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Anonim

Esperma de ratón

Imagen cortesía de Atsushi Asano.

1 nanobots de esperma
La próxima ola en el cuidado de la salud puede incluir una brigada de nanobots médicos, dispositivos lo suficientemente pequeños para conducir el flujo de sangre a través de las arterias del cuerpo hacia un área problemática. Los bots pueden llegar a un coágulo, por ejemplo, y luego, al utilizar un sistema de energía interno, borran el coágulo con un medicamento o terapia dirigida específicamente. Diseñar una fuente de energía para realizar tal tarea ha sido un desafío, pero de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Cornell surge una posible respuesta. Los mismos paquetes de energía molecular que alimentan a los espermatozoides en su viaje a través del útero y hasta una trompa de Falopio se pueden copiar y utilizar para mantener las nanomáquinas en funcionamiento una vez que alcancen sus objetivos.

Dirigido por el biólogo reproductivo Alex Travis, el esfuerzo de ingeniería se centra en una cadena de enzimas que metabolizan las moléculas de glucosa en el combustible biológico ATP (un proceso conocido como glucólisis), que permite la locomoción del esperma. Normalmente, el ATP proporciona a los espermatozoides la energía suficiente para doblar y flexionar sus colas cuando nadan hacia el óvulo no fertilizado. El plan de Travis es copiar el diseño del motor del esperma modificando levemente una cadena de glicólisis de 10 enzimas incrustada en la cola del esperma y luego instalarla en nanobots.

Usando esperma de ratón, Travis ha modificado hasta ahora las dos primeras enzimas de la cadena para que se unan a los iones de níquel adheridos a la superficie de un pequeño chip de oro, que sirve como sustituto de un futuro nanobot. Ahora necesita ajustar las enzimas restantes para que también se puedan unir. Si el motor tipo esperma funciona, algún día podría usar la propia fuente de energía del cuerpo, la glucosa, para hacer cosas como dispositivos médicos súper diminutos diseñados para liberar medicamentos contra el cáncer o desencadenar la ruptura de coágulos potencialmente mortales.

2 Fusion On Tap
El físico de plasma Eric Lerner tiene un sueño: una forma de energía nuclear tan limpia que no genera desechos radioactivos, tan segura que puede ubicarse en el corazón de una ciudad, y tan barata que proporciona energía prácticamente ilimitada al precio tan barato de $ 60 por kilovatio: muy por debajo del costo de $ 1, 000 por kilovatio de la electricidad del gas natural.

Puede parecer demasiado bueno para ser verdad, pero la tecnología, llamada fusión de enfoque, se basa en experimentos de física real. La fusión de enfoque se inicia cuando se descarga un pulso de electricidad a través de un gas de hidrógeno-boro a través de dos electrodos cilíndricos de anidamiento, transformando el gas en una capa delgada de plasma caliente y eléctricamente conductor. Esta vaina se desplaza hacia el extremo del electrodo interno, donde los campos magnéticos producidos por las corrientes pellizcan y giran el plasma en una bola diminuta y densa. Cuando los campos magnéticos comienzan a decaer, causan que un haz de electrones fluya en una dirección y un haz de iones positivos (átomos que han perdido electrones) fluyan en la dirección opuesta. El haz de electrones calienta la bola de plasma, provocando reacciones de fusión entre el hidrógeno y el boro; estas reacciones bombean más calor y partículas cargadas en el plasma. La energía en el haz de iones se puede convertir directamente en electricidad, sin necesidad de turbinas y generadores convencionales. Parte de esta electricidad alimenta el siguiente pulso, y el resto es la salida neta.

Se podría construir un reactor de fusión focal por solo $ 300, 000, dice Lerner, presidente de Lawrenceville Plasma Physics en Nueva Jersey. Pero quedan enormes obstáculos técnicos. Estos incluyen aumentar la densidad del plasma para que la reacción de fusión sea más intensa. (Los experimentos de fusión convencionales no se acercan a las temperaturas y densidades necesarias para una fusión eficiente de hidrógeno y boro). Sin embargo, la recompensa podría ser enorme: mientras que los programas de investigación de fusión más importantes todavía están a décadas de fructificación, Lerner afirma que solo requiere $ 750, 000 en fondos Dos años de trabajo para demostrar que su proceso genera más energía de la que consume. "El siguiente experimento está dirigido a lograr una mayor densidad, un mayor campo magnético y una mayor eficiencia", dice. "Creemos que tendrá éxito".


3 Un universo de dos tiempos
Durante casi un siglo, los físicos han tratado de conciliar la visión de Einstein del universo (incluidas las tres dimensiones del espacio y la del tiempo) con el extraño reino de la física cuántica, lleno de rarezas como la comunicación instantánea a distancia y estar en dos lugares a la vez. El esfuerzo por unificar los puntos de vista ha dado lugar a una serie de hipótesis elaboradas que plantean mundos con múltiples dimensiones del espacio, especialmente la teoría de cuerdas y su sucesor, la teoría M.

Itzhak Bars, físico teórico de la Universidad del Sur de California, cree que a estas hipótesis les falta un ingrediente crucial: una dimensión adicional del tiempo. Al agregar una segunda dimensión del tiempo y una cuarta dimensión del espacio al espacio-tiempo estándar de Einstein, Bars ha creado un nuevo modelo que proporciona "información adicional que se mantuvo oculta en formulaciones anteriores" de física, incluidas las versiones actuales de M -teoría. Tal modelo podría explicar mejor "cómo funciona la naturaleza", dice.

Los físicos nunca habían agregado una segunda dimensión de tiempo a sus modelos porque abre la posibilidad de viajar en el tiempo e introduce probabilidades negativas y otros escenarios que parecen sin sentido. En sus ecuaciones, Bars ha resuelto estos problemas con una nueva simetría que trata la posición de un objeto y su impulso como intercambiables en cualquier momento dado.

¿Significa esto que podríamos experimentar realmente una segunda dimensión del tiempo? "Sí", dice Bars, "pero solo de manera indirecta", al pensar en el mundo que nos rodea como muchas sombras que se ven diferentes según la perspectiva de la fuente de luz. "Las relaciones predichas entre las diferentes sombras contienen la mayor parte de la información sobre las dimensiones adicionales", explica. A continuación, Bars y su equipo están desarrollando pruebas para física de dos tiempos e investigando cómo aplicar la teoría a todas las fuerzas naturales, incluida la gravedad. El hecho de agregar física física a la teoría M, dice, debería ayudarnos a acercarnos a "la teoría fundamental que hasta ahora nos ha eludido a todos".

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