La pornografía hace 35.000 años y la teoría del caos

¡Cómo cambia una noticia en función del titular! Un artículo científico puede ser algo frío como el hielo. Sin interés para nadie. O una noticia que llama la atención de todos los medios. Un artículo en Nature publica el descubrimiento de la estatuilla de marfil de mamut de una “diosa” femenina más antigua. Bueno, muy bien, qué bonito. Science “vende” el descubrimiento como el de una estatuilla de marfil de una mujer “bien dotada” y sugiere el nacimiento de la pornografía hace más de 35 mil años. No solo es una de las esculturas más antiguas conocidas y la más antigua conocida que representa una figura de una mujer. ¡Es una prueba de la existencia de la pornografía hace 35 mil años! Y más aún, Andrew Curry en Science nos sugiere que las primeras esculturas humanas tenían un sentido “erótico” (al menos las únicas que se han conservado). ¡Bonita vuelta de hoja! Amigos, el marketing es así. El artículo es Andrew Curry, “The Earliest Pornography?,” ScienceNOW Daily News, 13 May 2009 .

Una estatuilla (6 cm de alto y 3.4 cm de ancho) tallada en un cuerno de marfil de un mamut con pechos exagerados y una vagina “enorme” y bien detallada. En la línea de la famosa “Venus” de Willendorf, descubierta en 1908, aunque con menos de 25 mil años de antigüedad, la gran pregunta es ¿para qué querían estas estatuillas? ¿Qué ritual (quizás es el que estás pensando) justificaba dichas representaciones femeninas? Para un hombre “norteamericano” (debería decir occidental) moderno el simbolismo sexual es obvio. ¿Lo será también para un hombre (mujer o persona, como quieras) de hace 35 mil años? Quizás nunca lo sabremos.

La historia de la pornografía o la pornografía como parte de la historia. La química como excusa para hablar de pornografía. ¿Comorrr? En Todo químico debería conocer la teoría del caos, Publicado por emulenews en Abril 11, 2009 , empezabamos “¿Qué es la pornografía? El juez Potter Stewart en el caso “Jacobellis contra Ohio” lo tenía claro: ”es difícil definirla, pero la reconozco cuando la veo.” Lo mismo pasa con la teoría del caos en química.“

“Metarrevistas” de investigación, “revistas virtuales” y la recomendación “automática” de artículos

Hay demasiadas revistas de investigación como para que un científico pueda leer todos los artículos que se publican sobre su campo de investigación. Una solución son las “metarrevistas” o “revistas virtuales” que enlazan artículos sobre un tema determinado que aparecen en otras revistas. La utilidad de las metarrevistas es grande si su foco de atención es muy específico. Ejemplos son Virtual Journal of Biological Physics Research, Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology, y hay algunos más. Los editores seleccionan los artículos que consideran que son interesantes enter los que hayan sido recientemente publicados en un conjunto de revistas y los enlazan en la propia. ¿Qué problema tienen estas revistas? Que no pueden ser citadas, sólo se puede citar a la fuente original. ¿Qué ventaja tienen? Si confiamos en la labor del editor, nos ahorraremos mucho trabajo. ¿Se puede confiar en la labor del editor o editores? Por ahora yo no creo que muchos confíen, pero tiempo al tiempo. Así nos lo recuerda Jack Sandweiss, “The Future of Scientific Publishing,” Physical Review Letters 102: Art. No. 190001, 2009 .

Sandweiss especula con la posibilidad de que algún día exista una herramienta software de asistencia a los investigadores que a partir de una descripción de sus intereses en investigación les seleccione los artículos recientemente publicados más importantes o interesantes en dicha línea de investigación, incluyendo preprints, artículos en congresos y tesis doctorales. Una herramienta basada en Google Scholar que utilice técnicas de Inteligencia Artificial para apoyar a los investigadores. La idea no es mala. De hecho, en la Universidad de Málaga ya se han desarrollado experiencias en este línea, aunque no para recomendar artículos de investigación sino programas de televisión (algo más prosaico pero similar, al fin y al cabo).

David Bueno Vallejo y su grupo de investigación han desarrollado un Recomendador de Programación de TV. Se trata de un “servicio web capaz de desarrollar una programación televisiva a la carta ajustada al perfil del usuario,” según sus dos artífices David Bueno y Javier Recuenco. “El sistema va aprendiendo de ti y cuanta más información le des, va mejorando las recomendaciones, enviando al usuario cada día un correo electrónico con las sugerencias para la jornada”, afirmó Bueno en la presentación del proyecto. Por cierto, acabo de comprobar el enlace oficial del sistema y no funciona. No sé si ya lo han eliminado o si ha cambiado. En cualquier caso, lo importante aquí es que la idea se puede extrapolar a otros contextos más allá de la “comercial” televisión.

Por cierto, no puedes dejar de visitar Sticker Shock ¿cuánto vale la subscripción a una revista internacional? Sin palabras.

Cómo ver a través de las paredes con un “agujero virtual óptico”

El "agujero óptico virtual" (b) en una pared (a) permite ver como si se hubiera practicado un agujero físico (c). Por ahora, sólo permite ver luz de una frecuencia (color) determinado. (C) Lai et al. Hong Kong.

“Si no lo veo, no lo creo.” Cada día está más próximo un aparato para fabricar la ilusión óptica de un “agujero en la pared” que nos permita ver lo que hay al otro lado sin necesidad de hacer ningún agujero físico. Las ilusiones ópticas “subjetivas” son construidas por nuestro cerebro (p.ej. líneas paralelas que parecen curvas). Recientemente se han construido “capas de invisibilidad” que ocultan un objeto de tal forma que la luz reflejada en dicho objeto corresponde a la ausencia de objeto. Rizando el rizo, podemos imaginar “capas de ilusión óptica” que oculten un objeto de tal forma que la luz reflejada corresponda a otro objeto diferente. Ver lo que no hay, ocultando lo que realmente hay. El rápido desarrollo de las técnicas de transformación óptica permite lograrlo sin grandes dificultades. Por ahora, sólo se han obtenido simulacionesde la “capa de ilusión óptica” usando un simulador de elementos finitos comercial (Comsol Multiphysics), resolviendo las ecuaciones de Maxwell para el “nuevo” dispositivo. El artículo técnico es Yun Lai, Jack Ng, HuanYang Chen, DeZhuan Han, JunJun Xiao, Zhao- Qing Zhang, C. T. Chan, “Illusion optics: The optical transformation of an object into another object,” ArXiv, Submitted on 10 May 2009 .

Transformación mediante "ilusión óptica verdadera" de una cuchara en una taza. (C) Lai et al. Hong Kong

El sistema solar en miniatura

Le he estado enseñando el Sistema Solar a mi hijo. La Tierra como “pelota” en plan Barrio Sésamo, más grande, más pequeña. He utilizado la entrada de Anniluce (Il portale per viaggiare nello spazio e nel tempo!) “Il Sistema Solare in miniatura.” Enlazo aquí sus imágenes porque tendré que recurrir a ellas durante varios días ya que Barrio Sésamo requiere repetición.

La verdadera ciencia de la película “Ángeles y Demonios”

A la mayoría de la gente no le interesa la ciencia ni las noticias científicas, salvo cuando se estrena una película que utiliza algo científico como excusa. Entonces, todo el mundo está “mágicamente” interesado en la ciencia de la película y en la posible ciencia “verdadera” detrás de dicha ciencia de película. En “Ángeles y Demonios,” Dan Brown (antes conocido por “El Código Da Vinci”) utiliza la antimateria producida en el LHC del CERN como arma terrorrista contra el Vaticano. Hay muchísimos artículos sobre el tema en la web. Escojamos uno y veamos qué dice.  Paul Preuss, “Angels, demons, and antihydrogen: The real science of anti-atoms,” Berkeley Lab’s News Center, May 5, 2009. ¿Por qué este? Parece que ha gustado a muchos.

Tom Hanks en “Ángeles y Demonios” debe descubrir una bomba hecha de antimateria (según Brown “la última fuente de energía”) antes de que destruya al Vaticano. La antimateria ¡uy, qué miedo! La antimateria se conoce experimentalmente desde 1933. Nos rodea por todas partes y en todo momento (en los rayos cósmicos que inciden sobre la atmósfera, en los escáner tipo PET (tomografía por emisión de positones) de los hospitales, y en trazas de materiales radioactivos en muchos materiales que nos rodean). ¿Por qué no lo notamos? Porque la vida media de las partículas de antimateria es corta. Pronto encuentran una partícula de materia y se aniquilan mutuamente. Estas aniquilaciones raras veces generan energía suficiente para que las notemos. Se requiere para ello instrumental de alta tecnología, como en los escáneres PET.

La antimateria son antielectrones (positones), antiprotones y muchas otras antipartículas (algunas partículas son iguales a su antipartícula), pero también hay antiátomos: la colaboración internacional ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) del CERN lleva fabricando antihidrógenos, un positón orbitando un antiprotón, desde hace varios años. La antimateria se aniquila con la materia produciendo energía. ¿Cuánta energía? Mucha, un miligramo de antimateria produciría el equivalente a 43 toneladas métricas de TNT. El problema es que para generar dicha cantidad de antimateria es necesaria muchísima más energía, una cantidad demasiado grande para que sea factible fabricar un miligramo. 

¿Para qué fabrican los físicos antihidrógeno? Para estudiar la posible violación de ciertos “sacrosantos” de la física de partículas, como la invarianza CPT (las leyes de la física de partículas compatibles con la relatividad de Einstein exigen que cambiar las cargas de todas las partículas, invertir el sentido del tiempo y mirar el proceso en un espejo no afecte a dicho proceso físico). La invarianza CP es violada por ciertos procesos físicos (interacciones electrodébiles). Hasta el momento, la invarianza CPT parece inviolable. El antihidrógeno también se está utilizado para verificar si la gravedad afecta en igual medida a los átomos y a los antiátomos.

¿Cuántos antihidrógenos se fabrican actualmente en la colaboración ALPHA del CERN? Antes de 2002 sólo se habían fabricado unos cientos de antihidrógenos en todo el mundo (en el CERN y en el Fermilab). Actualmente ALPHA y otro experimento parecido, ATRAP, han fabricado cientos de millones de antihidrógenos. La receta para fabricar, pongamos, mil antihidrógenos (el antiátomo más simple) es sencilla: tómense dos mil antiprotones y enfríense a unos pocos grados Kelvin sobre el cero absoluto; repítase la misma operación con dos mil antipositones; seguidamente mézclense en una trampa (magnética) de átomos, manteniendo la baja temperatura; casi mil antihidrógenos se formarán “espontáneamente.” Parece fácil. Obviamente, no lo es y está al alcance de pocos en el mundo. El experimento ALPHA, en 2008, es capaz de almacenar en una trampa magnética hasta 20 millones de antiátomos (se van añadiendo antiátomos a la trampa en fases sucesivas mediante un procedimiento cíclico).

Cientos de millones de átomos de antihidrógeno parecen muchos pero ¿cuánto pesan en gramos? Recuerda el antihidrógeno pesa lo mismo que el hidrógeno. ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en un miligramo? Omitiré los cálculos, por otro lado triviales si se conoce el valor del número de Avogadro. En cualquier caso, lo repito, hoy por hoy es imposible fabricar un miligramo de antihidrógeno en el CERN.

Españoles usan resonancia magnética nuclear para determinar el momento justo de maduración de una manzana o un melocotón

Españoles usan MRI pero otros usan espectroscopia por radiación infrarroja cercana (NIR).

Hay estudios científicos que uno no entiende cómo se le han ocurrido a alguien. ¿Alguna vez te has preguntado cuándo es el momento justo (de maduración del fruto) para comerse una manzana o un melocotón? El momento justo en el que la fruta está bien madura y tiene un sabor perfecto. Puro disfrute. ¿Cómo saberlo? La radiología puede ayudar. Investigadores españoles, Barreiro y colaboradores ha utilizada técnicas de resonancia magnética nuclear para saberlo. No sé a tí, a mí me resulta extraño. ¿No es muy cara la resonancia magnética nuclear para dedicarla a un asunto tan vanal? ¿Estarían buscando los autores un premio Nobel Ig? Bueno, dirán los autores, bien valen dos artículos técnicos: P. Barreiro, J. Ruiz–Cabello, M.E. Ferńandez–Valle, C. Ortiz, M. Ruiz–Altisent, “Mealiness assessment in apples using MRI techniques,” Magnetic Resonance Imaging 17: 275-281, February 1999 , y P. Barreiro, C. Ortiz, M. Ruiz-Altisent, J. Ruiz-Cabello, M.E. Fernández-Valle, I. Recasens and M. Asensio, “Mealiness Assessment in Apples and Peaches Using MRI Techniques,” Magnetic Resonance Imaging 18: 1175-1181, November 2000 .

Sin palabras… así que os extraigo parte del resumen original en inglés del segundo de los artículos:

Mealiness (woolliness in peaches) is a negative attribute of sensory texture that combines the sensation of a desegregated tissue with the sensation of lack of juiciness. In this study, 24 apples and 8 peaches have been tested by mechanical and MRI techniques to assess mealiness.

En la foto, que no es del estudio español, os muestro otra técnica para hacer lo mismo (en realidad sólo algo parecido) utilizando radiación infrarroja. En la página web “Measuring internal quality of fruits and vegetables,” podéis ver el espectrómetro infrarrojo portátil y el ordenador portátil que han utilizado.

Lo dicho, dignos ejemplos ambos de CPI (curioso pero inútil).

Por qué a los hombres con ojos azules les gustan más las mujeres con ojos azules

Científicos noruegos han comprobado que a los hombres con ojos azules les gustan más las mujeres con ojos azules. Sin embargo, a las mujeres con ojos azules no les gustan más los hombres con ojos azules que los que los tienen morenos. ¿Cómo? El estudio ha utilizado a noruegos y noruegas (el 55% son rubios y de ojos azules). Los ojos azules tienen una ventaja evolutiva, mejoran la visión de los colores azules y púrpuras (longitudes de onda más cortas), es decir, la agudeza visual bajo la tenue luz de las regiones circumpolares y los ambientes marítimos con niebla. El artículo técnico, si alguien interesa, es Bruno Laeng, Ronny Mathisen, Jan-Are Johnsen, “Why do blue-eyed men prefer women with the same eye color?,” Behavioral Ecology and Sociobiology 61: 371-384, enero de 2007 .

By the way. Siempre se ha dicho que a los españoles (morenos y de ojos oscuros) nos gustan más las rubias con ojos azules (patrón de las suecas y noruegas). Muchos pensarán que, por tanto, a los noruegos les gustan más las morenas de ojos oscuros. Todo hay que estudiarlo estadísticamente y quién si no iba a estudiarlo: científicos noruegos.

Por cierto y antes de las críticas en los comentarios. ¿Españoles morenos y de ojos oscuros? En realidad el 18% de los españoles tienen ojos azules (Carleton Stevens Coon, “The races of Europe,” The Macmillan Company, 1939 ).

Retomando el estudio noruego. Se han utilizado fotos de la cara de mujeres jóvenes y hombres adultos (curioso pero así lo declara el artículo, curioso) con ojos azules y morenos, cuyo atractivo ha sido calificado (¿cuantificado?) por hombres y mujeres jóvenes (88 en total) con ojos azules y morenos. El color de los ojos de l@s modelos de las fotos ha sido manipulado con Photoshop para que la misma cara aparezca con diferente color de ojos. No se ha observado diferencias a la hora de evaluar el atractivo de caras con color de ojos natural o trucado. Los sujetos con color de ojos moreno no han mostrado preferencia por los modelos con color de ojos azules o moreno. Sin embargo, los hombres con ojos azules prefieren a las modelos con ojos azules.

Hombres, siempre hablando de hombres. ¿Y a las mujeres? ¿Les gustan más a las mujeres con ojos azules los hombres con ojos azules? El estudio no lo ha evidenciado. Curioso. Muy curioso. Notad que si fuera así, la población de países como Noruega tendería a tener toda su población con ojos azules y sólo el 55% los tiene. Curiosos estos estudios noruegos.

En el estudio noruego también se ha preguntado a 443 jóvenes adultos de ambos sexos y diferente color de ojos, cuál es el color de ojos de sus parejas. La única correlación significativa observada en las respuestas es que los hombres con ojos azules tienen parejas con ojos azules. La correlación no ha sido observada en mujeres con ojos azules.

¿Por qué estudiar estas cosas? Desde el punto de vista genético mendeliano, tener ojos azules es un carácter recesivo, concuerdan genotipo y fenotipo (una persona con los ojos marrones tiene al menos un alelo marrón en el cromosoma 15, alelos azules y marrones, y puede tener cualquier combinación en el 19, alelos azules y verdes). ¿Por qué se conserva un carácter recesivo como los ojos azules? Lo que los noruegos han observado es que se conserva porque a los que tienen los ojos azules les gustan los ojos azules.

Ecología humana. “Selección natural” en grupos humanos. En las regiones del planeta en las que tener ojos azules no es una desventaja es natural que se observe una preferencia por el fenotipo que los presenta. Lo curioso es que ambos sexos no tengan las mismas preferencias.

Cómo miramos y cómo nos miran (o sobre “un repaso rápido” antes de “atacar”)

Lo primero que una persona mira de otra persona es la cara. Lo que se mira luego y cómo se mira depende del sexo. Un hombre mira a una mujer de forma diferente a como mira a otro hombre. Una mujer mira a otra mujer de forma diferente a como mira a un hombre. Todos los sabemos. ¿O no? La primera evidencia experimental publicada en revistas internacionales (según sus propios autores) que ratifica, por un lado, y cuantifica, por otro, lo que todos ya sabemos (o intuimos) la obtuvieron psicólogos alemanes el año pasado [rescato un borrador de mi blog]. Utilizaron un “seguidor del movimiento de los ojos” (eye-tracker) y presentaron 30 fotos de 15 hombres y 15 mujeres vestidos con ropa informal a un conjunto de 13 hombres y 14 mujeres entre 19 y 37 años quienes no sabían para qué era el estudio (pensaban que se medía la dilatación de su pupila en función del nivel de gris de las imágenes). El resultado de su estudio aparece resumido en la figura de arriba. Tanto hombres como mujeres tienen como objeto principal de atención la cara de la persona que observan. Tras mirar la cara, los hombres miran antes y durante más tiempo los pechos, mientras que las mujeres prefieren observar las piernas. El estudio lo realizaron investigadores alemanes del Lehrstuhl für Biologische und Klinische Psychologie, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Johannes Hewig, Ralf H. Trippe, Holger Hecht, Thomas Straube, and Wolfgang H. R. Miltner, “Gender Differences for Specific Body Regions When Looking at Men and Women,” Journal of Nonverbal Behavior 32: 67-78, junio de 2008 .

¿Por qué? Los psicólogos evolutivos lo asocian a la búsqueda de pareja (“ligar”) para obtener ventajas reproductivas en la pareja: buscamos en el sexo opuesto las características físicas que indican buena salud, un buen fenotipo y una buena calidad genética. ¿Eran todos los voluntarios seleccionados para el experimento heterosexuales? Según los propios autores, sí, lo eran (“the results of the rating data correspond with the heterosexual orientation of the participants”), aunque en ningún momento afirman que se lo preguntaran. ¿Por qué una mujer le mira las piernas a otra mujer tanto como a un hombre? Los investigadores (todos hombres) especulan que por comparar socialmente a sus rivales (“some kind of rivalry and social comparison, yet further research is necessary to examine such effects”).

Alguno de vosotros me dirá que no se cree que este estudio sea el primero que estudia cómo miramos y cómo nos miran como proclaman los autores del artículo. Por supuesto, tiene razón. Los autores afirman que es el primer estudio en el que se usan fotografías de cuerpos vestidos. ¿Cómo? Sí, es así, estudios previos utilizaban fotografías de cuerpos desnudos o con poca ropa. Incluso hay estudios que han utilizado fotografías eróticas (no sé si pornográficas ya que se aclara en el artículo, ni se muestran las fotos). ¿En el artículo? Bueno, me refiero a un artículo concreto. ¿Interesado? ¡Ay pillín! ¡Ay pillina! El artículo que he ojeado (habrá muchos más) es de los norteamericanos Heather A. Rupp y Kim Wallen, “Sex Differences in Viewing Sexual Stimuli: An Eye-tracking Study in Men and Women,” Hormones and Behavior 51: 524-533, April 2007 . Por cierto, estudiaron a las mujeres durante el periodo menstrual, antes y después, y a los hombres en intervalos equivalentes de tiempo (tres sesiones por individuo). Estudiaron mujeres que tomaban la píldora anticonceptiva y que no la tomaban.

¿Qué pensáis que fue la parte del cuerpo que más tiempo miraron los hombres del estudio en las fotos de mujeres practicando sexo explícito? La cara. La cara de las mujeres. Igual que en el estudio de 2008 para mujeres vestidas, la cara fue lo contemplado por más tiempo según los “eye trackers” (que no mienten). ¿Se encontraron diferencias entre las mujeres que tomaban la “píldora” y las que no la tomaban? Las primeras pasaron más tiempo contemplando objetos contextuales (ropa, decoración) que en las regiones genitales, como ocurrió con las segundas. ¿Afecta el ciclo menstrual en cómo las mujeres miran fotos eróticas? Según el estudio, no, no se ha encontrado evidencia al respecto.

Bueno, alguno me dirá, yo quiero leer este último estudio, pero no tengo acceso a ScienceDirect de Elsevier. No hay problema, aquí está una versión gratuita (os recuerdo, no hay ejemplos de las fotos de sexo explícito utilizadas, no os vayáis a confundir buscando lo que no hay).

Este tipo de estudios, que yo no entiendo pues soy científico-técnico y no científico-social, siempre me dejan con “mal sabor de boca.” ¿Realmente se pueden extraer conclusiones (especular) hasta el extremo que los investigadores lo hacen? Quizás todos los científicos-técnicos también especulamos.

La física de los cristales de nieve

La figura ilustra la gran variedad de formas que pueden adoptar los cristales de nieve. En última instancia, esta gran variedad de formas (morfología) de los cristales es una función de la temperatura y de la supersaturación del vapor de agua en el momento en el que crecen (esto se descubrió hace 75 años) y hoy creemos entender sus principios físicos generales. El cristal empieza a crecer alrededor de una pequeña impureza química disuelta en el aire. La estructura molecular de la superficie del cristal de hielo es extremadamente sensible a los factores ambientales, siendo esta sensibilidad la última responsable de su gran variedad morfológica. El proceso de solidificación limitada por la difusión explica gran número de los patrones que observamos, como el crecimiento de dendritas. Los mecanismos físicos que gobiernan la formación de cristales de nieve, un caso particular de la dinámica del crecimiento cristalino en fase de vapor, se estudian con detalle en el artículo de revisión de Kenneth G. Libbrecht, “The physics of snow crystals,” Reports on Progress in Physics 68: 855-895, 2005 , de donde he extraído las figuras de esta entrada y que recomiendo a los interesados en detalles técnicos. En esta entrada me limitaré a mostraros imágenes. ¿Más vale una imagen que mil “palabros”?

Diagrama morfológico de los cristales de nieve en función de la temperatura y del grado de supersaturación del vapor de agua. (C) Furakawa

Johannes Kepler en 1611 escribió el primer tratado científico dedicado a la morfología de los cristales de nieve desde un punto de vista científico.  René Descartes también los estudió en 1637 en su tratado sobre los fenómenos meteorológicos “Les Météores.” Estas primeras investigaciones observaron la variedad de los cristales pero no pudieron explicarla. Desde finales del s. XIX, con la aparición de la fotografía, Wilson Bentley catalogó varios miles de imágenes de cristales de nieve (publicadas en 1931). Las bellas imágenes de Bentley son las responsables de que los cristales de nieve se hayan convertido en un icono del invierno. Ukichiro Nakaya realizó los primeros estudios en laboratorio del crecimiento cristalino en los 1930, obteniendo los primeros cristales de nieve “sintéticos” a diferentes temperaturas y supersaturaciones. El diagrama morfológico de más arriba es producto de su trabajo. Muestra el crecimiento de cristales de nieve a una presión estándar de 1 atmósfera (actualmente se ha extendido hasta temperaturas de -70°C. En la naturaleza muchos copos de nieve son policristalinos (unión de diferentes tipos de cristales) ya que las condiciones de temperatura y supersaturación pueden cambiar mientras crecen y pueden aparecer nueva impurezas o puntos de nucleación, lo que incrementa la variedad de sus formas.

El crecimiento de los cristales de nieve viene controlado por varios factores en competición: la difusión de las partículas de hielo, las pérdidas de calor latente por la solidificación, y la formación del frente de solidificación que determina las condiciones de contorno para la difusión. Son tres fenómenos que compiten entre sí. Dependiendo de las condiciones ambientales, uno de estos fenómenos pueda dominar sobre el resto o dos de ellos pueden competir entre sí sin contar con el tercero. Como estos fenómenos son no lineales su competición es responsable de la enorme variedad y belleza de la morfología de los cristales resultantes. Los que tengan acceso al artículo original y estén interesados en los detalles, disfrutarán con el artículo de Libbrecht, cuyo contenido matemático más técnico ha sido reducido al mínimo. Un buen artículo del que os mostraré, para acabar, otra más de sus múltiples y bellas fotografías de cristales de nieve.

La física del papel

Izquierda: papel visto al microscopio electrónico. Derecha, arriba: hoja de papel vista transversalmente, mostrando las dos capas de tintes en su parte superior e inferior. Derecha, abajo: detalle de una fractura en papel mostrando algunas microfracturas en crecimiento. (C) IOP

El papel es uno de los materiales que más usamos todos los días, siendo uno de los materiales a los que menos atención le prestamos. Está formado por una estructura en forma de red “desordenada” de fibras de madera, al estilo de un plato de espaghettis aplanado. El papel es blanco porque contiene tintes químicos blanqueantes. ¿Por qué hay papel opaco y traslúcido? ¿Por qué unos absorben gotas de líquidos y otros resisten la penetración del agua? ¿Cómo se rompe o fractura el papel? Estas y otras muchas preguntas que nos contestan Mikko Alava y Kaarlo Niskanen en “The physics of paper,” Rep. Prog. Phys. 69: 669-723, 2006 . El artículo de revisión de Alava y Niskanen es muy interesante con sus 56 páginas de papel sobre la física del papel. ¡Cómo resumirlas en una breve entrada como esta! Bueno, me centraré en algunas nociones sobre la fractura/rotura del papel.

¿Cómo se desarrolla una fractura en una hoja de papel? Toma una hoja de papel y prueba a rajarla. ¿Qué oyes? Un sonido típico. ¿Qué observas? Una fractura muy irregular. Además observarás que es más fácil romper el papel cuando se forma la primera fractura. ¿Por qué? Un modelo estadístico sencillo (técnicamente de percolación) permite explicar este fenómeno (la reducción del módulo elástico). La fractura se produce por una avalanchada de microfracturas que son invisibles a la vista hasta que se genera la gran fractura visible. Durante el desarrollo de la fractura la energía elástica se libera generando ondas sonoras y calor. ¿Calor? Una cámara infrarroja permite observar un incremento de la temperatura de la región en la que está localizada la fractura de hasta un par de grados. No notamos este incremento de temperatura poque el papel es muy mal conductor del calor.

Superconductividad observada en capas biatómicas de plomo

Fotografía por microscopio de efecto túnel de una capa biatómica de plomo superconductora a baja temperatura. (C) Science

Siempre he pensado que el secreto de la superconductividad de alta temperatura es la propagación de electrones formando pares de Cooper en las capas monoatómicas que forman dichos materiales. Pensarlo es muy bonito, pero ¿existen  los pares de Cooper en capas monoatómicas? Físicos tejanos han demostrado experimentalmente que capas biatómicas de plomo entre 3.4 y 7.5 grados Kelvin son superconductoras por el mecanismo convencional (BCS), es decir, existen pares de Cooper en dichas capas. No se comportan exactamente como los pares de Cooper en un sólido cristalino, ya que les influye mucho el substrato sobre el que están depositadas las capas ultrafinas de plomo. ¿Podrá este comportamiento “diferenciado” permitir explicar el comportamiento de los superconductores de alta temperatura? Es pronto todavía para afirmar nada al respecto, pero en mi opinión es una sorpresa para los especialistas el comportamiento observado para los pares de Cooper. Los teóricos tendrán que darle “al coco.” Como siempre, el experimento guiando a la teoría hacia el conocimiento sobre la realidad. El artículo técnico es Shengyong Qin, Jungdae Kim, Qian Niu, Chih-Kang Shih, “Superconductivity at the Two-Dimensional Limit,” Science Express, Published Online April 30, 2009 . En mi opinión personal este artículo dará mucho que hablar. Tiempo al tiempo.

PS: El artículo ya ha aparecido en Science 324: 1314-1317, 5 Junio 2009. La siguiente figura (compuesta de 2 figuras presentadas en dicho artículo) resume el resultado más importante obtenido. La figura de la izquierda muestra la temperatura de transición (a la que el material se vuelve superconductor) en funció del número de capas monoatómicas. Para más de 5 capas es prácticamente constante, crece un poco para 4 capas (no hay dato para 3 capas) y es mucho más baja para 2 capas. ¿Por qué la temperatura crítica decrece conforme el número de capas decrece? Los autores no lo saben. Hemos de recordar que este material de 2 capas monoatómicas se encuentra encima de un substrato (material no superconductor a ninguna temperatura). Los autores creen que dicho material puede influir. Habrá que esperar a simulaciones por ordenador o a nuevos experimentos con otros substratos para conocer en detalle este efecto. La figura de la derecha muestra la curva teórica según la teoría convencional de la superconductividad (BCS) para el el salto (gap) en conductividad del material en función de la temperatura. Se ve claramente que dicha teoría explica perfectamente el comportamiento observado, verificando que la superconductividad observada es completamente convencional. 

Tan fácil como tocar y pegar o cómo depositar capas monoatómicas de grafeno sobre silicio y óxido de silicio utilizando cobre

Finas capas monoatómicas de grafeno depositadas químicamente sobre cobre (tras el primer minuto). (C) Science

El grafeno es fácil de fabricar, basta “rascar” grafito de la mina de un lápiz. Otro asunto muy distinto es depositar una capa monoatómica de grafeno sobre un substrato. Muchos grupos de investigación están trabajando en técnicas de deposición de grafeno sobre obleas de silicio. Los avances son constantes. Hoy se publica en Science Express una técnica que permite depositar películas de grafeno de varios centímetros cuadrados sobre substratos de cobre (mediante deposición química en fase de vapor usando metano). Más del 95% del grafeno depositado es monoatómico. Estas finas películas se pueden transferir a un substrato de Si/SiO₂ por contacto directo. Tan fácil como contarlo. La gran ventaja del grafeno es su altísima velocidad. Con la nueva técnica los electrones en el grafeno alcanzan una mobilidad de hasta 4300 cm²V^-1s^-1 a temperatura ambiente. El avance lo han obtenido físicos tejanos. El artículo técnico es Xuesong Li et al. “Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils,” Science Express, Published Online May 7, 2009 . Muchos se han hecho eco del mismo, como “Faster Computers, Electronic Devices Possible After Scientists Create Large-area Graphene On Copper,” ScienceDaily, May 7, 2009 , o “Lage-area graphene films on copper step towards faster computers,” Nanowerk News, May 7, 2009 .  

Rod (Rodney S.) Ruoff, coautor del artículo, nos recuerda que “el grafeno permitirá ordenadores más rápidos, con un menor consumo, nuevas células solares fotovoltaicas para producción de electricidad, nuevos dispositivos de comunicaciones de muy alta frecuencia, y nuevas tecnologías para pantallas planas de TV.” Rod se ha quedado sin aire. El grafeno sirve para todo, pero su mayor ventaja ya la contamos en este blog, se pega muy bien sobre silicio u óxido de silicio, materiales ampliamente utilizados en la industria microelectrónica actual. El grafeno es el paso intermedio ideal hacia la nanoelectrónica: capas monoatómicas (de menos de un nanómetro de espesor) trabajando de la mano con dispositivos y estructuras semiconductoras convencionales (con la tecnología de 0.12 micras son estructuras 250 veces más gruesas).

Ya se fabrican en laboratorio transistores de efecto de campo (tipo FET) que utilizan grafeno. Todo sería más fácil si se pudiera dopar el grafeno como se hace con el silicio para obtener materiales semiconductores dadores (tipo n) y aceptores (tipo p) de electrones. Ya se sabía que las nanotiras de grafeno (de sólo unas decenas de nanómetros de anchura) a temperatura ambiente adsorben (se adhieren) moléculas aceptoras de electrones (tipo p). Hoy se publica en Science un artículo que muestra que al calentar estas nanotiras de grafeno en una atmósfera con amoniaco, el nitrógeno se incorpora al grafeno (pegándose literalmente a su borde) convirtiéndolo en un material dador de electrones (tipo n). Moléculas que se pegan a los bordes de la nanotira de grafeno y que alteran sus propiedades. Más aún, de esta forma se pueden obtener grafeno (dopado) tipo p y tipo n de una manera sencilla y efectiva, lo que facilitará el desarrollo de nuevos tipos de transistores y dispositivos nanoelectrónicos. La ciencia y técnica del grafeno avanzando a pasos agigantados. Lo que está de moda, ya se sabe, está de moda. El artículo técnico es Xinran Wang et al. “N-Doping of Graphene Through Electrothermal Reactions with Ammonia,” Science, 324: 768-771, 8 May 2009 .

Más sobre grafeno en este blog:

La meteórica carrera de Tomás Palacios y el transistor de grafeno ultrarrápido (Publicado por emulenews en Mayo 4, 2009)

Nanotransistores con canal de nanotubos para los ordenadores del futuro (Publicado por emulenews en Mayo 29, 2008)

El grafeno, la panacea de la nanoelectrónica (Publicado por emulenews en Marzo 27, 2009)

Desenrollando nanotubos de carbono multicapa en nanoláminas de grafeno (o cuando una imagen vale más que mil palabras) (Publicado por emulenews en Abril 16, 2009)

Cuando no se puede contar nada nuevo sobre el virus de la gripe porcina

The Mexican H1N1 “swine flu” virus (C) NewScientist

Virus H1N1 al microscopio electrónico y origen de sus genes. (C) Science

Todo el mundo habla del virus de la gripe porcina. No sólo en prensa, también todas las revistas científicas generalistas (Nature, Science) y de divulgación (NewScientist, Scientific American) están hablando del virus de la gripe porcina. ¿Cómo es posible que la Mula Francis no hable del virus de la gripe porcina? “Griposos porcinos” (versión políticamente correcta del malsonante “puercos griposos”) en países de 5 continentes, más de 1000 casos confirmados aunque sólo unas decenas de muertes, han llevado a la Organización Mundial de la Salud (OMS) a declarar la alerta de pandemia a nivel 5 (sólo hay 6 niveles), lo que significa que la mortandad de la enfermedad se estima que es superior al 2% y que se han encontrado focos en todo el mundo. El temor de todos es que se repita la pandemia de gripe de 1918 (virus H1N1). Sólo los que atesoran bajo sus hombros más de un siglo se acuerdan… a los demás nos lo han contado. ¿Realmente el temor es fundado?

¿Los grandes lobbies farmacéuticos están aprovechando esta “pandemia” para hacer su negocio anti-crisis? La OMS quiere que cuando esté disponible la vacuna contra la gripe porcina, el “mundo occidental” atesore 1200 millones de dosis de la misma. Nunca antes se había atesorado tal cantidad de vacuna contra una enfermedad. Sin lugar a dudas un gran negocio para los grandes lobbies farmacéuticos. Recuerda que el virus seguirá mutando y que cada año (como cualquier otra gripe) habrá que obtener vacunas actualizadas. Hay quienes se frotan las manos. A otros se les hace la boca agua sólo de pensarlo…

¿Cuándo estará disponible la vacuna? Pronto, muy pronto. Ahora mismo están pegándose “hostias” las diferentes farmacéuticas por obtener suficientes muestras del virus para sus laboratorios. El que atesore más muestras tendrá más posibilidades de ser el primero. La pole position, la primera gran farmacéutica que fabrique de forma masiva la vacuna, tiene ante sí un negocio de 1200 millones de dosis. Un gran negocio, sin lugar a dudas.

¿Qué nos cuentan sobre la gripe porcina en Nature? ¡En la mismísima Nature! La verdad sea dicha. Nada de nada. El artículo de Declan Butler, “How severe will the flu outbreak be? Epidemiologists race to pin numbers on the global H1N1 spread,” Nature, Published online 5 May 2009 , nos cuenta pocas cosas que puedan ser del interés de los lectores de este blog (obviamente en opinión de la Mula Francis). Por contaros algo… la verdad es que hay tan poco que contar… La Ro de la gripe porcina se estima hoy en 1.4. La Ro de la gripe “normal” (la nueva de todos los años) está entre 1.5 y 3. La Ro de la gripe “mal llamada española” de 1918 no alcanzó el valor de 4. ¿Qué es la Ro? La “basic reproductive rate” o tasa de transmisión persona a persona del virus. ¿Cuánto tiempo tarda un enfermo en “infectar” a un individuo sano? Se estima que entre 3 y 5 días (quizás más cerca de 3 que de 5). Poco nuevo parece. Poco nuevo afirma Declan Butler.

En Nature contar, lo que se dice contar, no cuentan nada. ¿Qué cuenta NewScientist en su número de 2 Mayo 2009? Su portada está dedicada a la gripe porcina. ¡Hay que atraer lectores! El editorial “We need a flu Manhattan project,” empieza “alarmista” donde los haya. El virus de la gripe de 1918 fue calificado (en 1918) como “the most cruel war in the annals of the human race.” Si dicha pandemia se produjera hoy (es decir, si el virus de la gripe porcina llegara a ser tan virulento como el virus de 1918 y las autoridades no fueran capaces de distribuir las vacunas a tiempo entre la población) el número estimado de muertes sería de… 150 millones de personas (en el mundo entero se cuentan casi 7000 millones). ¿Qué porcentaje? Haz números…

¿Qué es lo que más se está leyendo en NewScientist.com? El artículo “Is swine flu a bioterrorist virus?” ¡Cómo son los americanos, lo que les cuesta olvidar el 11S, terroristas por doquier! Por qué no se acordarán de que la pandemia del virus de 1918 se inició en su propio territorio. En varios artículos sugieren el nombre “virus de la gripe mexicana,” ¡qué obsesión!

Tres artículos en NewScientist y tras leerlos te quedas igual que si no los hubieras leído. No sé, no sé… ¿se puede contar algo que no se haya dicho ya sobre el virus de la gripe porcina? Si lo descubro, tendréis una nueva entrada al respecto.

PS (8 de mayo): Science, hoy, también dedica 3 artículos al virus de la gripe porcina y reitera el “virus de la gripe mexicana.” En mi opinión aportan poco a lo que ya está publicado en todos los medios. Quizás algún experto sepa ver lo que yo no sé ver… pero me da la sensación de que no saben el qué contar.

Consejos para jóvenes científicos sobre cómo publicar y dónde

La revista de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM) publicó en diciembre de 2007 un monográfico sobre “El futuro de las publicaciones científicas” que incluye varios artículos que serán de interés para los investigadores más jóvenes:

Publicación científica: consejos para jóvenes científicos
Willy Stalmans

¿SE PUEDE SOBREVIVIR EN CIENCIA SIN PUBLICAR EN NATURE?
¿Hay esperanza para quien no publica en Nature? ¡Por supuesto que sí!
Josep Rizo
Publicar en revistas de alto impacto: un imperativo para los jóvenes científicos
Roger Gomis

Revistas científicas españolas: dónde estamos y hacia dónde podríamos ir
Juan Aréchaga
Problemas y oportunidades (tormentas de nieve y bellos atardeceres)
Peter Suber

¿Importar investigadores?
Julio Carabaña

«Hay que saber aprovechar la oportunidad que nos brinda el ERC» Joan Seoane y María Lois, starting grants del European Research Council
Xavier Pujol Gebellí

Juan Aréchaga: “El “producto final” de cualquier tipo de investigación científica o tecnológica es habitualmente un artículo en una revista. En la actualidad, los artículos científicos de calidad escritos por españoles aparecen, prácticamente de forma exclusiva, en revistas extranjeras. ¡Qué lejos están los tiempos de Cajal, quien nunca publicó en Nature o Science y siempre lo hizo en revistas españolas! Las revistas españolas debieran ser el vehículo natural de los mejores trabajos de los investigadores españoles. Sin embargo, en revistas españolas como The International Journal of Developmental Biology (índice de impacto 3.577 en JCR 2007), más del 95% de los autores son extranjeros. Los pocos artículos españoles que les llegan, lo hacen tras reiterados rechazos de sus artículos en revistas extranjeras. Hay un centenar de universidades norteamericanas subscritas a dicha revista, pero tan sólo cuatro españolas (datos de 2007).”

 

Curva generalizada de citación. (C) Willy Stalmans (SEBBM).

Willy Stalmans: “Si recibe un artículo con una carta de rechazo, no se desanime. Le pasa de vez en cuando a todo el mundo. En su libro “Reminiscencias y reflexiones,” Hans Krebs describe cómo su manuscrito original acerca del ciclo del ácido cítrico, uno de los pilares actuales de la bioquímica, fue rechazado por la revista Nature el 14 de julio de 1937, siguiendo el estilo típico de entonces (cuando no había revisión por pares): “El editor lamenta que, como ya tiene suficientes artículos para rellenar las correspondientes columnas de Nature durante siete u ocho semanas, no es posible aceptar más artículos actualmente…” Krebs envió su artículo dos semanas más tarde a Enzymologia, que lo publicó en un plazo de dos meses.”

Roger Gomis: “En la actualidad, publicar en las revistas científicas de más renombre se está convirtiendo en una obligación para que los jóvenes investigadores puedan acceder a la carrera científica. Sin embargo, los trabajos científicos adquieren su relevancia con el paso del tiempo y la mejor manera de valorarlos es, probablemente la mayoría estará de acuerdo, mediante el número de citaciones que reciben al cabo de unos diez años de su publicación y no por el factor de impacto de la revista donde se han publicado.” 

Julio Carabaña: “Simplificando mucho, podemos decir que la calidad de la enseñanza es fundamentalmente un asunto de esfuerzo, y por consiguiente abierto a cualquier individuo independientemente de su talento natural de enseñante, mientras que la calidad de la investigación requiere, además del esfuerzo, un componente esencial de talento. [En mi opinión] el único rasgo verdaderamente crucial de la enseñanza universitaria para la investigación es el nivel de la elite de los licenciados. Uno de los hallazgos empíricos más robustos de la investigación educativa es la constancia del aprendizaje académico en el tiempo: el mejor predictor del rendimiento académico es el propio rendimiento académico años antes. España debe buscar a los mejores estén donde estén, si queremos que nuestra ciencia esté entre las mejores y se gaste bien el dinero de los contribuyentes.”

Qué es exactamente un supersólido

“Ya me lo decía mi mamá,” la supersolidez debe ser cosa de superhéroes de los 1930 (tras la Gran Depresión). Hoy, tras la Gran Recesión todavía no lo tengo claro. ¿Qué es la supersolidez?

Alguna vez he hablado con especialistas sobre qué es un supersólido. Dependiendo de con quien hables te lo define de una forma u otra. Todo el mundo tiene claro lo que es un superfluido. Pero parece que no está del todo claro cuando un superfluido bajo presión se convierte en un supersólido. ¿Por qué no está claro cuando un sólido bajo ciertas circunstancias se vuelve supersólido? Fenomenológicamente, un superfluido se comporta como si estuviera formado por dos fluidos, uno convencional y el otro “estrictamente” superfluido (teoría de Landau). Un supersólido está formado por dos sólidos, uno convencional (sólido) y el otro similar a un superfluido. Yo, la verdad, sigo sin enterarme muy bien. Seré torpe.

Suena bien “supersólido.” Hoy por hoy, un artículo técnico será leído en función de los “palabros” que aparecen en su título (y en su resumen o abstract). ¡Qué cantidad de artículos se perderán en la “marabunta” sólo porque su autor no domina el “marketing” del título! Me lo decía un buen amigo, gran “ingeniero del título.” Dedícale tiempo al título. Piensa bien los “palabros.” ¿Tú leerías un artículo técnico titulado así? Si ni siquiera tú lo leerías, ¿cómo pretendes que los demás lo hagan? El arte de la ingeniería del título. El arte de la ingeniería del nombre. Los mejores entre mis amigos que se dedican al arte del marketing (publicidad en prensa y radio) son filólogos. Por qué será que una frase que “casi” podría entender un romano nos evoca recuerdos ancestrales y nos acaba “llegando.” Cobran por su trabajo. No les puedo pedir que trabajen gratis para mí. ¡Increíble los matices que tiene el español! Ellos no dominan los matices del inglés. ¡Cómo pedirles que dominen los matices del inglés técnico!

No me considero un ignorante. He leído muchos artículos en cuyo título aparece el palabro “supersólido.” Sin embargo, si mi abuela me pregunta qué es un supersólido, todavía no sé que contestarle. Debo ser un ignorante. “Maestro de liendres, de todo sabe, de nada entiende.” Tampoco me lo aclara el artículo de John Saunders, “Glassy State of Supersolid Helium,” Science 324: 601-602, 1 May 2009 . Si no me lo aclara a mí, tampoco lo hará a tí. Si ya sabes lo que es un supersólido y te atreves a explicárselo a tu abuela con éxito, podrías aclarárnoslo a los demás en los comentarios. Al grano.

Un superfluido (como el helio a baja temperatura) puede fluir por un conducto (tubo) sin resistencia. ¿Por qué? Todos los átomos del superfluido se encuentran en el mismo estado cuántico (estado de Bose-Einstein). Lo que genere resistencia para uno de ellos debe ser capaz de generar resistencia para todos ellos a la vez. Valga el símil “exótico.” Un camión trailer de transporte de Seat Panda. Un Seat Panda chocará contra un Mercedes y quedará hecho un acordeón (una vez ví un ejemplo). Un camión trailer con 8 Seat Panda a bordo chocará contra un Mercedes  y ni se enterará de que ha pasado algo. Fluye sin resistencia. Lo que para un Seat Panda es un barrera pero un trailer es nimio.

¿Qué pasa cuando un fluido se pone en rotación lenta? Unos átomos sienten la rotación antes que otros y los átomos del fluido empiezan a rotar gradualmente. ¿Qué pasa cuando un superfluido se pone en rotación? Todos los átomos forman un único estado cuántico luego todos se ponen a rotar simultáneamente. ¿Qué pasa con un supersólido? El isótopo helio-4 a muy baja temperatura (decenas de milikelvins) es el arquetipo del comportamiento de un supersólido. Ante rotaciones ultralentas, muestra exactamente el comportamiento esperado para un supersólido (el mismo que para un superfluido): todos los átomos se mueven se mueven de forma “coherente” como si estuvieran exactamente en el mismo estado cuántico. El supersólido se comporta como un sólido convencional y como un superfluido. ¿Es el helio-4 es un supersólido “ideal”? Yo lo creía así, pero no. Para el helio-4 sólido cristalino todo está claro, pero qué pasa para el helio-4 sólido amorfo. ¿Amorfo? La confusión vuelve a aparecer. Se comporta como un sólido y como un supersólido, pero un supersólido “especial.” Cómo llamarle. Supersólido supercristalino (superglass supersolid). ¡Toma esa! Uno que no entendía lo que es un supersólido ahora tiene que entender que hay varios tipos de supersólidos. No puedo explicar lo que no tengo claro. Bueno, para los que lo tengan más claro que yo, el artículo técnico es B. Hunt et al., “Evidence for a Superglass State in Solid 4He,” Science 324: 632-636, 1 May 2009 .

¿Cómo entender la supersolidez del helio-4? Quizás los teóricos nos puedan aclarar algo. Uno de los grandes especialistas es Philip W. Anderson (en superconductividad de alta temperatura, superfluidez y supersolidez, o eso dicen). En el mismo número de Science publica un artículo que debería aclarárnoslo todo, “A Gross-Pitaevskii Treatment for Supersolid Helium,” Science 324: 631-632, 1 May 2009 . Debería, pero no sé como decíroslo, a mí, cuando escribo esto, no me aclara nada.

La idea de Anderson es que en un sólido cristalino a baja temperatura (menos de 50 mK (miliKelvin) para el helio 4) presenta un gas ralo de bosones formado por las vacantes en el sólido (los huecos en la estructura cristalina formados por átomos que, por ejemplo, se han evaporado). Este gas de vacantes, a baja temperatura, se comporta como un estado condensado de Bose-Einstein, es decir, como un superfluido. La estructura cristlina del sólido representa la componente “sólida” del supersólido y el flujo de las vacantes en el sólido es el que genera la superfluidez propia de un supersólido.

Flujo sin fricción de átomos en helio sólido (helio supersólido). (C) Gunter Wagner http://www.ikz-berlin.de/

Noticia relacionada (traducción de Kanijo): “Los supersólidos vistos desde una nueva luz” [menéala en Menéame].

La matemática autorreferencial que incorpora las paradojas del mentiroso

Afirmación autorreferencial del fotógrafo: ¿dónde estoy?

Las paradojas autorreferenciales tienen “mala fama” desde que la metamatemática de Russell (1903) y sus paradojas llevaron a reformular la teoría axiomática de conjuntos y la lógica. Paradojas como la del mentiroso (un círculo vicioso) abandonaron la matemática que fue reformulada para no darles cabida. Pero seamos sinceros, ¿no sería mejor una matemática que “comprendiera” que “asimilara” estas paradojas y las “desarrollara” en todo su esplendor? La opinión habitual es que no es posible porque lleva a inconsistencias (contradicciones). ¿Cómo evitarlas? Sorprendentemente es muy fácil. Elemér E. Rosinger lleva trabajando en ello muchos años y nos resume su trabajo en “Brief Lecture Notes on Self-Referential Mathematics, and Beyond,” ArXiv, Submitted on 2 May 2009 .

Matemática Autorreferencial. Bonito nombre que Rosinger ha puesto a su trabajo en axiomática y teoría de conjuntos (algunos la llaman un poco despectivamente “Matemática Inconsistente”). La idea básica es simple. Sustituir un axioma en la teoría de Zermelo-Fraenkel (ZF) con Axioma de Elección de tal forma que se preserva toda la teoría de conjuntos usual y además se obtienen un gran número de nuevos conjuntos, los autorreferenciales. Nada se pierde. Mucho se gana. ¡Qué más se puede pedir! Bueno, hacerlo bien requiere cierta “mano” para evitar inconsistencias. Rosinger nos muestra cómo hacerlo preservando la consistencia del resultado.

No quiero entrar en detalles técnicos. Sobre todo porque la mayoría de los lectores habituales de este blog no son aficionados a la “bella” Teoría Axiomática de Conjuntos. ¿Qué ventaja puede tener una matemática que incorpore como verdades afirmaciones como “esta afirmación es falsa”? A la mayoría le parecerá una “chorrada” pero hay gran número de resultados matemáticos en topología (espacios de Hausdorff) o en teoría de la probabilidad (modelo de Kolmogorov) que conducen a verdades autorreferenciales. “Capar” dichas teorías porque hay que “capar” todas las verdades autorreferenciales lleva a grandes dificultades técnicas y a demostraciones más complicadas y técnicas de lo estrictamente necesario.

Para los informáticos, ”por definición” aficionados a la Axiomática (el que no lo sea que calle, porque debería). ¿Por qué no existe una definición de algoritmo? Porque sería autorreferencial. Lo único que tenemos es la tesis de Church-Turing sobre la equivalencia entre sí de varios formalismos teóricos. En un matemática autorreferencial es posible definir el concepto de algoritmo. Las teorías de la computabilidad (calculabilidad) y complejidad (algorítmica) se beneficiarían claramente de asumir como válida una matemática autorreferencial.

Los interesados, si hay alguno entre los lectores, disfrutarán “comiéndose el coco” con el artículo de Rosinger.

La física de la película y libro “Ángeles y Demonios”

El estreno mundial de la película de Sony Pictures Entertainment “Ángeles y Demonios” será el próximo 15 de mayo. Algunos aprovechan para entrevistar a Tom Hanks. Otros dan conferencias sobre la física de la película (o de su libro). ¿Física? Sí, ya lo sabrás, en la película los “demonios” pretenden destruir el Vaticano utilizando antimateria producida por el LHC (Large Hadron Collider), robada del CERN (laboratorio europeo de física de partículas). ¡Qué el LHC todavía no está en funcionamiento! ¡Y qué! Físicos de todo el mundo están aprovechando el estreno de la película para impartir conferencias sobre la ciencia de la antimateria y la física del LHC. Cualquier excusa es buena. Nos lo cuentan en “Worldwide lectures reveal the physics of Angels & Demons,” Symmetry Breaking Blog, May 1, 2009 .

Todas las conferencias forman parte de el ciclo “Angels & Demons Lecture Nights: The Science Revealed” una oportunidad única y “curiosamente extraña” a nivel mundial. La página web oficial (uslhc.us/Angels_Demons) sólo lista conferencias en EEUU, Canadá, Francia y Puerto Rico. Alguna conferencia en España? Parece que no, por ahora, ¿alguien se atreve? Hay que enviar un correo para solicitar acceso a los recursos para conferenciantes y para que te pongan en el listado de la web. Lo dicho ¿alguien se atreve? Katie Yurkewicz está esperando que le enviéis vuestro correo… adelante.

Por cierto, hablando del LHC. La reparación está casi concluida, el último imán ”reparado” (el 53) fue instalado el 30 de abril (“Final LHC magnet goes underground,” Symmetry Breaking Blog, April 30, 2009 ). Tras la reinstalación de los 53 imanes dañados en los sectores 3 y 4, ahora queda instalar sistemas de monitoreo que aseguren que incidentes como el del pasado septiembre no vuelvan a ocurrir. Este trabajo requerirá todo el verano. En otoño volverá a ponerse en funcionamiento. Si todo va bien, el LHC no volverá a tener incidentes en sus 3-4 lustros de vida operativa.

Más sobre el telescopio espacial de rayos gamma Fermi y la materia oscura del universo

Espectro observado por el telescopio espacial Fermi (LAT - círculos rojos con barras de error), con errors sistemáticos esitmados en gris, otros resultados experimentales y un modelo teórico difuso (línea a trazos). (C) PRL

Ayer hablábamos de datos provisionales del telescopio espacial de rayos gamma Fermi (Gamma-Ray Space Telescope) y ayer mismo se publicó en Physical Review Letters el artículo con los datos experimentales obtenidos en sus 5 primeros meses de operación. La composición más precisa de los rayos cósmicos obtenido hasta la fecha en el rango de energías de 20 GeV a 1 TeV. Nos lo contextualizan Bruce Winstein, Kathryn M. Zurek, “Cosmic light matter probes heavy dark matter,” Physics 2: 37, May 4, 2009 , siendo el artículo técnico A. A. Abdo et al. (Fermi LAT Collaboration), “Measurement of the Cosmic Ray e++e- Spectrum from 20 GeV to 1 TeV with the Fermi Large Area Telescope,” Phys. Rev. Lett. 102: Art. No. 181101, Published on May 04, 2009 .

Fermi (también conocido como GLAST) mide fotones de alta energía producidos por la desintegración de pares positón-electrón en láminas de tungsteno estimando su energía mediante un calorímetro.

La evidencia experimental sobre la materia oscura apunta a partículas con una masa entre 100 y 1000 veces la masa del protón (1 GeV). La materia oscura puede será estudiada directamente en el LHC del CERN, en laboratorios subterráneos específicos y mediante sus productos de desintegración en los rayos cósmicos. Esta última vía es la seguida por ATIC (globos sonda), PAMELA (satélites) y ahora Fermi. PAMELA observó el año pasado un exceso en el número de electrones y positones en los rayos cósmicos con energías en el rango 10–100 GeV.  ATIC (globos sonda en la Antártida) observó el flujo total de electrones y positones (no pueden diferenciar entre ellos) en el rango de 50–700 GeV. La interacción de los rayos cósmicos con el medio interestelar daría lugar a una distribución de energía de positones y electrones “plana.” Sin embargo, PAMELA observó un cociente entre positones y electrones mayor del esperado y ATIC observó picos en el flujo total de positones y electrones cuando se esperaría un flujo “plano.”

Fermi, como ATIC y al contrario que PAMELA, no puede diferenciar entre electrones y positones y tiene que conformarse con el flujo total. El artículo de Abdo et al. presenta resultados para el rango de energías de 20 GeV a 1TeV, con bandas de error entre el 0.5% y el 5%. Los resultados de Fermi son contradictorios con los de ATIC para energías mayores de 500 GeV. Por el contrario, los resultados de Fermi parecen consistentes con los de PAMELA.

Los resultados de PAMELA y ATIC se interpretaron juntos como evidencia de materia oscura. Los resultados de PAMELA y Fermi se pueden interpretar juntos tanto como evidencia de materia oscura pero también podrían ser el resultado de fenómenos violentos (ondas de choque de explosiones de supernovas, púlsares, etc.)

Sólo datos adicionales tanto de PAMELA como Fermi podrán determinar el origen de los datos observados. A final de año habrá datos de Fermi para un rango de energías hasta un 2 TeV. ¿Qué ofrecerán otros detectores de materia oscura? La física de la materia oscura promete ser apasionante en los próximos años.

Para los interesados en más detalles sobre los resultados de PAMELA y ATIC sobre materia oscura recomiendo (en inglés) “Dark Matter: a Critical Assessment of Recent Cosmic-Ray Signals,” by Tommaso Dorigo,  April 17th 2009 . Merece la pena leerlo. Es muy bueno, como siempre, Tommaso no nos decepciona.

En este blog os remito a Por qué el satélite Fermi no ha detectado materia oscura en nuestra galaxia (Publicado por emulenews en Mayo 4, 2009).

La meteórica carrera de Tomás Palacios y el transistor de grafeno ultrarrápido

En España la fuga de cerebros sigue siendo una realidad. Aunque nos pese. El mejor ejemplo reciente es Tomás Palacios (el CiberPaís le ha dedicado una entrevista a toda  página). En España hubiera sido imposible, absolutamente imposible, que un joven (casi un niño) ingeniero de telecomunicaciones (acabó la carrera en 2001) haya obtenido la tesis doctoral y sea investigador principal de un grupo con 5 estudiantes de doctorado, 1 postdoc y hasta secretaria (según la web, en El País pone que son 12), atesorando más de 70 artículos en revistas internacionales y congresos internacionales. 

Posiblemente Tomás lo supiera y por eso se fue a la Universidad de California – Santa Barbara (UCSB) a estudiar Ingeniería Eléctrica, cuyo M.S. acabó en 2004. Siendo ingeniero estudiar de nuevo una ingeniería parece una tontería. Pero claro, siendo ya ingeniero la nueva ingeniería se estudia de manera diferente. Por ello en 2006 ya era Doctor en Ingeniería Eléctrica pora la UCSB. Y en EEUU está mal vista la endogamia, al contrario que en España. Así que Tomás se fue a, posiblemente, la mejor universidad tecnológica del mundo, el M.I.T. (Instituto Tecnológico de Massachusetts) como Assistant Professor (lo que en España sería similar a un Profesor Contratado Doctor). ¡Increíble! Se lo merece. ¡Bravo por Tomás!

Ya apuntaba buenas maneras siendo estudiante. En 1997 empezó a colaborar con el Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología de la Universidad Politécnica de Madrid, donde seguramente le recomendarían que se fuera fuera de España. Y se fue, antes de acabar teleco, estuvo en 2000, en el Grupo de Microelectrónica del mismísimo CERN, en Génova. Así que cuando emigró a EEUU para estudiar un M.S. en UCSB se incorporó a un grupo de investigación, en concreto el del Prof. Mishra, nada más empezar, no está nada mal. Una carrera meteórica, sin lugar a dudas.

Tomás ha ganado muchos premios, pero destacaré sólo uno el Premio Salvà i Campillo, Nit de las Telecomunicacions, de 2003 con su trabajo “Desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos y optoelectrónicos basados en nitruros” (premiado en la categoría de ingeniero novel).

Volviendo al grano, en el CiberPaís, Laia Reventós (30/04/2009) nos titula “Llega el ‘chip’ de grafeno,” y nos aclara

“El español Tomás Palacios, profesor del MIT, consigue fabricar transistores de grafeno 10 veces más rápidos que los de silicio. Los ‘chips’ del revolucionario material, de un átomo de espesor, podrían alcanzar velocidades de mil GHz.”

Ya hemos hablado en este blog del grafeno, descubierto en 2004. Hace menos de 1 año se ha convertido en sustituto aclamado por todos para el silicio, ya que los nanotubos de carbono no lo han logrado (no es fácil “pegar” nanotubos y silicio o arseniuro de galio, pero es muy fácil hacerlo con grafeno). Una sola capa atómica de carbono con propiedades entre semiconductor y metal que permite desarrollar dispositivos microelectrónicos como transistores. Hace un lustro, pura ciencia ficción.

El logro estrella de nuestro compatriota Tomás Palacios ha sido la fabricación de transistores de efecto de campo de grafeno (el transistor G-FET o  Graphene Field-Effect Transistor, donde se utiliza grafeno como drenador). Para los que no sepan los que un transistor FET la wiki es una ayuda. ¿Qué ventaja tiene el grafeno? Como el grafeno es una capa monoatómica, los electrones tienen un altísima movilidad, lo que permite obtener un transistor ultrarrápido. Con el silicio se logran unos 100 GHz de velocidad, valor que se mejora con arseniuro de galio y otras tierras raras, pero “pegando” mal con el silicio. Usando transistores de grafeno se alcanzá un terahercio (1 THz) “pegando” estupendamente con silicio. El artículo técnico es H. Wang, D. Nezich, J. Kong, T. Palacios, “Graphene Frequency Multipliers,” IEEE Electron Device Letters 30: 547-549, May 2009 . Para los que sois ingenieros de telecomunicaciones o electrónicos, el artículo merece que os molestéis en leerlo: la idea es extremadamente simple. La genialidad de Tomás queda demostrada… un artículo que cualquiera puede entender… un trabajo que cualquiera puede imitar… pero él ha sido el primero.

¿Qué aplicaciones tendrá el trabajo de Tomás? Muchas, por ejemplo, multiplicadores de frecuencia para comunicaciones inalámbricas. ¿Qué aplicaciones tendrá la microelectrónica con grafeno? Infinitas. Bueno, nadie lo sabe realmente, pero muchas veces claman a que la microelectrónica con silicio y grafeno será la que permitirá la transición hasta la futura nanoelectrónica (posiblemente sólo con carbono, sea grafeno, grafano, nanotubos de carbono u otra maravilla “carbónica” por descubrir).

En palabras del propio Tomás ”El grafeno es un material increíble. No sólo revoluciona la electrónica, la informática y las comunicaciones, sino que está cambiando la manera en la que se estudia la física”.

¿Será Tomás Palacios el primer Nobel de Física para un español? Es pronto para saberlo, pero con su juventud y buenas ideas se convertirá en uno de los grandes “cerebros” españoles fugados. A mí el caso de Tomás Palacios me recuerda mucho al de Wolfgang Ketterle (también en MIT), valgan las distancias, claro está. ¿Quién es Ketterle? ¿De verdad me lo preguntas? Busca en la wiki. Bueno, no seré malo, sólo es un alemán que emigró a EEUU con su mujer y dos niños (siendo ya con 30 años catedrático en Alemania), cambió radicalmente de tema de investigación y ahora es Premio Nobel de Física. Pecata minuta. 

Otras entradas en este blog relacionadas con ésta:

Nanotransistores con canal de nanotubos para los ordenadores del futuro(Publicado por emulenews en Mayo 29, 2008).

El grafeno, la panacea de la nanoelectrónica (Publicado por emulenews en Marzo 27, 2009).

Desenrollando nanotubos de carbono multicapa en nanoláminas de grafeno (o cuando una imagen vale más que mil palabras) (Publicado por emulenews en Abril 16, 2009).

La anomalía de la sonda Pioneer y la incertidumbre en la órbita de Plutón

Ya hemos hablado en varias ocasiones en este blog de la anomalía de la sondas Pioneer (no se mueven a la velocidad que ”deberían,” no están donde deberían estar). La explicación puede ser sencilla, el calor de los motores influye, o muy exótica, la gravedad en los límites del Sistema Solar es diferente a la Tierra. ¿Afecta la anomalía de las Pioneer a la órbita de los planetas exteriores? ¿Podemos confirmarla con la órbita de Plutón? La respuesta es que no, incluso si afecta. Nuestra incertidumbre en la órbita de Plutón es mucho mayor de la necesaria para verificar o refutar la anomalía. De hecho la órbita de Plutón actual es compatible con dicha anomalía (tanto si ésta se da como si no). El análisis técnico lo podéis leer en Gary L. Page, John F. Wallin, David S. Dixon, “How Well Do We Know The Orbits Of The Outer Planets?,” ArXiv, Submitted on 1 May 2009 .

Las medidas astrométricas de los planetas exteriores del Sistema Solar no son lo suficientemente precisas como para detectar perturbaciones similares a la anomalía de las sondas Pioneer (pequeñas desviaciones “aparentes” de la Ley de Gravitación Universal). ¿Por qué podemos medir con más precisión la posición de una pequeña sonda y no la de un planeta tan ”grande” como Plutón? La razón es sencilla: la sonda emitía señales periódicas hacia nosotros (no emite desde 2003), del planeta sólo recibimos lo que vemos mediante telescopios (incluso los mejores telescopios son malos cuando un objeto se encuentra tan lejos del Sol como Plutón).

No sé para tí, pero para mí es curioso lo poco que conocemos del Sistema Solar, lo lejos que están las cosas que conocemos. Como decía Rubén “La vida te da sorpresas, sorpresas te da la vida, ay Dios… Como decía mi abuelita, el que último ríe, se ríe mejor…” (al leerlo hay que entonar, ¡¡eh!!).

Entradas relacionadas con la anomalía de la sonda Pioneer en este blog:

El sistema solar como un gran laboratorio para la gravedad (o ideas sobre la anomalía de las sondas Pioneer) Publicado por emulenews en Enero 28, 2008 .

Descubrimientos recientes sobre la anomalía de las sondas Pioneer (Earth flyby anomaly en 5 sondas espaciales) Publicado por emulenews en Marzo 5, 2008 .

¿Es el sistema solar esférico? (o Voyager y Pioneer en los límites del Sistema Solar) Publicado por emulenews en Marzo 7, 2008 .