viernes, 28 de junio de 2013

Can We Resolve Quantum Paradoxes by Stepping Out of Space and Time? [Guest Post]




Next month will be the 100th anniversary of Bohr’s model of the atom, one of the foundations of the theory of quantum mechanics. And look where we are now: we still don’t know what the darned theory really means. One of the most radical interpretations (which is saying something) has got to be the so-called Transactional Interpretation, whereby particles send a type of signal backward in time. This past fall, University of Maryland philosopher Ruth Kastnerpublished a book that tries to make sense of it. I’ve invited her to guide us through it.
In the June issue of Scientific American, physicist and writer Hans Christian von Baeyer describes the current state of “deep confusion about the meaning of quantum theory” and discusses one proposal—a denial that the theory describes anything objectively real—for rendering some of the quantum perplexities “less troubling.” Von Baeyer also lists several other possible interpretations, but leaves out what I think is the most promising approach.
The idea, known as the Transactional Interpretation, was first proposed by University of Washington physicist John Cramer in the 1980s and has its roots in the ideas of renowned physicists John Wheeler and Richard Feynman. This interpretation makes use of a concept known technically as “advanced action,” which is characterized not by the usual positive energy but by negative energy. Though it may seem counterintuitive at first, it turns out to provide a natural way to understand certain aspects of the theory that currently seem arbitrary or ad hoc, such as the rule for calculating the probabilities of measurement outcomes.
In the transactional picture, the entities described by quantum states, which are characterized by positive energy, are only half the story. The other half of the story is the absorption of those emitted states, which is accompanied by a negative-energy (advanced) response. Cramer himself compared his account to the handshake of a financial transaction: the emitted state is the offer and the response state is the confirmation. Absorption is the key to untying the interpretational Gordian Knot presented by quantum theory, which has given rise to such perplexities as the famous Schrödinger’s Cat thought experiment. It is absorption that collapses the quantum superposition and saves the poor cat from the fate of being both dead and alive at the same time.
Cramer’s original version of the interpretation, although promising, did not receive widespread acceptance. Physicists and philosophers had trouble making sense of advanced propagation, which is usually considered synonymous with back-in-time propagation and therefore seemed to raise the possibility of causal-loop paradoxes, such as being able to go into the past and kill one’s own parents. In addition, some critics felt that the notion of absorber was not well-defined. My research is aimed at resolving these types of challenges and providing a clear account of what constitutes an absorber. By incorporating principles from relativistic quantum theory, which were absent from the original transactional picture, I have been able to obtain a clear criterion for the boundary between the microscopic quantum realm and the macroscopic classical realm, which is the point at which collapse is overwhelmingly likely to occur (although the collapse process is fundamentally indeterministic).
My development of the Transactional Interpretation makes use of an important idea of Werner Heisenberg: “Atoms and the elementary particles themselves … form a world of potentialities or possibilities rather than things of the facts.” This world of potentialities is not contained within space and time; it is a higher-dimensional world whose structure is described by the mathematics of quantum theory. The Transactional Interpretation is best understood by considering both the offer and confirmation as Heisenbergian possibilities—that is, they are only potential events. That removes the possibility of causal-loop inconsistencies, since neither the positive-energy offer wave nor the negative-energy confirmation wave carries real energy, and neither is contained in spacetime. It is only in the encounter between the two that real energy may be conveyed within spacetime from an emitter to an absorber—and when this occurs, all the energy is delivered in the normal future direction.
The Transactional Interpretation, in this new possibilist version, provides not only a clear physical account of measurement but also a new understanding of quantum reality in which dynamic possibilities give rise to observable physical events through the transactional process. It also renders harmless the “spooky action at a distance” that troubled Einstein. Quantum correlations do not violate the relativistic speed limit because these correlations exist only at the level of possibility.
The transactional picture is conceptually challenging because the underlying processes are so different from what we are used to in our classical world of experience, and we must allow for the startling idea that there is more to reality than what can be contained within spacetime. As is evident from von Baeyer’s article, quantum theory truly challenges us to think outside the box—and, in this case, I submit that the box is spacetime itself. If this seems farfetched, consider the eloquent point made by physicist and philosopher Ernan McMullin: “Imaginability must not be made the test for ontology. The realist claim is that the scientist is discovering the structures of the world; it is not required in addition that these structures be imaginable in the categories of the macroworld.” Only if we face the strange non-classical features of the physical world head-on can we have a physical, non-observer-dependent account of our reality that solves longstanding puzzles such as the problem of Schrödinger’s Cat.
Images courtesy of Ruth Kastner
George MusserAbout the Author: is a contributing editor at Scientific American. He focuses on space science and fundamental physics, ranging from particles to planets to parallel universes. He is the author of The Complete Idiot's Guide to String Theory. Musser has won numerous awards in his career, including the 2011 American Institute of Physics's Science Writing Award. Follow on Twitter @gmusser.
The views expressed are those of the author and are not necessarily those of Scientific American.
SOURCE:  Scientific American Space & Physics 
La invención de la rueda de luz

contacto Peter Banzer, 24 de junio 2013

Un nuevo tipo de onda de luz expande las posibilidades de la biología, la física y la nanotecnología

La luz ahora se puede utilizar para lograr un cada vez mejor control de las micropartículas y nanopartículas. Los investigadores del Instituto Max Planck de Ciencias de la Luz, en Erlangen, han conseguido utilizar un láser para hacer que las diminutas partículas giren alrededor de un eje perpendicular al haz de luz (la partícula, por tanto, gira como la rueda de una bicicleta en su dirección de movimiento. Los investigadores lograron esto mediante la creación de una rueda fotónica: la luz con un momento angular puramente transversal. Este estado de la luz hasta ahora era desconocido. Los físicos han asumido que toda la luz tenía forma de hélice, con momento angular longitudinal. Esta nueva forma de controlar las ondas de luz hace posible las pinzas ópticas, que se pueden utilizar para agarrar y manipular las células y otros micro y macro objetos de de manera más versátil.

La luz puede ejercer fuerzas increíbles. De acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, la luz es una onda electromagnética, y como tal, es una corriente de fotones. Ya que tiene momentum, una partícula transparente atravesada por un rayo de luz experimenta un retroceso cuando los fotones salen. Aunque la fuerza que ejerce un fotón en este proceso es casi infinitesimal, el efecto de innumerables partículas de luz de rayos láser enfocados se suman de tal manera que los objetos de unos pocos micrómetros pueden mantenerse en una trampa óptica o que se muevan en una manera específica. Los biólogos, por ejemplo, utilizan este efecto en las pinzas ópticas para fijar las células y rotarlas en el foco de un microscopio. Para conseguir este efecto, los científicos que trabajan con Gerd Leuchs, Director del Instituto Max Planck de Ciencias de la Luz, están creando nuevas posibilidades con ellos.

El equipo ha creado una rueda fotónica, es decir, la luz con momentum angular transversal: el campo eléctrico de la onda electromagnética gira alrededor de un eje, cuya orientación es perpendicular a la dirección de movimiento, igual que el eje de una rueda. Hasta ahora, los físicos han estado principalmente familiarizados con la luz con momento angular longitudinal, donde el campo eléctrico gira como una hélice alrededor de un eje alineado a lo largo de la dirección del movimiento. "La posibilidad de que la luz puede tener momento angular transversal no se había realizado antes", señala Peter Banzer, quien hizo una importante contribución al descubrimiento.

La rueda de luz se crea en el plano focal de dos haces polarizados circularmente.

Esto es posible porque, como los físicos de Erlangen han demostrado, tanto teórica como prácticamente, no sólo se puede generar luz con momento angular puramente transversal, sino que además, es sorprendentemente fácil de hacerlo. "Una vez visto sobre el papel, parece fácil", dice Gerd Leuchs. Pero alguien debe tener la idea en primer lugar. Los investigadores ahora están desarrollando esta idea con luz polarizada circularmente. Una onda de la luz polarizada circularmente se vuelve como un tornillo alrededor de la dirección de propagación del haz y se transmite como momento angular longitudinal. La luz con polarización circular puede ser generada, por ejemplo, con la ayuda de un cristal birrefringente (de doble refracción).

Si la onda de luz gira en sentido horario o antihorario depende de la orientación del cristal. Los físicos en Erlangen combinan dos discos de este material de manera que una parte del haz de láser rota en el sentido horario y la otra al contrario. A continuación, utiliza una lente para enfocar los dos haces parciales rotando en direcciones opuestas en un punto focal del tamaño de la longitud de onda de la luz. "Nuestras consideraciones teóricas mostraban que obteníamos la luz con el momento angular puramente transversal en el punto de foco, la rueda fotónica", indicaba Peter Banzer. Esta propiedad especial resulta también evidente en el experimento. Ellos ya han utilizado una nanopartícula de oro para medir la forma característica de un punto focal, lo cual está estrechamente relacionado con el momento angular puramente transversal del haz enfocado. Hasta el momento, todavía sólo una prueba indirecta de que el campo de luz gira alrededor de un eje transversal. Sin embargo, los físicos de Erlangen ​​quieren usar pronto el campo de luz rotativo para causar que una nanopartícula gire sobre sí misma.

La rueda de luz proporcionará a los biólogos nuevas posibilidades experimentales para rotar las células bajo el microscopio en tres direcciones espaciales en el futuro. Además, este nuevo modo de formación de las ondas de luz podrá extenderse al ámbito de aplicación experimental de la óptica cuántica y la nano-óptica. Por otra parte, podrá ser muy útil en la nanotecnología, en la construcción de nanomixers u otra nanomáquinas, por ejemplo. "Si primero aceleramos partículas en una trampa óptica en un círculo y luego la abrimos, deben precipitarse a medida que giran, y podríamos organizar una especie de carrera con nanopartículas", comentaba Gerd Leuchs. "En posteriores experimentos, exploraremos las posibilidades que nos ofrece la rueda fotónica."



- Publicación: Peter Banzer, Martin Neugebauer, Andrea Aiello, Christoph Marquardt, Norbert Lindlein, Thomas Bauer & Gerd Leuchs. "The photonic wheel - demonstration of a state of light with purely transverse angular momentum". Journal of the European Optical Society, 2. Mai 2013; doi: 10.2971/jeos.2013.13032
- Imagen 1) Nanopartículas con giro: La rueda fotónica. © Peter Banzer / MPI for the Science of Light
- Imagen 2) Hélice o rueda. © Peter Banzer / MPI for the Science of Light -
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Fuente: Pedro Donaire, Bitnavegantes

domingo, 23 de junio de 2013

Particle Containing 4 Quarks Is Confirmed for First Time

The quark quartet opens a fresh vista on matter

BESIII detector in China

The BESIII detector in China is one of two experiments to detect four-quark particles.Image: IHEP

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Physicists have resurrected a particle that may have existed in the first hot moments after the Big Bang. Arcanely called Zc(3900), it is the first confirmed particle made of four quarks, the building blocks of much of the Universe’s matter.
Until now, observed particles made of quarks have contained only three quarks (such as protons and neutrons) or two quarks (such as the pions and kaons found in cosmic rays). Although no law of physics precludes larger congregations, finding a quartet expands the ways in which quarks can be snapped together to make exotic forms of matter.
“The particle came as a surprise,” says Zhiqing Liu, a particle physicist at the Institute of High Energy Physics in Beijing and a member of the Belle collaboration, one of two teams claiming the discovery in papers published this week in Physical Review Letters.
Housed at the High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Tsukuba, Japan, the Belle detector monitors collisions between intense beams of electrons and their antimatter counterparts, positrons. These crashes have one-thousandth the energy of those at the world’s most powerful accelerator, the Large Hadron Collider (LHC) at CERN near Geneva, Switzerland, but they are still energetic enough to mimic conditions in the early Universe. Collision rates at KEK are more than twice those at the LHC, and they occasionally give birth to rare particles not found in nature today — ephemeral creatures that wink into existence for an instant and then fall to pieces.
Some of that subatomic shrapnel matches what would be expected from the breakdown of a particle containing four quarks bound together: two especially heavy ‘charm’ quarks and two lighter quarks that give the particle a charge. With 159 of these Zc(3900) particles in hand, the Belle team reports that the chance that its result is a statistical fluke is less than 1 in 3.5 million. “They have clear evidence of a particle with four quarks,” says Riccardo Faccini, a particle physicist at the Sapienza University of Rome.
Quark SoupImage: Courtesy of Nature magazine
The new particle has also been vouched for by a second experiment, the Beijing Spectrometer III (BESIII) at the Beijing Electron Positron Collider. BESIII found 307Zc(3900) particles, sifted from 10 trillion trillion electron–positron collisions.
“This gives credence to all of the other particles that Belle has seen,” says Fred Harris, a particle physicist at the University of Hawaii in Manoa and a spokesman for BESIII. In 2008, Belle found another four-quark candidate, and in 2011, it saw two other particles that may have been made of four ‘bottom’ quarks — but no other particle colliders have confirmed those sightings.
No one questions the number of quarks in the latest particle. More controversial is their arrangement, which could have implications for quantum chromodynamics, the theory describing the strong force that connects quarks. Theorists fall primarily into two camps.
One side proposes that the particle is actually a union of two ordinary particles called mesons, which contain one quark and one antiquark. Zc(3900) particles could be made up of two mesons joined by a loose connection to form a molecule-like structure (see ‘Quark soup’).
Other theorists have tentatively labelled the new particle a true tetraquark — four quarks stuck together tightly to form a compact ball. Within the ball, two quarks are bound together, as are two antiquarks. Such pairings do not occur in any known particle and would thus introduce new building blocks of matter — with the potential to guide computer simulations aimed at working out all the structures that quarks can form.
Proponents of the tetraquark theory point out that a ‘molecule’ made of mesons should split easily into two halves, and that such a breakdown has not appeared in the data. “The signature of a molecule is not seen, which favours the tetraquark picture,” says Ahmed Ali, a particle physicist at DESY, Germany’s high-energy physics laboratory in Hamburg. But the experiments’ margin of error is still too great to rule out the possibility of molecular mesons breaking down. Another way to test the two theories would be to look for other particles that each predicts should exist.
Hoping to end the debate, researchers at BESIII are continuing to dig through data collected since their first experimental run in December and January. Depending on what they find, the unmasking of Zc(3900) may have to wait for the new, more powerful version of the Belle detector planned to come online in 2015.
This article is reproduced with permission from the magazine Nature. The article wasfirst published on June 18, 2013.
Source: Scientific American Space & Physics 


Viaje desde el centro de la Tierra

 
6/20/2013 04:37:00 p.m.
Referencia: Symmetry.Magazine.org .
por Glenn Roberts Jr., 18 de junio 2013

Las partículas subatómicas transmiten desde el interior de la Tierra importante evidencias sobre los orígenes del planeta.
De niños, muchos de nosotros jugamos con la posibilidad de cavar un hoyo tan profundo que pudiese llegar al centro de la Tierra, o incluso que llegara hasta el otro lado del planeta. Pues hay unas partículas subatómicas, llamadas neutrinos, que atraviesan con facilidad prácticamente toda la materia, para los que hacer ese viaje es un juego de niños.


Los "geoneutrinos" son neutrinos que fluyen de forma natural desde el interior de la Tierra, y están dando a los científicos la mejor evidencia directa de lo que está pasando en el vientre del planeta. Liberados de forma natural, los isótopos radiactivos de dentro de la Tierra, los geoneutrinos transportan la información sobre lo que se fabrica en las  calientes entrañas de la tierra, qué elementos constituyen el núcleo de nuestro planeta y en qué concentración y distribución, y de cómo se mueven e interactúan el manto de la Tierra y las placas tectónicas, y de cómo se forman y evolucionan los planetas como el nuestro.

La utilidad de los geoneutrinos como trazadores de la química interna de la Tierra, de la energía térmica y de la física asociada, fue propuesta por primera vez en la década de 1960, sin embargo, no fue sino hasta 2005 que cualquier persona podría observar realmente estas partículas fantasmales.

Giorgio Gratta, físico de la Universidad de Stanford, dice que la investigación de los geoneutrinos ha conseguido marcar rápidamente a la geología y la geofísica. "Esta es la primera física aplicada de neutrinos. Es realmente notable que los neutrinos tengan ya una aplicación, y el tiempo que ha llevado encontrar esta aplicación ha sido bastante corta."

Una mejor visión del interior de la Tierra

Corteza externa de la Tierra esconde varias capas, que van desde el manto sólido a su núcleo externo líquido y a un núcleo interno sólido. De forma tradicional, los investigadores han localizado estas capas a través del estudio de las ondas sísmicas, electromagnéticas y campos de gravedad, por meteoritos, por el contenido de los flujos volcánicos y por el calor geotérmico que se escapa de los pozos. También llevan a cabo experimentos de laboratorio que simulan las presiones y temperaturas que se piensa que existen en el manto y el núcleo del planeta.

Con el uso de estos métodos, los geoquímicos han construido modelos que describen la concentración de elementos que generan calor en el interior de la Tierra, incluyendo el uranio radiactivo, el torio y el potasio. Se estima que se producen continuamente alrededor de 44 a 46 billones de vatios de energía térmica en el interior de la Tierra, de los que al menos la mitad provienen de la desintegración radiactiva. El calor emitido por la Tierra es enfriado por el manto y el núcleo que se cree que son los responsables de la mayor parte del remanente de energía térmica. Sin embargo, deducir que todo lo que ocurre en lo profundo de la Tierra puede explorarse de primera mano es muy difícil, todavía hay muchas incógnitas.

Ahí es donde encajan los geoneutrinos, ofreciendo las observaciones más directas del interior del planeta hasta la fecha. Mediante el estudio de estas partículas que surgen de la desintegración radiactiva del planeta, los científicos obtienen una nueva perspectiva sobre lo que está pasando allá abajo.

Mediciones de geoneutrinos ya están ayudando a establecer restricciones sobre la cantidad de desintegración radiactiva que contribuye al presupuesto total de calor del planeta. También pueden proporcionar una imagen más completa de la forma de la Tierra, de las capas internas que interactúan en un proceso conocido como subducción, cuando una placa se desliza debajo de otra, y de la convección, cuando el magma empuja hacia arriba a través de la corteza para formar una nueva. En adelante, la investigación en curso espera mejorar los modelos de cómo se formó nuestro planeta y de cómo está cambiando.

"En la actualidad, la detección de geoneutrinos es la mejor manera de darnos la información que necesitamos" acerca de la actividad del calor dentro de la Tierra, señala Wim van Westrenen, profesor de evolución planetaria en la Universidad VU de Amsterdam, en los Países Bajos.

La búsqueda de geoneutrinos

Mientras los geoneutrinos pueden arrojar datos importantes sobre el interior de la Tierra, a su vez están desafiando las condiciones experimentales.

Un problema inherente es la dificultad para medir estas diminutas partículas. Los científicos del experimento KamLAND, en Japón, el primer experimento en observar geoneutrinos, reportaron un total de 116 posibles geoneutrinos en su primera década de funcionamiento, hasta el año 2012. La colaboración Borexino, el segundo experimento en verlos, informó de la observación de tan sólo 14 partículas que se asemejaban mucho a los geoneutrinos después de casi cuatro años de funcionamiento. Eso es que no hay muchos.

Los investigadores sólo están viendo una parte del cuadro. En tanto, sus detectores, que fueron diseñados para estudiar los anti-neutrinos generados por los reactores nucleares cercanos, no los geoneutrinos, y son lo suficientemente sensibles para registrar a los geoneutrinos de alta energía producidos en el interior de la Tierra por los isótopos radiactivos de torio y uranio, pero se pierden por completo en la amplia franja de geoneutrinos de baja energía producidos por otros elementos como el potasio.

Ampliando la red

Para seguir aprendiendo sobre el interior de la Tierra con los geoneutrinos, los científicos necesitan coger mucho más. Para ello necesitan grandes y mejores detectores, y en lugares más ideales.

"Es necesario recopilar más datos", dice Gratta. "Si KamLAND fuese 10 veces más grande, e igual para el Borexino, hablaríamos de una gran mejora. En este momento podrían desgranarse diferentes modelos geológicos. Y con estadísticas mucho más grandes que sin duda podrían ayudar."

Se espera que un nuevo experimento empiece a funcionar a finales de este año, en Ontario, Canadá, el SNO+ ("snow-plus", en pronunciación inglesa), que dará un nuevo paso en esa dirección. Su predecesor, el SNO, registró veloces neutrinos al pasar a través de un depósito de 1.000 toneladas de agua pesada.

El SNO+ permitirá la detección de geoneutrinos con energías más bajas que su predecesor, y con la sensibilidad de KamLAND, reemplazando el agua con alquilbenceno lineal, un líquido que permite hacer mediciones más sensibles. Debido a su ubicación, en medio de una placa continental rica en uranio y torio, los investigadores esperan que el SNO+ detecte cerca de un tercio más de geoneutrinos cada año que el KamLAND, el cual detecta una mezcla de neutrinos de la corteza continental y oceánica. También se espera que el SNO+ recoja un 75% menos de señales provenientes del hombre, que el KamLAND. Las futuras actualizaciones pueden mejorar aún más la sensibilidad de los detectores SNO+ para medir partículas de baja energía.

La opción de masa fina

A largo plazo, sin embargo, el experimento ideal de geoneutrino se llevaría a cabo en un lugar más exótico. "Le gustaría un lugar donde la corteza sea delgada", dice Gratta.

La colocación de detectores de puntos finos da a los científicos la mejor oportunidad para detectar geoneutrinos procedentes de debajo de la corteza, del manto, esa región de la que los investigadores saben tan poco.

Un enorme 75 a 80 por ciento de los geoneutrinos detectados hasta la fecha se han producido en la corteza, apunta Jelena Maricic, profesora asistente de física en la Universidad de Hawaii. Así que, hay mucho aún por aprender acerca de lo que sucede a continuación.

Un experimento propuesto, llamado Hanohano, sería un detector ubicado donde la corteza terrestre es más delgada: por debajo del océano. Allí, el experimento buscaría estudiar los geoneutrinos del manto de la Tierra, y tendría una doble ventaja. Cuatro kilómetros de agua protegerían al experimento de otras partículas y de los ruidos que pueden distorsionar las señales de los neutrinos.

"La conclusión es que necesitamos los datos de todos estos experimentos, a fin de probar diferentes partes de la corteza de la Tierra", dice Maricic. "Iual que con las piezas de un rompecabezas, sólo juntas pueden darnos una imagen más fina y nítida de la distribución de uranio y torio en el interior de nuestro planeta, y los detalles más concretos del flujo de calor y de la tectónica de placas."

El beneficio potencial de la investigación de geoneutrinos abarca los campos desde las ciencias de la Tierra a la cosmología y la física de partículas, por no hablar de la geología, dice Maricic.

El 'Renacimiento' del geoneutrino

El geofísico de Stanford, Norm Sleep, utiliza una simple analogía para describir el desafío de la investigación de geoneutrinos. Si estás excavando en busca de oro, y sólo hay una pepita de oro en cada tonelada por excavar, y tienes que probar un montón de rocas para darse cuenta de eso. Por otra parte, puede que tengas suerte en la primera palada y creas que todo ello está lleno de riquezas.

De igual modo, la investigación de geoneutrinos requiere de un amplio conjunto de datos que nos diga la verdadera concentración y distribución de los isótopos radiactivos en la corteza y el manto de la Tierra.

Sleep también espera que los geoneutrinos con el tiempo será capaz de servir como sistema de alerta temprana. Si bien, los datos no es probable que nos diga cuándo golpeará el próximo terremoto, sí podría ayudar a identificar dónde: allí donde los continentes son más débiles o tienen un flujo de calor ligeramente superior.

"El calor de la Tierra actúa lentamente", dice Sleep. "Se necesita mucho tiempo para que la radiactividad pueda calentar algo, por lo que probablemente no nos diga si va a haber un terremoto el martes o el jueves. Pero podrá darnos la posibilidad de comprender mejor dónde los continentes son más débiles. Esto es básicamente revolucionario para las ciencias de la tierra."

Según Maricic, “cuando los geólogos se dieron cuenta de la posible utilización de la investigación de geoneutrinos, se lo tomaron como un renacimiento", dijo, "la geofísica de neutrinos es un nombre que no existía hace siete u ocho años. Llevó su tiempo que los geólogos se dieran cuenta, pero cuando lo hicieron, fue emocionante."



- Ilustración: Sandbox Studio, Chicago
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Fuente: Pedro Donaire, Bitnavegantes.

Cosmic Cartography: Here Is Your (Local) Universe




Our local cosmic terrain (Credit: Helene Courtois)
A new video tours the nearby universe and makes it charmingly familiar.
When I was a graduate student I spent a lot of time studying maps of our universe. These were being constructed using great surveys of galaxies. Each of these fuzzy specks was triangulated on the sky and located in depth by its apparent recession velocity – the phenomenon of universal expansion first measured by astronomers like Edwin Hubble back in the 1930′s. One of my favorite references was an atlas published, rather unusually, in book form by Brent Tully and Richard Fisher in 1987. This took the dry tabulations of galaxy positions and apparent distances and made them into pictures, real maps, with regions and features labeled and made familiar.
I still have it:
The Nearby Galaxy Atlas (Tully & Fisher, Cambridge University Press, 1987)
Here, for example, are positions of our neighboring galaxies towards the northern galactic pole:
Galaxies fit for an ancient explorer...






It was a rather bold thing to do, to produce these maps, since we knew that our knowledge was still very limited. But what a marvelous thing, to be able to hold an atlas of the universe in your hands!
Time moves on, and now surveys like the great Sloan Digital Sky Survey, or the 2dFand 6dF projects, have fleshed out and extended these earlier efforts by astonishing factors. But there is still something deeply moving about charting out our cosmic neighborhood, whether its really a backwater or a main street. It’s our place in the vastness of nature, and in that sense it will forever be unique.
This new video tour, the ‘Cosmography of the Local Universe‘ by Helene Courtois et al. gathers together our current atlas in a charming and fascinating tutorial.

It’s well worth the 17 minutes to feel a little like a cosmic mariner. And in case you wonder how ‘local’ is local? This map encompasses galaxies up to around 400 million light years from us…
A better quality (to HD) video is also available here:
For more information check out the project page and the link to the preprint of the scientific article to appear in the Astronomical Journal, by Helene M. Courtois, Daniel Pomarede, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman, and Denis Courtois.
Caleb A. ScharfAbout the Author: Caleb Scharf is the director of Columbia University's multidisciplinary Astrobiology Center. He has worked in the fields of observational cosmology, X-ray astronomy, and more recently exoplanetary science. His latest book is 'Gravity's Engines: How Bubble-Blowing Black Holes Rule Galaxies, Stars, and Life in the Cosmos', and he is working on 'The Copernicus Complex' (both from Scientific American / Farrar, Straus and Giroux.) Follow on Twitter @caleb_scharf.
The views expressed are those of the author and are not necessarily those of Scientific American.