la década de 1930 que se unen los interiores de los agujeros de gusano, pero no se sabe si este concepto es una declaración significativa desde el punto de vista operativo”, dijo Jafferis. “Pero ahora sabemos que la configuración del agujero de gusano sí tiene una interpretación física; corresponde a los dos agujeros negros separados en un espacio altamente entrelazado”.

En los últimos años, los científicos han construido dispositivos físicos como computadoras cuánticas para crear simulaciones en las que pueden manipular los entrelazamientos de estados cuánticos de forma controlada. El equipo de Jafferis quería ver si podían crear un modelo simplificado que emulara los aspectos gravitatorios de un agujero de gusano. ¿Podrían crear un sistema cuántico donde el patrón de entrelazamiento espacial sea estructuralmente del tipo correcto para que parezca enviar algo a través de un agujero de gusano?

En experimentos de laboratorio, los investigadores introdujeron una conexión entre los dos lados, haciendo transitable el agujero de gusano. Las señales podrían enviarse por un lado y pasar por el otro, tal vez no rápidamente, pero sin atascarse. En el lenguaje cuántico, esto se denomina «teletransportación cuántica», una forma de enviar información cuántica mediante el entrelazamiento compartido. “La información no se envía a través de la señal directa, sino de una manera más sutil que utiliza el entrelazamiento”, agregó Jafferis.

El equipo comenzó con un qubit, el tipo de espacio cuántico más simple, en un área de su dispositivo. Liberaron otros qubits en otro espacio enredado fijo dentro de la computadora para un total de nueve qubits. Luego, los dos espacios se mezclaron utilizando las operaciones de puerta de la computadora cuántica.

Luego, utilizaron operaciones de datos que interpretaron el sistema en evolución de acuerdo con ciertas dinámicas. El paso final fue mirar el qubit una vez que llegó al otro lado de la computadora. “Preguntamos si era igual al que enviamos o si se veía diferente”, dijo Jafferis. «Era el circuito cuántico más simple posible que pudimos crear para ver si podíamos simular la dinámica del agujero de gusano».

El objetivo final del equipo es conocer todos los detalles sobre la descripción gravitatoria de los sistemas cuánticos. “Sabemos cómo funciona eso a través de las matemáticas teóricas en casos limitados, pero no sabemos todas las respuestas”, dijo Jafferis. «Usar este sistema cuántico muy pequeño, lo vemos como un primer paso para hacer otros más grandes donde podamos descubrir más».

Esta investigación fue financiada por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos.

El ministro de Relaciones Exteriores de Ucrania, Dmytro Kuleba, dio una charla franca y amplia el miércoles por la tarde con la facultad de la Escuela Kennedy de Harvard sobre el impulso de su país para obtener más apoyo de las potencias occidentales, los errores que prepararon el escenario para la invasión rusa y las perspectivas de una victoria ucraniana.

Kuleba habló desde la ciudad de Nueva York, donde acababa de dirigirse a una sesión de emergencia de la Asamblea General de la ONU y se reunió con los estados miembros con la esperanza de cimentar el apoyo para votar una resolución que pide la retirada incondicional de Rusia de Ucrania, que el organismo adoptó abrumadoramente el jueves. . Dijo que las primeras conversaciones esta semana con Jens Stoltenberg, secretario general de la OTAN, y Josep Borrell, alto representante de la UE para asuntos exteriores y política de seguridad, para discutir la futura membresía de su país en ambos «fueron extremadamente bien».

La UE ha sido más abierta sobre el proceso de candidatura y el cronograma que la OTAN, pero Kuleba confiaba en que Ucrania sería admitida en la alianza de defensa.

“Va a suceder”, dijo. «Es solo cuestión de tiempo. Y cuanto antes suceda, mejor será para todos nosotros”.

Kuleba se retractó de los comentarios que hizo en diciembre de que Rusia debe enfrentarse a un tribunal internacional de crímenes de guerra antes de que Ucrania acepte iniciar conversaciones de paz.

“Mi posición actual” es que un tribunal “no es un requisito previo para el comienzo de cualquier esfuerzo diplomático”, dijo en respuesta a una pregunta sobre su postura actual.

“Damos la bienvenida a todas las iniciativas de paz”, dijo. “Pero en la mayoría de los casos, es solo una cortina de humo para fines de política interna y una excusa para no hacer algo para apoyar a Ucrania. Así fue en los últimos 12 meses”.

Con China señalando que puede brindar apoyo no solo económico sino también militar a Rusia, Kuleba se reunió con el consejero de Estado Wang Yi al margen de la Conferencia de Seguridad de Munich la semana pasada para discutir un plan de paz chino propuesto.

“Si China decide apoyar militarmente a Rusia, será un gran golpe contra su propio principio fundamental de integridad territorial”, dijo Kuleba. “China es un jugador grande e importante; tenemos que ser cuidadosos. Pero, hicimos nuestra elección. Lucharemos hasta que prevalezcamos, pase lo que pase y quienquiera que intente apoyar a Rusia en esta lucha”.

Los temores occidentales de que proporcionar armas a Ucrania puedan provocar que Rusia aumente aún más la violencia han sido infundados, dijo.

Las preocupaciones eran altas de que Putin anunciara tales planes en un discurso a principios de esta semana. En cambio, dijo que Rusia detendría la participación en el último tratado de control de armas restante que tiene con los EE. UU.

“Al final, todos vimos que su corredor para escalar se está volviendo más estrecho”, dijo Kuleba. “Rusia nunca necesitó la decisión o el movimiento de nadie más para escalar en respuesta. Rusia siempre se estaba escalando a sí misma y luego acusaba a otros de provocarla. Esa es la táctica clásica”.

Eric Rosenbach, codirector del Belfer Center en HKS y exjefe de personal del secretario de Defensa de los EE. UU. Ash Carter de 2015 a 2017, preguntó si el presidente de Ucrania, Volodymyr Zelensky, solicitó algún tipo específico de armas cuando se reunió con el presidente Biden en Kiev esta semana. fin de semana. Rosenbach ofreció ejemplos como aviones de combate MiG 29, misiles de largo alcance o más sistemas de defensa aérea, equipos que podrían ayudar a compensar el desequilibrio de armas entre los combatientes y llevar a Rusia a la mesa de negociaciones.

Kuleba dijo que Zelensky hizo tal pedido, pero Biden se negó. Sin embargo, Ucrania ya había obtenido seis de los siete tipos de armas que cree que son fundamentales para ganar la guerra («fueron revolucionarios»). Todo lo que queda sin entregar son aviones de combate.

“Y no tengo ninguna duda de que esta opción se desbloqueará”, dijo.

La victoria para Ucrania sería una retirada completa de Rusia y la restauración de las fronteras de la nación reconocidas internacionalmente a partir de 1991, dijo. Pero eso no sería suficiente para garantizar la futura seguridad global.

“Podemos ganar la guerra. Podemos expulsar a Rusia de nuestro territorio, y lo haremos, pero si Rusia permanece como está, seguirá siendo una amenaza”, dijo Kuleba. “La victoria de Ucrania es del interés de todos. No podemos permitir que Rusia se salga con la suya con lo que ha hecho y se envalentone aún más” y “envalentonar a las otras fuerzas malignas del mundo”.

Haciéndose eco de los comentarios hechos por la analista Fiona Hill la semana pasada en HKS, Kuleba dijo que una serie de «errores estratégicos» a principios de la década de 1990 por parte de Estados Unidos, Occidente y Ucrania justo antes del colapso de la Unión Soviética en 1991 y la declaración de independencia de Ucrania establecieron el escenario de la guerra actual.

El primer error fue un discurso pronunciado en agosto de 1991 por el presidente George HW Bush ante el parlamento ucraniano en el que el líder estadounidense instó a la entonces república soviética a evitar el “nacionalismo suicida” y permanecer con la Unión Soviética bajo el presidente Mikhail Gorbachev, dijo. Tres semanas más tarde, los tanques entraron en Moscú en un intento golpe de Estado. En diciembre, Gorbachov renunció y la Unión Soviética había caído.

Permitir que una Rusia recién reconstituida bajo Boris Yeltsin simplemente se deslizara hacia el asiento de la Unión Soviética en el Consejo de Seguridad de la ONU sin ninguna adjudicación formal o sin someterse a ningún procedimiento legal, como lo exige la Carta de la ONU, fue incorrecto y desaconsejable y su presencia continua es “ ilegítimo. Rusia no tiene derecho a estar allí”, dijo.

El acuerdo de Ucrania de 1994 para desnuclearizarse a cambio de promesas del Consejo de Seguridad de la ONU, EE. UU., Reino Unido y Rusia de que Ucrania estaría protegida también fue un error, al igual que la fatídica decisión de 2008 en la cumbre de la OTAN en Bucarest, Rumania. posponer la formalización de Ucrania y el camino de Georgia hacia una eventual membresía.

“Mientras Occidente ejercía una cautela miope, Rusia era cada vez más persistente y segura de sí misma”, dijo, recordando los numerosos actos de agresión de Putin durante las últimas tres décadas en los ex estados soviéticos.

Pero Ucrania también ha cometido errores, dijo Kuleba, como permitir que florezcan los oligarcas y la corrupción, pasar por alto la preparación de las fuerzas armadas de Ucrania y permitir que Rusia se involucre periódicamente en la política interna.

“Pero independientemente de los defectos que tengamos, una cosa siempre nos ha hecho fundamentalmente diferentes de Rusia. El núcleo del proyecto ucraniano siempre ha sido la libertad; Considerando que el núcleo del proyecto ruso siempre ha sido la obediencia: la obediencia de los ciudadanos rusos hacia [a] zar y la obediencia impuesta de [its] vecinos hacia Rusia”, dijo Kuleba. “La libertad es lo que hace que Ucrania sea parte de Occidente”.

preguntarse es una serie de preguntas aleatorias respondidas por expertos. Para esta entrada, le preguntamos al astrofísico avi loebdirector fundador de Harvard Iniciativa de agujero negropara ayudarnos a imaginar el vacío más aterrador del universo.

Un agujero negro es una región del espacio donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Es una estructura extrema de espacio y tiempo. Una forma en que se forman los agujeros negros es cuando una estrella consume su combustible nuclear y colapsa porque no hay suministro de energía para sostenerla contra la gravedad. Cuando eso sucede, una vez que la materia cruza el horizonte del agujero negro, no puede emitir ninguna luz. En las dos únicas imágenes capturadas de un agujero negro, hay un anillo de luz alrededor del agujero negro porque cuando se está formando, la materia se mueve extremadamente rápido, cerca de la velocidad de la luz, y hay una gran liberación de energía. y radiación. Los llamamos agujeros negros porque una vez que la materia cae en un agujero negro y ya no hay más radiación, se vuelve completamente oscuro e invisible para nosotros.

¿Es un agujero negro realmente un agujero? No sabemos la respuesta. Lo que sabemos es que cerca del centro del agujero negro hay un punto llamado singularidad, donde la densidad de la materia se vuelve infinita y la gravedad es muy fuerte. La teoría de la relatividad general de Einstein es incapaz de predecir lo que sucede allí. En principio, puedes imaginar a un astronauta entrando en un agujero negro. A medida que se acercaba a la singularidad, su cuerpo sería desgarrado por la gravedad. Una vez di una presentación sobre agujeros negros a estudiantes de cuarto grado en la escuela de mi hija. Un niño me preguntó qué le pasaría a su cuerpo si se metiera dentro de un agujero negro. Cuando comencé a explicar, la maestra me detuvo y me dijo que los niños tendrían pesadillas.

Uno de los conceptos erróneos más comunes sobre los agujeros negros es que son un portal a otro universo. No sabemos si hay otro universo. No tenemos ninguna evidencia de eso. Todo lo que vemos es nuestro propio universo, y aunque sabemos que el universo se está expandiendo, no sabemos si hay otro lugar al que podamos ir. Si tuviera que adivinar, diría que si caes en un agujero negro, terminas dentro de un agujero negro. Como no tenemos una teoría cuántica de la gravedad, realmente no podemos calcular qué sucede exactamente allí.

El estudio de los agujeros negros es importante por dos razones. Uno es ambiental, que es lo que le importa a un astrofísico: los agujeros negros tienen un gran impacto en su entorno porque son muy eficientes en la producción de energía a partir de la materia, y la energía que liberan puede afectar significativamente la evolución de las galaxias. El segundo aspecto es más fundamental. No sabemos qué sucede en el centro de un agujero negro porque la teoría de Einstein está incompleta. Cualquier teoría que desarrollemos para unificar la mecánica cuántica, que describe el comportamiento de la materia a pequeña escala, y la gravedad desvelará los secretos del universo. Si entendemos lo que sucede cerca del centro de un agujero negro, también podremos averiguar qué sucedió antes del Big Bang.
— Tal como se lo dijo a Liz Mineo, redactora del personal de Harvard

La comida elegida por el pez limpiador del Caribe, el gobio nariz de tiburón, es un plato de parásitos, tejido muerto, escamas y moco extraído de los cuerpos de otros peces. Al eliminar estos bocados, los gobios ofrecen sus ‘servicios de limpieza’ a otras formas de vida marina, un famoso ejemplo de una relación mutuamente beneficiosa entre especies.

Pero una nueva investigación de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Cardiff muestra que cuando los gobios se instalan sin darse cuenta en los territorios de los agresivos peces damisela, los peces damisela asustan a los «clientes exigentes» de los gobios.

El estudio, publicado hoy en Ecología del Comportamientoes un ejemplo de un fenómeno en gran parte inexplorado: una relación mutuamente beneficiosa en la naturaleza que es interrumpida por un tercero.

Los gobios nariz de tiburón trabajan solos o en grupos y establecen una «estación de limpieza»: una ubicación fija en un rincón particular del arrecife de coral, donde van otras especies marinas cargadas de parásitos para aprovechar las necesidades dietéticas de los gobios.

“Los gobios esperan en las estaciones de limpieza a que los visiten los clientes, de forma similar a las tiendas. Y con los clientes, vienen los parásitos”, dijo la Dra. Katie Dunkley, ecologista conductual del Departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge. “A cambio de brindar un servicio de limpieza, los gobios reciben un pago en forma de comida”.

Los clientes son variados e incluyen pez loro, pez cirujano y pez mariposa. Estos eligen a los clientes para ir de compras, visitando diferentes estaciones de limpieza abiertas al público. Si está interesado, adoptará una postura estacionaria que hace que sea más probable una limpieza, generalmente una posición de cabeza o cola con todas las aletas ensanchadas.

Durante una limpieza, que puede durar desde unos pocos segundos hasta varios minutos, los gobios hacen contacto físico con el cliente, eliminando parásitos y otros tejidos del cuerpo muerto. Esto se conoce como ‘estimulación táctil’ y, además de eliminar los parásitos, puede actuar como un masaje que reduce el estrés del cliente, dice Dunkley. Investigaciones anteriores han establecido la importancia de los limpiadores: su eliminación condujo a una menor cantidad y menor variedad de especies de peces en los arrecifes.

“Las estaciones de limpieza actúan como un mercado, y si los clientes dejan de aparecer, con el tiempo una estación de limpieza cerrará”, dijo Dunkley.

Cinco investigadores pasaron más de 34 horas observando estaciones de limpieza en un arrecife costero poco profundo en Tobago durante un período de seis semanas. Equipados con esnórquel y papel impermeable, registraron interacciones bajo el agua durante períodos de 10 minutos, de 8:00 a. m. a 5:15 p. m. todos los días.

Descubrieron que era menos probable que los peces clientes fueran a las estaciones de limpieza que con mayor frecuencia estaban patrulladas por damiselas, que asustaban a los ‘intrusos’.

“Pensé que los peces damisela también podrían desempeñar un papel cuando visitan las estaciones de limpieza, aunque no se limpian a menudo, pero ver cuán influyentes eran fue sorprendente.

“Los peces damisela actúan como granjeros, ya que eliminan las algas que no quieren, para alentar el crecimiento de sus algas preferidas. Los peces damisela protegen sus territorios de algas, y estos peces antisociales pasan mucho tiempo patrullando sus territorios, ahuyentando a los intrusos mordiendo, atacando, persiguiendo o amenazando exhibiciones”.

Los territorios de Damisela cubren hasta el 70% de algunos arrecifes. En un arrecife de coral sano, se mantiene un equilibrio entre las algas y el coral. Pero a medida que los arrecifes se deterioran y la sobrepesca se intensifica, las algas prosperan. A medida que los arrecifes se deterioran, los peces damisela pueden volverse más comunes y/o agresivos, lo que lleva a que menos especies reciban el tratamiento de limpieza de gobios necesario para mantenerlos saludables, dice Dunkley. En última instancia, esto podría contribuir a la descomposición de los delicados ecosistemas que sustentan los arrecifes.

“En el futuro nos gustaría desentrañar los motivos del pez damisela. ¿Están motivados por querer proteger sus granjas de algas o monopolizar las estaciones de limpieza? dijo Dunkley, investigador junior del Fondo Charles Darwin y las Islas Galápagos en el Christ’s College, Cambridge.

“Así como los humanos están conectados a través de familiares, amigos y colegas, todos los peces están conectados entre sí. Es importante que no miremos las relaciones en burbujas aisladas. Necesitamos dar un paso atrás y ver cómo todos los peces están conectados para que podamos proteger ecosistemas como los arrecifes de coral”.

El estudio fue financiado por una beca GW4 + del Consejo de Investigación del Medio Ambiente Natural y el Fondo de las Islas Galápagos de la Universidad de Cambridge de Christ’s College (ambos otorgados a la primera autora, Katie Dunkley). El último autor, James Herbert-Read, recibió el apoyo de Whitten Lectureship in Marine Biology y una subvención del Consejo de Investigación Sueco (2018–04076).

Dunkley et al, La presencia de damiselas territoriales predice la riqueza de especies de clientes elegidas en las estaciones de limpieza, Ecología del comportamiento, DOI: doi.org/10.1093/beheco/arac122

Los hombres que levantan objetos pesados ​​en el trabajo con regularidad tienen un mayor número de espermatozoides, sugiere un nuevo estudio de investigadores del Brigham and Women’s Hospital, afiliado a Harvard.

El estudio, publicado en Human Reproduction, es parte de la cohorte Environment and Reproductive Health (EARTH), una colaboración entre la Harvard TH Chan School of Public Health y Mass General Brigham para evaluar el efecto de los factores ambientales y de estilo de vida en la fertilidad. EARTH ha recopilado muestras y datos de encuestas de más de 1500 hombres y mujeres. El estudio actual se centró en un subconjunto de estos participantes, incluidos 377 socios masculinos en parejas que buscaban tratamiento en un centro de fertilidad.

Los investigadores encontraron que los hombres que informaron levantar o mover objetos pesados ​​con frecuencia en el trabajo tenían una concentración de espermatozoides un 46 por ciento más alta y un conteo total de espermatozoides un 44 por ciento más alto en comparación con aquellos con trabajos menos físicos. Los hombres que reportaron más actividad física en el trabajo también tenían niveles más altos de la hormona sexual masculina testosterona y, contradictoriamente, de la hormona femenina estrógeno.

“Al contrario de lo que algunas personas recuerdan de la clase de biología, las hormonas ‘masculinas’ y ‘femeninas’ se encuentran en ambos sexos, pero en cantidades diferentes. En este caso, planteamos la hipótesis de que el exceso de testosterona se está convirtiendo en estrógeno, que es una forma conocida para que el cuerpo mantenga niveles normales de ambas hormonas”, dijo la primera autora Lidia Mínguez-Alarcón, epidemióloga reproductiva en Brigham’s Channing Division of Network Medicine. y coinvestigador del estudio EARTH.

La infertilidad es un problema creciente y puede ser causado por una amplia variedad de factores complejos. Sin embargo, alrededor del 40 por ciento de los casos de infertilidad se pueden atribuir a factores masculinos, como el recuento de espermatozoides, la calidad del semen y la función sexual. En particular, se cree que el conteo de espermatozoides y la calidad del semen son los principales impulsores de las crecientes tasas de infertilidad entre los hombres: un análisis anterior dirigido por el equipo del estudio EARTH encontró que entre los hombres que buscan tratamiento de fertilidad, el conteo y la calidad de los espermatozoides disminuyeron hasta en un 42 por ciento. entre 2000 y 2017.

Si bien el estudio actual encontró una relación entre la actividad física y la fertilidad en los hombres que buscan un tratamiento de fertilidad, se necesitarán más investigaciones para confirmar si estos hallazgos son válidos para los hombres de la población general. Los investigadores también esperan que los estudios futuros revelen los mecanismos biológicos subyacentes en juego.

“Cada vez hay más evidencia de que la infertilidad masculina está asociada con enfermedades crónicas comunes, como las enfermedades cardiovasculares y las enfermedades autoinmunes, lo que destaca la importancia más amplia de la salud reproductiva masculina”, dijo Mínguez-Alarcón. «Descubrir los pasos prácticos que las personas pueden tomar para mejorar su fertilidad nos beneficia a todos, no solo a las parejas que intentan concebir».

El financiamiento fue proporcionado por las subvenciones R01ES022955, R01ES009718, R01ES033651 y R01ES000002 del NIH del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (NIEHS) y Legacy, Inc.