Los recién nacidos son capaces de contar números de 4 a 18

Vídeo de lo que le han mostrado visual y auditivamente a los recién nacidos.

¿Es genético o intuitivo el concepto de número? Si a un bebé le enseñas 4 puntos mientras oye 4 sonidos repetidos su respuesta es diferente que si al ver 4 puntos oye un número diferente de sonidos. No sólo 4, también 5 y hasta 18. ¿Cuéntan los bebés recién nacidos los objetos que ven o los sonidos que oyen? ¿Son sólo capaces de asociar información visual y auditiva biyectivamente (una a una)? Un estudio parece que demuestra esta asociación, en concreto, ”Newborn infants perceive abstract numbers,” de Veronique Izard, Coralie Sann, Elizabeth S. Spelke, Arlette Streri, PNAS 106: 10382-10385, June 23, 2009.

¿Cómo saben los experimentadores que un recién nacido ha contado los objetos que ve y los sonidos que oye? Cuando el número de objetos coincide con el número de sonidos el bebé presta más atención a la pantalla, la mira más veces (un observador que no ve la pantalla cuenta cuántas veces el niño mira la pantalla y durante cuanto tiempo). Si el número de sonidos no corresponde al número de objetos, el niño no presta tanta atención a la pantalla. Es como si se diera cuenta de que son diferentes y por tanto no están relacionados entre sí y no merece la pena preocuparse por ambas cosas simultáneamente. Así lo interpretan los investigadores.

Por cierto, hicieron el experimento con 66 bebés, pero 50 o se durmieron, o no prestaban atención, o se distraían con otras cosas, … solo 16 lograron responder al experimento como los investigadores querían. ¿Sesgo? ¿Eran los bebés más “numéricos”? Quien sabe… Curiosidades que se publican en revistas internacionales de prestigio, nunca se sabe si para progresar la ciencia o para lograr salir en los mass media.

Cual Galileo jugando con serpientes en planos inclinados

El mecanismo por el cual se mueven las serpientes (reptan) ha sido estudiado desde hace mucho tiempo. Artículos muy famosos al respecto son los de W. Mosauer, “On the locomotion of snakes,” Science, 76:583–585, 1932, y J. Gray, “The mechanism of locomotion in snakes,”  J. Exp. Biol., 23:101–120, 1946. Entonces ¿qué es lo que ha descubierto el nuevo estudio publicado en PNAS que hasta ha aparecido como noticia en RTVE.es? El estudio es David L. Hu, Jasmine Nirody, Terri Scott, Michael J. Shelley, “The mechanics of slithering locomotion,” PNAS published online before print June 8, 2009. Han estudiado el movimiento en una superficie plana teniendo en cuenta la fricción entre las escamas de la serpiente y la superficie. La fricción anisotrópica debida a las escamas de la serpiente, como cualquiera en su sano juicio pensaría, es la clave del reptar de estos reptiles ápodos. Antes no se había estudiado su efecto en detalle. Gran avance… o no… así es la ciencia.

Por cierto, ¿cómo medirías el coeficiente de fricción o rozamiento entre una serpiente y una superficie de un material dado? Muy fácil, esperas a que la serpiente se duerma en un plano inclinado recubierto por este material e inclinas el plano hasta que la serpiente se deslice (lo mismo que hizo Galileo).

¿Te interesa el tema? Disfrutarás con los vídeos de la siguiente página web http://www.me.gatech.edu/hu/Snakeweb/snakeweb.html .

¿Falta alguna ilustración en esta entrada? Es que a mi mujer le dan asco (y miedo) los ofidios.

Hay un 1% de posibilidades de que Mercurio, Venus, Marte o la Tierra choquen en unos 3300 millones de años

Todas las simulaciones por ordenador de la mecánica celeste del sistema solar indican que la trayectoria del planeta Mercurio es la más inestable de todas. Las mejores simulaciones hasta el momento indican que hay un 1% de posibilidades de que su excentricidad crezca en los próximos 5000 millones de años (antes de que el Sol se convierta en gigante roja) provocando inestabilidades en los planetas menores, como su colisión contra Venus, o que Venus colisione con la Tierra, o incluso que Marte colisione con la Tierra. Ninguno llegaremos a verlo pero a todos nos gusta pensar que hay un 99% de posibilidades de que el sistema solar sea estable hasta que el Sol empiece a hacer de las suyas. Nos lo comenta el especialista Gregory Laughlin, “Planetary science: The Solar System’s extended shelf life,” News and Views, Nature 459: 781-782, 11 June 2009 , siendo el artículo técnico J. Laskar, M. Gastineau, “Existence of collisional trajectories of Mercury, Mars and Venus with the Earth,” Nature 459: 817-819, 11 June 2009 . Por cierto, en Science Now también se hacen eco de la noticia, Phil Berardelli, “Solar System on a Collision Course,” ScienceNOW Daily News, 10 June 2009 .

Las simulaciones numéricas más precisas del movimiento de los planetas en el Sistema Solar dejan de ser válidas tras unas decenas de millones de años. No tiene sentido calcular una única trayectoria más allá debido a nuestras incertidumbres en la posición y velocidad exactas de los planetas ahora mismo. Si se quiere estudiar la estabilidad del sistema solar a más largo plazo hay que recurrir a simulaciones de Montecarlo en las que se perturbe aleatoriamente las condiciones iniciales dentro de sus márgenes de error sistemáticos. Sólo los resultados promediados estadísticamente tienen algún valor predictivo.

Laskar y Gastineau han simulado en un supercomputador todo el sistema solar, incluyendo la luna y la corrección postnewtoniada debido a la teoría de Einstein durante 5000 millones de años (han estudiado 2501 órbitas). La figura de la izquierda, arriba, muestra la excentricidad máxima de Mercurio cuando sólo se aplican las leyes de Newton a todos los planetas, y abajo el nuevo resultado relativista incluyendo la luna. En concreto son solo 201 órbitas en las que se ha variado sólo la posición de Mercurio, aletariomente, en un intervalo de [-380,380] cm (sí, has leído bien, centímetros). Un cambio tan pequeño y en 5000 millones de años las diferencias son enormes.

Lo más relevante es que las nuevas simulaciones muestran que la excentricidad máxima de Mercurio fluctúa mucho menos de lo que se pensaba, aún así, a partir de unos 3000 millones de años, 121 simulaciones muestran excentricidades muy grandes y de ellas 34 acaban con una colisión planetaria. En las 2501 simulaciones realizados, el 1% presenta colisiones de Mercurio con el Sol, de Mercurio con Venus, de Venus con la Tierra, e incluso de Marte con la Tierra.

Por cierto, los autores del artículo confiesan que 14 de las 2501 simulaciones en un supercomputador todavía no habían acabado (cuando escribieron el artículo y no sabían cuando acabarán), no han alcanzado 5000 millones de años (porque necesitan pasos de tiempo extremadamente pequeños). Curioso. Realmente curioso, pero inútil. Literalmente “At the time of writing, 14 of these have not yet reached 5 Gyr and may still be running for a few months, as their step size is greatly reduced.”

En resumen, el sistema solar nos parece eterno, pero ni el Sol lo es, ni los planetas interiores lo son ncesariamente. El más “inestable,” como es de esperar, es Mercurio. La estabilidad del sistema solar seguirá requierendo supercomputadores a pleno rendimiento durante muchos años.

En este blog ya hablamos de resultados anteriores de Gregory Laughlin en ”¿Es estable el Sistema Solar? (o Mercurio y Venus colisionarán, y Marte abandonará el Sistema Solar, según simulaciones numéricas)” (Publicado por emulenews en Mayo 22, 2008).

Fabricado el primer agujero negro acústico en un condensado de Bose-Einstein

Leer Menéame te permite estar al loro de noticias cientifíco-técnicas que de otra manera te pasarían inadvertidas. Como no, mezvan, ha logrado colar en portada un artículo de ArXiv, en concreto “Científicos crean un agujero negro acústico en un condensado de Bose-Einstein,” http://arxiv.org/abs/0906.1337 (por cierto, yo también lo logré una y hasta dos veces). Requiere esfuerzo y tesón, pero mezvan atesora ambos.

Se ha observado experimentalmente la formación de un agujero negro acústico (lo que Unruh llama el agujero negro de los idiotas, dumb hole) en un estado condensado de Bose-Einstein (BEC). No se ha observado la radiación de Hawking, pero parece que pronto podrá lograrse. [mezvan: c&p] “Una de las muchas curiosas propiedades de los condensados de Bose-Einstein (BECS) es que el flujo de sonido a través de ellos se rige por las mismas ecuaciones que describen cómo la luz se curva por un campo gravitatorio. Ori Lahav y sus colegas del Instituto de Tecnología de Israel en Haifa dicen que han creado el equivalente sonoro de un agujero negro en el BEC. Esto es un gran progreso pues algunos físicos se han preguntado durante unos 30 años si era posible recrear esta situación …” (Sin que sirva de precedente he incluido un c&p de mezvan).

La teoría de la relatividad general de Einstein predice la existencia de los agujeros negros, regiones del espaciotiempo delimitadas por un horizonte de sucesos de las que ni siquiera la luz puede escapar. Stephen Hawking predijo en 1974 que todo agujero negro tiene una temperatura finita en su superficie y emite radiación. Para un agujero negro con r veces la masa del Sol, la temperatura de la radiación de Hawking es muy pequeña, unos 60/r nK (nanogrados Kelvin), muy inferior a la temperatura del fondo cósmico de microondas, unos 2.7 K (grados Kelvin). Observar la radiación de Hawking en un agujero negro astrofísico es prácticamente imposible.

Unruh propuso en 1981 (aunque otros lo habían propuesto antes, él es el más famoso por hacerlo) un modelo hidrodinámico análogo a un agujero negro. Unruh les llamó dumb holes (“agujeros idiotas”) [artículo de Unruh]. Aunque es fácil observar este tipo de agujeros negros, por ejemplo abriendo un grifo en el fregadero de nuestra cocina, es muy difícil de observar la radiación de Hawking en ellos, con una temperatura efectiva de unos 100 nK (nanogrados Kelvin).

Un salto hidráulico se forma entre la zona plana alrededor del chorro que impacta sobre el fregadero y la región turbulenta (la más visible en la foto). ¿Por qué esta región de fluido está plana y suave? Porque allí el agua se mueve a una velocidad mayor que la velocidad de las ondas en la superficie del agua (el análogo a un horizonte de sucesos). Ninguna onda de superficie puede entrar en esta región del agua, por ello, no observamos ondas en ella. Todo el agua fluye hacia afuera, reduciendo su velocidad hasta que alcanza la velocidad de las ondas de superficie en el agua, momento en el que aparecen ondas, que observamos en la figura como ondas en forma de anillo, justo antes de la región turbulenta. El punto en el que se inician estas ondas correspondería al horizonte de sucesos, en este caso, de un agujero blanco, lo contrario a un agujero negro, en el que todo lo que está dentro es emitido o expulso hacia afuera. Tras estas ondas suaves en forma de anillos se observa una región en la que el fluido se vuelve complicado (turbulento). Con cuidado es posible reducir esta turbulencia para observar mejor las ondas que marcan el inicio del horizonte de sucesos. ¿Te atreves a repetirlo en tu propia casa?

Para observar la radiación de Hawking en un análogo hidráulico de un agujero negro es necesario un sistema físico hidrodinámico que opere a muy baja temperatura. El ideal es un estado condensado de Bose-Einstein. Experimentalmente realizados por primera vez en 1995, fue nuestro genial investigador Juan Ignacio (Nacho) Cirac (Sasturain) quien junto a Luis J. Garay y otros propusieron el uso de estados condensados de Bose-Einstein como análogo acústico de agujeros negros gravitatorios en los que se podría observar la radiación de Hawking (los artículos técnicos son L. J. Garay, J. R. Anglin, J. I. Cirac, P. Zoller, “Sonic Analog of Gravitational Black Holes in Bose-Einstein Condensates,” Phys. Rev. Lett. 85, 4643-4647, 2000 [ArXiv] y su versión larga L. J. Garay, J. R. Anglin, J. I. Cirac, P. Zoller, “Sonic black holes in dilute Bose-Einstein condensates,” Phys. Rev. A 63: 023611, 2001 [ArXiv]).

Garay y sus compañeros proponían que en un estado condensado de Bose-Einstein (BEC) alargado en movimiento rápido, más rápido que la velocidad del sonido (ondas acústicas) en el propio condensado, se podrían formar un horizonte de sucesos para los fonones (ondas acústicas) que separaría una región supersónica (central) de dos regiones subsónicas laterales. Entre la región subsónica y la supersónica se formaría el análogo a una agujero blanco (los fonones no pueden entrar a la región supersónica) y entre la región supersónica y la subsónica se formaría el análogo a un agujero negro (los fonones no podrán salir de la región supersónica). Su análisis matemático utilizaba un modelo aproximado para el BEC basado en la ecuación de Gross-Pitaevskii, análoga a un modelo hidráulico gracias a las ecuaciones de Bogoliubov. Sus artículos presentan simulaciones numéricas (mediante paso-dividido (Fourier split-step) fácil de implementar en menos de media página en Matlab) que avalan la posibilidad de observar radiación de Hawking en este sistema. Por ejemplo, en un BEC de átomos de Rubidio presenta una velocidad del sonido de unos 6 mm/s (milímetros por segundo) fácil de superar experimentalmente para lograr que se mueve supersónicamente. Numéricamente se calcula un horizonte de sucesos de 1 micrómetro (fácil de observar). ¿Cuál es la temperatura de la radiación de Hawking? Unos 7 nK (nanoKelvins), que no es imposible de medir experimentalmente dado que el BEC debe ser enfriado a unas decenas de nanoKelvins.

La radiación de Hawking es un fenómeno cuántico. El modelo numérico de Garay et al. es cuasiclásico. La pregunta salta a la vista. ¿Realmente se puede observar la radiación de Hawking en agujeros negros en estados condensados de Bose-Einstein? Simulaciones numéricas por ordenador de un modelo cuántico para el BEC (basadas en la técnica de Wigner) han mostrado que sí, que se puede observar la radiación de Hawking. El artículo técnico es Iacopo Carusotto, Serena Fagnocchi, Alessio Recati, Roberto Balbinot, Alessandro Fabbri, “Numerical observation of Hawking radiation from acoustic black holes in atomic Bose-Einstein condensates,” New J. Phys. 10: 103001, 2008 [ArXiv]. La noticia en Menéame también llegó a portada. La figura de arriba muestra la radiación de Hawking observada numéricamente (figura (a) en la izquierda) para un BEC que se mueve supersónicamente. Si el BEC se mueve subsónicamente (figura (b) en la derecha) no se observa dicha radiación. El siguiente vídeo muestra el proceso de generación de la radiación de Hawking en detalle. 

¿Pero es posible obervar experimentalmente los agujeros negros acústicos en BEC? Sí, muchos grupos de investigación lo han intentado y parece que los primeros han sido los israelitas O. Lahav, A. Itah, A. Blumkin, C. Gordon, J. Steinhauer, “A sonic black hole in a density-inverted Bose-Einstein condensate,” ArXiv, Submitted on 7 Jun 2009 (el artículo seguramente lo habrán enviado a Nature o Science y seguramente acabará siendo aceptado para publicación).

Han sometido un estado condensado de Bose-Einstein alargado (con forma de cigarro de 3.7 micrómetros de ancho y 180 micrómetros de largo) de unos 100 mil átomos de Rubidio en una trampa magnética a un potencial atractivo, lo que ha producido una inversión de la densidad (la zona negra en las imágenes de arriba donde la densidad es más baja que alrededor). En dicha región, la velocidad del sonido en el BEC calculada numéricamente (por la fórmula que vemos a la izquierda) crece, a menor densidad, mayor velocidad, alcanzando experimentalmente una velocidad de flujo de los átomos en el BEC mayor que la velocidad del sonido (de las ondas acústicas o fonones) dada por la curva negra en la figura de la izquierda. El flujo supersónico (curvas de colores) alcanza una velocidad un orden de magnitud mayor que la del sonido en el propio medio. Se observa una amplia región alrededor de x=0 separada entre un horizonte de sucesos de un agujero negro (puntos negros) y de uno blanco (signos +).

La analogía con el agujero negro nos permite calcular la gravedad superficial equivalente en el horizonte de sucesos del “agujero idiota” resultando un valor efectivo de g=0.15 m/s^2, es decir, unos 13 órdenes de magnitud más pequeño que el valor típico para una agujero negro de masa solar. La temperatura de Hawking es sólo dos órdenes de magnitud menor, del orden de 0.3 nK (nanogrados Kelvin). El horizonte de sucesos se ha mantenido durante unos 8 ms (milisegundos), lo que es mucho tiempo.

¿Han observado la radiación de Hawking? No, no la han observado. ¿Por qué? La temperatura de Hawking es demasiado pequeña, dentro de los límites de error de la propia temperatura del BEC. Para observarla necesitarían que la temperatura de Hawking fuera un orden de magnitud mayor, entre 2 y 7 nK. ¿Se puede amplificar de alguna manera la radiación de Hawking para que alcance este valor? Los autores creen que sí. Podría darse un efecto resonante (similar al que produce luz en un láser) entre los dos horizontes de sucesos de tal forma que se amplificara la radiación de Hawking (de fonones). Técnicamente hacer el experimento es difícil, pero no imposible.

Hawking debe estar dando saltos de alegría en su silla. Y Nacho Cirac también, cada día más próximo al Nobel.

Más en este blog sobre radiación de Hawking y agujeros negros: Láseres de agujeros negros, radiación de Hawking del universo y energía oscura (o a ver cómo le damos un Premio Nobel a Stephen Hawking) (Publicado por emulenews en Marzo 24, 2008).

Duro varapalo a la teoría cuántica de la consciencia de Penrose y Hameroff

Conferencia de Stuart Hameroff sobre su teoría en 2007 organizada por Google en inglés.

Hameroff y Penrose propusieron en 1996 la teoría de la reducción objetiva orquestada (Orch OR) para explicar la consciencia en nuestro cerebro como un fenómeno de computación cuántica en el citoesqueleto de las neuronas y sus axones (formado por una red de microtúbulos, cilindros cuyas paredes son cadenas alfa y beta de la proteína llamada tubulina). Proponían que la llamada condensación de Fröhlich (1968) era responsable de la formación de un estado cuántico macroscópico (a escala macromolecular) similar a un estado de la materia llamado condensado de Bose-Einstein. Esta teoría todavía no ha sido demostrada y este año se ha publicado un artículo que le ha propinado un duro varapalo, si bien no la ha refutado definitivamente. La condensación de Frölich, de producirse, no puede explicar la consciencia. Los defensores de la teoría de Hameroff (quien nos la cuenta en inglés en el vídeo de arriba) tendrán que buscar otro fenómeno cuántico para explicar la consciencia. Hameroff en su página web afirma que está en ello. Se siente, caballero, así avanza la ciencia. El artículo técnico es Jeffrey R. Reimers, Laura K. McKemmish, Ross H. McKenzie, Alan E. Mark, Noel S. Hush, “Weak, strong, and coherent regimes of Fröhlich condensation and their applications to terahertz medicine and quantum consciousness,” PNAS 106: 4219-4224, March 17, 2009 . Por cierto, los avances en neurobiología indica que los microtúbulos tienen cierto papel en la comunicación sináptica entre neuronas como canales “clásicos” de iones (sin efecto cuántico alguno), como nos cuentan recientemente Cecilia Conde, Alfredo Cáceres, “Microtubule assembly, organization and dynamics in axons and dendrites,” Nature Reviews Neuroscience 10: 319-332, 30 April 2009 .

Un estado condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia que se produce en un gas de átomos a muy baja temperatura en el que todos los átomos se encuentran en el mismo estado cuántico (el de mínima energía). Es como si todo el gas se comportara como un único objeto cuántico descrito por una macrofunción de onda cuántica. Predicho en 1924, fue objeto del Premio Nobel de Física de 2001, otorgado a Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, y Carl E. Wieman por observar y caracterizar este estado de forma experimental (se ha logrado condensar hasta decenas de millones de átomos). La condensación de Frölich (1968) es un fenómeno muy parecido pero para un sistema de osciladores cuánticos acoplados, por ejemplo, las vibraciones de una macromolécula. Todas las partes (monómeros) de la macromolécula vibrarán en su estado de mínima energía, conduciendo a que toda la molécula se comporte como un sistema cuántico y esté descrito por una macrofunción de onda cuántica. Todavía no se ha observado experimentalmente un condensado de Frölich.

El artículo de Reimers et al. han determinado mediantes simulaciones por ordenador las características de un estado condensado de Frölich que son experimentalmente observables. Han encontrado 3 posibles tipos de estados condensados de Frölich: débiles, fuertes y coherentes. Solo estos últimos presentan un estado cuántico observable a escala macroscópica, una macrofunción de onda cuántica. Pero hay un problema. Para que se dé un estado de este tipo, coherente, es necesario que el modo fundamental de vibración tenga una energía muy alta, imposible de lograr en un contexto biológico. Más aún, serían estados muy frágiles, metaestables, destruyéndose demasiado rápido. Demasiado rápido para dar sentido a la teoría de la reducción objetiva orquestada de Penrose-Hameroff.

El trabajo de Reimers et al. considera que los estados fuertes y coherentes no se pueden dar en sistemas biológicos vivos, sólo los estados débiles. Este resultado puede interpretarse como un duro varapalo a la teoría de Penrose-Hameroff, aunque el propio Hameroff cree que no, que las conclusiones de Reimers et al. no son definitivas ya que se basan en modelos computacionales y estudios posteriores podrían encontrar alguna alternativa que se les haya pasado por alto. Por otro lado, Reimers et al. proponen que los estados débiles de Frölich podrían haber sido observados experimentalmente en las vibraciones de las microtubulina alrededor de 8’085 MHz observada experimentamlente por Pokorný en 2004. Sin embargo, este hecho tendrá que ser confirmado por estudios posteriores. Para Reimers et al. la computación cuántica de la consciencia es imposible con este tipo de estados. Para Hameroff todo lo contrario, ¿por qué no va a ser posible? ¡Qué si no va a decir este señor! Los padres siempre ven a sus hijos como los más guapos.

Los microtúbulos son para la célula viva como los pilares y las vigas de un edificio, los responsables de su estructura rígida. Los microtúbulos son polímeros formados por dos tipos de monómeros (heterodímeros), llamados formas alfa y beta de la proteína llamada tubulina (tienen una forma de C). Las cadenas de tubilina se autoensamblan en cilindros huecos. En las células vivas, los microtúbulos están comprimidos por filamentos contrátiles de actina con unos esfuerzos de unos 0.1 nN (nanonewtons).

Penrose y Hameroff propusieron que la red de microtúbulos de las neuronas y sus axones funcionan como un computador cuántico responsable de nuestra consciencia. La computación cuántica sería resultado de la sincronización de estados coherentes de Frölich entre microtúbulos, un entrelazamiento cuántico entre sus macrofunciones de onda cuánticas. La decoherencia cuántica provoca la reducción (colapso) de estas macrofunciones de onda, produciendo la señal sináptica que conduce al estado de consciencia. El vídeo de la conferencia que abre esta entrada, aunque se descarga lentamente y hay que tener paciencia, nos aclara bastante bien las ideas de Hameroff.

Oliver Heaviside: ¿Debo entender la digestión para poder disfrutar de una buena cena?

“Si el amor es lo que mueve el mundo, la autoinducción es lo que mueve las ondas electromagnéticas a través del mundo,” Oliver Heaviside (1904) quien ha pasado a la historia de la ciencia porque con 24 años, siendo técnico de telecomunicaciones (sin formación universitaria y dedicado a cables de telégrafo submarinos) decidió dedicar su vida a entender un libro, solo un libro, un libro que se acababa de publicar: ”Treatise On Electricity and Magnetism,” de  Maxwell. Abandonar un buen puesto de trabajo para dedicarse a investigar. Dedicarse a estudiar un libro difícil (casi imposible) de entender para un técnico. Propio de un bicho raro. Bueno, en la segunda mitad del s. XIX, en plena era victoriana, muchos británicos eran bichos raros. 

Maxwell murió en 1879 sin saber que el joven autodidacta Heaviside acabaría siendo su mejor alumno, un autodidacta cuya primera gran contribución fue la aplicación de la teoría de Maxwell a la propagación de ondas en cables de telégrafo, publicada en 1881 (“On Induction Between Parallel Wires“). Obtuvo la ecuación del telegrafista, como se le llama hoy en día. Sus logros le han convertido en el “padre” de la ingeniería de telecomunicaciones moderna, junto a Hertz, como nos cuenta A.P. Morando, “Oliver Heaviside’s Contribution to Telecommunications,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, 49: 205-207, 2007 .

Entre 1882 y 1887, Heaviside publicó una serie de artículos en los que aplicaba el cálculo vectorial a las ecuaciones de Maxwell, incluyendo la definición del vector de propagación de energía (1884), simultánea e independientemente derivado por Poynting (ahora le llamamos vector de Poynting). El cálculo vectorial permitía que cualquier ingeniero entendiera las extremadamente difíciles ideas de Maxwell (20 ecuaciones en derivadas parciales acopladas). Entre 1886 y 1888, Hertz demostró en una serie de famosísimos experimentos que la luz era la propagación de una onda electromagnética. El electromagnetismo de Maxwell se convirtió en la teoría que todo el mundo tenía que aprender. Los artículos de Heaviside eran la única manera de entenderlo. Heaviside era el único que veía claras las oscuras ideas de Maxwell. Entre 1888 y 1889 publicó múltiples artículos sobre la propagación de ondas electromagnéticas y sobre la radiación de cargas en movimiento. Con 41 años, en 1891, Heaviside fue elegido Miembro (Fellow) de la prestigiosa Royal Society.

Muchos le pidieron a Heaviside que escribiera un libro fácil sobre la teoría de Maxwell. El resultado fue “Electromagnetic Theory,” cuyo primer volumen se publicó en 1893 (los otros dos lo hicieron en 1899 y 1912). Varias generaciones han aprendido la ecuaciones de Maxwell y sus aplicaciones gracias a este libro (evitando el leer la obra del propio Maxwell). Por cierto, la frase que titula esta entrada aparece en el primer capítulo del segundo volumen (el de 1899). El mismo volumen en el que más tarde llamaba “cientificulo” (“scienticulist”) a quienes ridiculizaban sus métodos matemáticos por no ser rigurosos. Heaviside siempre mostró un humor ácido, que hoy calificaríamos de muy inglés, aunque a él mismo le gustaba autocalificarlo de “humor heavisidiano” (C. M. Hebbert, “Oliver heaviside-humorist,” Journal of the Franklin Institute 241: 435-440, 1946).

A finales del s. XIX el cálculo (análisis) vectorial competía con el cálculo de cuaterniones del profesor Hamilton (desarrollado en 1866, con grandes defensores como Tait) como el lenguaje para toda la física. Maxwell utilizó cuaterniones. Heaviside apostó por el cálculo vectorial (que utilizó en su forma actual desde 1882). También apostó por él Gibbs (entre 1881 y 1884 en la Universidad de Yale). Maxwell nunca se preocupó de las posibles aplicaciones prácticas de su teoría. El cálculo vectorial de Heaviside era la herramienta necesaria para poder aplicarla, para poder resolver problemas de forma clara y sistemática. Además, Heaviside le puso nombre a todos lo conceptos que manejan los ingenieros de telecomunicación, como capacitancia, inductancia, resistividad, conductividad, permitividad, impedancia, reactancia, etc. Hasta introdujo el sistema internacional de unidades, en 1882, que Giorgi en 1901 llamó MKSQ.

Heaviside fue ante todo un matemático aplicado. Su gran logro fue el cálculo operacional para resolver las ecuaciones diferenciales de los circuitos eléctricos, que hoy en día utilizan todos los que estudian teoría de circuitos como método de la transformada de Laplace.Era la herramienta que todo ingeniero necesitaba y necesita para resolver problemas prácticos. La conexión del método operacional de Heaviside con las transformadas integrales de Fourier y Laplace se descubrió con posterioridad, aún así, como no era un académico de postín,  ahora llamamos al método de Heaviside como transformada de Laplace.

La mayoría de los alumnos de ingeniería de telecomunicaciones ignoran a uno de sus padres. H. Unz en ”Oliver Heaviside (185O-1925),” IEEE Transactions on Education, 6: 30-33, 1963 , recomendaba que (1) se debería recordar a todos los alumnos que el cálculo vectorial es obra de Gibbs y Heaviside, (2) el vector de Poynting debería llamarse vector de Poynting-Heaviside, (3) las ecuaciones de Maxwell no relativistas para cargas en movimiento deberían llamarse ecuaciones de Maxwell-Heaviside, (4) la ecuación de la línea de transmisión o del telegrafista debería llamarse ecuación de Heaviside, (5) la transformada de Laplace debería llamarse transformada de Laplace-Heaviside, y (6) que el sistema internacional de unidades debería llamarse sistema de unidades de Heaviside.

Oliver Heaviside, hijo menor de un artista, Thomas H.  (tallador de madera  y pintor de acuarelas), pasó la escarlatina de niño, lo que le afectó al oído y al resto de su vida. Dicen que tuvo una niñez infeliz. Su sordera era objeto de escarnio por parte de otros niños. Sin embargo, entre las burlas destacó como un buen estudiante, 5 de 500 en 1865, año en que abandonó la escuela, aunque continuó estudiando por su cuenta: código Morse, electricidad e idiomas (danés y alemán). Gracias a su tío Charles Wheatstone (el inventor del famoso puente de Wheastone para calibrar resistencias) pudo obtener un puesto como telegrafista en 1868 en Dinamarca. Retornó a casa en 1871, a Newcastle, a la compañía de telegrafía submarina Great Northern Telegraph Company, como jefe de operadores. Escribió dos artículos sobre electricidad en 1872 y 1873 (este último fue mencionado por Maxwell en la segunda edición de su libro “Treatise on Electricity and Magnetism”).

Heaviside abandonó un puesto renumerado para dedicarse al estudio (y la investigación) viviendo a costa de sus padres y de sus cuatro hermanos (más tarde del estado británico que le pasó una, más bien corta, pensión por sus méritos). Como cualquier joven moderno, que prefiere vivir con sus padres, a costa de sus padres muchas veces, en lugar de abandonar el hogar. Heaviside era un pionero hasta en eso. Aunque a veces lo pasó mal: Sus mejores artículos (hasta 1887) los escribió entre la pobreza y la reclusión. Nos lo cuenta magistralmente su biografía, que desde aquí recomiendo, Paul J. Nahin, “Oliver Heaviside: the life, work, and times of an electrical genius of the Victorian age,” JHU Press, 2002. Para los interesados en una biografía centrada en los detalles técnicos de su tabajo, durante su época de “lobo solitario,” recomiendo también el libro de Ido Yavetz, “From obscurity to enigma: the work of Oliver Heaviside, 1872-1889,” Birkhäuser, 1995.

Heaviside despreciaba el dinero. De hecho, fue un gran inventor, pero no patentó ninguno de sus inventos (muchos de los cuales fueron patentados posteriormente por otros). Podría haber ganado mucho dinero con sus inventos. Pero la faltaba esa componente de marketing necesaria para venderse a investigar, en lugar de investigar por amor a la ciencia y al conocimiento. Para los interesados en esta faceta de su vida recomiendo Brian Spear, “Oliver Heaviside—An inventor who failed to file crucial patents,” World Patent Information 28: 248-250, 2006 .

Más sobre el tema en este blog:

Por qué costó 23 años que se aceptara la teoría del electromagnetismo de Maxwell(publicado por emulenews en Agosto 15, 2008 ).

Errores “históricos” en los libros de texto o Paz Vega como excusa (publicado por emulenews en Enero 18, 2009 ). Que no os engañe el título. Y que no os confunda Paz Vega. Os recorto un trozo “Las 20 ecuaciones para 20 magnitudes se encuentran en la parte III, “General Equations of the Electromagnetic Field,” pp. 480-486. Son casi irreconocibles. La forma habitual de presentarlas, utilizando notación vectorial es de Oliver Heaviside y William Gibbs, cuando Maxwell ya había muerto. Podéis comparar ambas notaciones en el artículo de André Waser, “On the Notation of Maxwell’s Field Equations,” 28, 06, 2000.“

Ed Witten y la teoría de cuerdas en Roma (Strings 2009)

El año pasado, 2008, el año del LHC del CERN, el congreso anual de teoría de cuerdas, Strings 2008, se celebró, como no, en el CERN. 400 participantes para escuchar 40 conferencias. El año pasado una de las 10 conferencias invitadas fue impartida por un español, el genial Luis Ibáñez de la Universidad Autónoma de Madrid (vídeo). En este blog ya nos hicimos eco de que Edward Witten no asistió. Pocas veces ha habido que ponerle falta.

No ocurrió así hace dos años, 2007, cuando el congreso anual de teoría de cuerdas, Strings 2007, se celebró en Madrid, España. Varias conferencias de físicos de cuerdas españoles. Una buena señal para nuestro país. Edward Witten nos visitó e impartió una conferencia técnica. Juan Maldacena y Lisa Randall impartieron sendas conferencias para el público en general. Por cierto, ¿qué es la teoría de cuerdas? La respuesta española (Astroseti, Astroseti y II, Horcajadas en el tiempo, Supercuerdas). La respuesta mexicana (fotos de cuerderos manos arriba).

Este año, 2009, el año de Ángeles y Demonios, entre el CERN y el Vaticano, el congreso anual de teoría de cuerdas, Strings 2009, se celebrará dentro de un par de semanas, como no, en Roma. Este año ninguna conferencia es impartida por ningún español. No faltará, como no, el genial argentino Juan Maldacena. Ed Witten, este año disfrutando de un año sabático en el CERN (Juan y él pertenecen al IAS de Princeton) tampoco faltará, impartiendo una conferencia para el público general titulada “¿Qué nos depara la física de partículas?” (“What is Ahead in Particle Physics?“). En un par de semanas tendremos el vídeo y la respuesta (espero).

Para abrir boca y dado que mañana me espera ser presidente de una mesa electoral (elecciones al parlamento europeo) os recomiendo la siguiente entrevista (en inglés, lo siento) de Ira Flatow (programa “Big Ideas”) a Edward Witten. Sencilla pero efectiva.

PS: Por cierto, tenéis que leer los artículos:

 ”Unificación y Dualidad en Teoría de Cuerdas,” Luis E. Ibáñez Santiago, Investigación y Ciencia, agosto 1998 .

“La búsqueda de los constituyentes últimos de la materia,” Luis E. Ibáñez, Revista Española de Física, Oct-Dic. 2005 .

PNAS, Nature, Science, Amenábar, y la discriminación de género en la contratación de personal en universidades norteamericanas

Si en Nature se habla de la discriminación de género en ciencia, PNAS no va a ser menos y también habla de discriminación de género en ciencia, y por supuesto, Science tampoco se puede quedar atrás y también habla de discriminación de género en ciencia, y como no, si todo el mundo tiene la discriminación de género en la boca, la Mula Francis también ha hablado y habla de discriminación de género en ciencia, y todo coincidiendo con el próximo estreno de la nueva peli de Amenábar. Cada revista lo ha contado desde un enfoque diferente (PNAS sobre matemáticas, Nature sobre concesión de proyectos de investigación, Science sobre contratación de personal en universidades, y Amenábar sobre ciencia feminista contra religión machista). Casi los mismos datos vistos desde prismas completamente diferentes. Para mí es curioso observar este tipo de coincidencias. ¿Forzadas? ¿Casualidad? ¿Marketing? Recapitulemos.

Nature: Herbert Marsh, Lutz Bornmann, “Do women have less success in peer review? An extensive collaborative analysis concludes that the perception is unwarranted,”  Nature 459: 602, 27 May 2009 .

PNAS: Janet S. Hyde, Janet E. Mertz, “Gender, culture, and mathematics performance,” PNAS 106: 8801-8807, June 2, 2009.

Science: Jeffrey Mervis, “U.S. Higher Education: Report Finds No Gender Bias in Faculty Hiring,” Science 324: 1250-1251, 5 June 2009 .

¿Qué puede decir la Mula Francis sobre el tema? Nada, solo mostrar la figura clave del nuevo artículo en Science. El estudio fue solicitado por el Congreso americano en 2002 a la National Science Foundation con un coste de 1.3 millones de dólares. Se han estudiado 500 departmentos de 89 universidades (un total de 1800 contrataciones de profesores). Si en 2006 se hablaba en Science de discriminación hacia la mujer a la hora de ser contratada en universidades americanas, ahora que se publican los datos de este estudio, en 2009 ya no hay discriminación. Todo un avance. Si teníamos a Bush ahora tenemos a Obama. Si había discriminación ahora ya no la hay. Lo dicho, mírate la figura clave del artículo y dime lo que te parece.

Nanobombillas nanocristalinas, uno de los grandes descubrimientos del año

Una bombilla formada por una sola molécula parpadea. Fue un gran descubrimiento en su momento. Los nanocristales semiconductores lo hacen. Las proteínas fluorescentes verdes lo hacen. Ciertos polímeros lo hacen. Parpadear parece intrínseco e inevitable en el mundo nanoscópico. Hasta hoy. Wang et al. han descubierto un nanocristal que emite de forma continua. Una nanobombilla nanocristalina. Inimaginables aplicaciones en medicina. Durante 20 años muchos han tratado de fabricarla. Al final, el castillo ha caído. Nanocristales de pocos nanómetros que emiten luz con un color bien definido y controlable. Un sueño hecho realidad. Nos lo han contado hoy en Nature y hemos tenido que abrir la boca y decir ¡ohhh! Caerá el Nobel de Física. Tiempo al tiempo. Nos lo ha contado magistralmente Taekjip Ha, “Photonics: How nanocrystals lost their blink,” Nature 459: 649-650, 4 June 2009 . No sólo es importante el descubrimiento. El artículo divulgativo del Dr. Ha es casi perfecto. Un modelo a seguir sobre como divulgar. Muy recomendable su lectura para todos los “periodistas científicos” (quien esto escribe lo ha releido varias veces desde anoche y sabe que esta entrada solo puede hacerle un flaco favor). Si puedes, hazte un favor y léete el artículo del Dr. Ha, lo disfrutarás. Por cierto, el artículo  técnico es Xiaoyong Wang et al. “Non-blinking semiconductor nanocrystals,” Nature 459: 686-689, 4 June 2009 . Es, lo dicho, técnico.

Los nanocristales semiconductores emiten luz en muchos y diferentes colores, pero parpadean aleatoriamente. ¿Por qué? Entenderlo ha costado 20 años pero ha merecido la pena. Wang et al. han descubierto como lograr que emitan de forma continua. Un sueño cumplido. La emisión parpadeante (aleatoria e impredecible) de los nanocristales es ideal para una discoteca. Nanodiversión garantizada. Pero en muchas aplicaciones prácticas es un problema. Hay que ver la luz emitida en el momento adecuado. Ni justo antes, ni justo después. Pero cuándo es el momento adecuado. Según la mecánica cuántica es imposible saberlo. Lo dicho, CPI, curioso pero inútil.

¿Qué truco han utilizado Wang et al. para lograr lo imposible? Había 3 trucos posibles para lograrlo, según los físicos teóricos. Dos caminos “teóricamente fáciles” que los físicos experimentales han sido incapaces de recorrer. Un camino “teóricamente difícil.” Wang et al. han elegido el camino más tortuoso. El más complicado. El más esotérico. Para el experto. Para el lego parece el más natural. Los nanocristales semiconductores tienen un núcelo y un recubrimiento superficial (que es la causa del parpadeo ¡ohhh!). Se evita el parpadeo si se fabrican nanocristales semiconductores sin recubrimiento, sin solución de continuidad entre el núcleo y la capa exterior. Parece fácil, pero cómo lograrlo. El arte. La belleza. Hacer posible lo que parecía imposible.

El problema no es lograrlo. Parecer fácil, parece fácil. Lo difícil es demostrar que se ha logrado. ¿Por qué? Porque la manera más sencilla de demostrar que la luz emitida es debida al nanocristal es el propio parpadeo. Pero si no parpadea cómo demostrar que es el responsable de la emisión. Wang et al. han utilizado un proceso llamado “antibunching” de fotones. ¿Cómo traducir este término técnico? ¿”Antiagrupamiento”? Fotones que se emiten uno a uno, a un ritmo tan rápido que sólo un nanocristal podría emitirlos. La teoría guía al experimento y guía la interpretación del experimento. 

¿Para qué sirve un objeto de pocos nanómetros que emita luz de forma continua y con un color controlable? Faros para detectar lo que pasa en la nanoescala. Aplicaciones, todas las que se te ocurran y más. Una propuesta: “Una nanomáquina lee el ADN letra a letra: un sueño cumplido“ (Publicado por emulenews en Febrero 27, 2009).

La belleza de las matemáticas: la distancia que separa los números 11 (primo) y 12 (compuesto) es 4

Diagrama de Hasse del grafo con arcos (a,b) si a divide b (de 1 hasta 12).

¿Cuál es la distancia entre los númeos 11 y 12? Recuerda que 11 es primo y 12 compuesto. Según el argentino Diego Dominici es dist(11,12)=4, la longitud que conecta ambos números en el diagrama de Hasse del grafo que conecta dos números si el menor divide al mayor (ver la figura). No es fácil definir una distancia entre números naturales que sea bella. En mi modesta opinión Diego lo ha logrado. Un número es primo si dist(1,p)=1. La distancia entre dos primos cualesquiera es 2. El artículo técnico que presenta varias definiciones equivalentes de esta distancia así como demuestra que cumple las condiciones es Diego (Ernesto) Dominici, “An Arithmetic Metric,” ArXiv, Submitted on 3 Jun 2009 .

Si te  gusta la teoría de números, disfrutarás con el artículo de Diego. ¿Quieres jugar con esta distancia entre números? Lo más fácil es implementarla en Mathematica, por ejemplo,

dist[a_, b_] := Plus @@ Last@Transpose@FactorInteger@LCM[a, b]

¿Cuál es la distancia entre la fecha de nacimiento de tu pareja y la tuya? Por ejemplo, entre Albert Einstein, 14 de marzo de 1879 (14031879), y Stephen Hawking, 8 de enero de 1942 (08011942), la distancia es dist[14031879, 08011942]=5.

Si te gusta la matemática recreativa quizás te interesen algunos ejercicios. ¿Serías capaz de demostrar que dist(p,p+1)>=3 para p>3? Y que dist(p,p+2)>=2 para p>2. De hecho, para todo k positivo, dist(p,p+2k)>=2 y dist(p,p+2k+1)>=3, para p>3 en ambos casos. ¿Sabrías demostrar el caso general?

Por cierto, si quieres dibujar el diagrama de Hasse de la figura es fácil de dibujar en Mathematica.

<< Combinatorica` ;  n=12; REL = And[#1 =!= #2, Mod[#2, #1] == 0] &;

ShowGraph[HasseDiagram[MakeGraph[Range[n], REL]],VertexNumber -> True]

Todo descubrimiento científico con nombre y apellidos fue descubierto antes por otra persona

E. P. Fischer enunció el llamado “Teorema cero” de la Historia de la Ciencia (también conocido entre los matemáticos como “Principio de Arnold”): Todo descubrimiento con nombre y apellidos fue descubierto antes por otra persona. Fischer puso 3 ejemplos: el número de Avogadro (estimado por primera vez por Loschmidt), el cometa Halley (conocido por astrónomos chinos y babilonios) y la paradoja de Olbers (original de Kepler). Arnold reivindicó que muchos resultados matemáticos habían sido obtenidos por investigadores rusos antes que por europeos o norteamericanos. Todos estos son ejemplos de la ley de Berry que afirma que “nada es descubierto por primera vez”. J. D. Jackson, nos pone 5 ejemplos más en “Examples of the zeroth theorem of the history of science,” Am. J. Phys. 76: 704-719, 2008 (ArXiv o copia en la página web del autor). En concreto, la condición de Lorentz en electromagnetismo, la función delta de Dirac, las resonancias de Schumann en la atmósfera entre la tierra y la ionosfera, el método virial en mecánica cuántica de Weizsäcker–Williams, y la ecuación para la dinámica del espín de Bargmann, Michel, y Telegdi. Aquí me limitaré a comentar la historia de la delta de Dirac.

La función delta de Dirac fue popularizada por el físico teórico británico Paul Adrien Maurice Dirac en su gran libro “The Principles of Quantum Mechanics,” publicado por primera vez en 1930. Dirac introdujo la función delta o de impulso en su artículo “The physical interpretation of the quantum mechanics,” en 1927, el que demostraba la equivalencia entre las formulaciones de la mecánica cuántica de Heisenberg y Schrödinger. La definición introducida por Dirac en su libro es la estándar hoy en todos los libros: , si , pero . Además, Dirac también notaba que , donde , si , , si .

La función impulso tienes muchas aplicaciones matemáticas tanto prácticas como rigurosos. Por ello tuvo muchos “descubridores” anteriores a Dirac. Oliver Heaviside, ingeniero autodidacta, matemático y físico, introdujo la función delta 35 años que Dirac, en un artículo publicado el 15 de marzo de 1895 en la revista británica The Electrician. Heaviside introdujo la función delta como derivada de la función escalón (también llamada función de Heaviside) en el marco de su cálculo operacional formal (antecesor del uso de la transformada de Laplace en Ingeniería), en concreto como , donde además de lo indicado antes cumplía que . Heaviside también definió la función delta mediante su transformada de Fourier.

Por supuesto, la delta de Dirac era conocida mucho antes de Heaviside. A principios del s. XIX, hay trabajos de Cauchy, Poisson, y Hermite que utilizan su siguiente definición:

Más tarde, mediados del s. XIX, autores como Kirchhoff, Kelvin, y Helmholtz utilizaron la siguiente definición:

Quizás lo más acertado sería hablar de funciones impulso y escalón, sin más, pero parece que se ha impuesto separarlas como función delta de Dirac y función escalón de Heaviside. Todo un buen ejemplo de Ley Cero de la Historia de la Ciencia.

Posible obervación de la partícula “camaleón” capaz de cambiar de masa en función de su entorno

Una partícula elemental camaleónica que cambia de masa en reposo en función del entorno que la rodea. Una pijada de unos físicos teóricos publicada en PRD en 2004. ¿Para qué? Resuelve el problema de la energía oscura siendo compatible con la teoría de la gravedad y la mecánica cuántica. Otros físicos teóricos han publicado en PRL en 2009 que dicha partícula explica la luz perdida al observar la galaxia M87. Otra pijada. Sin embargo, ahora mismo es parece imposible rebatir dicha teoría. Se necesitará al menos una década para que nuevos satélites puedan reafirmar esta teoría o rebatirla. ¡Cómo le dan al coco los físicos teóricos! Siempre en la punta del alfiler. Nos lo cuenta Zeeya Merali, “Dark-energy particle spotted?,” Nature News, Published online 29 May 2009 , haciéndose eco del artículo técnico de Clare Burrage, Anne-Christine Davis, Douglas J. Shaw, “Active Galactic Nuclei Shed Light on Axionlike Particles,” Physical Review Letters 102: 201101, 21 May 2009 . Lectura recomendables son el artículo de Clare Burrage, Anne-Christine Davis, Douglas J. Shaw, “Detecting chameleons: The astronomical polarization produced by chameleonlike scalar fields,” 79: 044028, 2009, y el artículo original que propuso las partículas escalares camaleónicas de Justin Khoury, Amanda Weltman, “Chameleon cosmology,” Physical Review D 69: 044026, 2004 .

Una partícula elemental que explique fenómenos cosmológicos, como la energía oscura, tiene que cambiar sus propiedades físicas al ritmo de la expansión del universo. Si no, en ciertas épocas sería incompatible con el universo que conocemos. Las partículas elementales que explican la materia oscura no tienen este problema, ya que la materia oscura está concentrada localmente en ciertas regiones del universo igual que la materia ordinaria. Una partícula que cambie sus propiedades en función del entorno (la cantidad de materia que le rodee) imita el comportamiento de un camaleón. Una patícula camaleónica, en palabras de sus ideólogos Khoury y Weltman, para explicar una cosmología camaleónica (título de su artículo). El artículo original afirmaba que no había ningún hecho experimental en contra de su teoría.

La partícula camaleónica de Khoury-Weltman se vuelve muy masiva cuando está rodeada de mucha masa (como dentro del Tierra o en el Sol). Sus efectos a baja energía son imposibles de detectar. Sin embargo, en el espacio vacío sus efectos se notarían fácilmente, provocando una expansión acelerada del universo y permitiendo entender la energía oscura sin necesidad de ninguna energía oscura. Las partículas de Khoury-Weltman serían bosones escalares con una masa del orden de la constante de la expansión de Hubble, H₀. El acoplamiento entre estas partículas y la materia ordinaria sería de corto alcance en la Tierra (donde la densidad es alta), basta con que sea del orden de 1 mm. (milímetro), sin embargo, en el espacio exterior sería mucho mayor, por ejemplo, para la densidad media de materia en el Sistema Solar la distancia de acoplamiento sería de 10 a 10⁴ UA (unidades astronómicas). Estos valores son compatibles con los tests realizados hasta el momento sobre el Principio de Equivalencia y la gravedad de Newton (o Einstein, si se prefiere, aunque no necesaria a estas escalas).

¿Cómo podríamos detectar estas partículas en la Tierra? Observando la luz (fotones) que nos llegan de nucleos activos de galaxias, como el corazón de la galaxia M87. En su viaje hacia la Tierra los fotones podrían transformarse en partículas camaleónicas al atravesar intensos campos magnéticos. ¿Qué observaríamos? Menos fotones de los esperados. ¿Cuántos menos? Depende de la frecuencia (color). Douglas J. Shaw y sus compañeros han comparado la luz emitida por 77 centros galácticos activos y han encontrado que recibimos menos fotones de M87 de los que deberíamos recibir.

Obviamente, este descubrimiento experimental no puede distinguir entre fotones perdidos debidos a partículas camaleónicas u otras causas. Sin embargo, el modelo camaleónico predice una alineamiento de la polarización de los fotones conforme atraviesan intensos campos magnéticos. Shaw et al. cuentan con 3 ejemplos en los que la polarización es la predicha por dicha teoría.

Los astrofísicos lo tienen claro. El resultado se sutenta con alfileres. Hoy en día no conocemos exactamente cuantos fotones tenemos que recibir (pues desconocemos la física detallada que los genera) por lo que el defecto de fotones podría tener otras causas (más al gusto de los astrofísicos). ¿Cómo saberlo? Detectando estas partículas camaleónicas en los grandes aceleradores de partículas como el Fermilab. Amanda Weltman lo sabe y trabaja con el grupo GammeV del Fermilab en el descubrimiento experimental de estas partículas (este experimento está formado por 10 personas y cuesta solo 30 mil dólares, pecata minuta comparada con el resto del Fermilab, pero está haciendo un trabajo realmente espectacular). En su opinión, en una década se sabrá si estas partículas existen realmente o no. El satélite MICROSCOPE de la ESA, que se lanzará en 2012, estudiará entre otros fenómenos este tipo de partículas.

En palabras del físico español Sánchez-Conde: “Todo indica que algo está pasando en la física de partículas” (“This is exciting. Everything seems to point to something new happening in physics“).

María la Judía, la química y el baño maría en la Biblioteca de Alejandría

Reconstrucción del kerotakis de María la Judía (C) Margaret Alic.

Voltaire afirmó en 1764 que “hay mujeres letradas como hay mujeres guerreras, pero nunca ha habido mujeres inventoras.” Obviamente se equivocaba. Desde el inicio de los tiempos las mujeres han sido decisivas en los grandes avances de la tecnología y la innovación. El invento por excelencia con nombre de mujer es el baño María (muy utilizado tanto en laboratorios de química como en nuestras cocinas). Su inventora fue María la Judía o la Profetisa o la Alquimista, que vivió y trabajó en la Biblioteca de Alejandría, dos siglos antes de Hipatia de Alejandría. Quizás las dos mujeres más importantes en la ciencia de su época. Dos grandes inventoras. Nos lo cuenta Margaret Alic, “Women and technology in ancient Alexandria: Maria and Hypatia,” Women’s Studies International Quarterly 4: 305-312, 1981 .

La química nació con la alquimia. María La Judía fue la primera química que vivió y trabajó en Alejandria durante el primer siglo de nuestra era. María firmaba como la Profetisa, hermana de Moisés, lo que ha causado que algunos historiadores erróneamente identificaran a la Miriam bíblica con una alquimista. María escribió varios libros pero todos se perdieron con la destrucción de la Bilioteca de Alejandría. Aún así, se han conservado algunos fragmentos que han sido citados por alquimistas y enciclopedistas del primer milenio (como Zósimo de Panópolis, s. III).

Las teorías alquímicas de María tuvieron una importante repercusión pero lo que más nos llamaría ahora la atención fueron los aparatos de laboratorio que inventó (que conocemos gracias a las descripciones de Zósimo). El baño María ha sobrevivido hasta nuestros tiempos como una pieza esencial del equipamiento de un laboratorio químico. María también inventó un alambique de tres brazos. En la izquierda de la figura vemos la descripción de Zósimo y en la derecha una reconstrucción moderna (utilizada por los alquimistas y químicos hasta bien entrado en s. XX). Una variante de este alambique de tres brazos es el tribikos.

También inventó el kerotakis (cuya figura abre esta entrada) que se utilizaba para obtener una substancia negra llamada “negro de María” (la primera etapa de la transmutación de los elementos alquímica). El kerotakis se utilizaba para muchas cosas entre ellas extraer esencias (aceites) de plantas para obtener perfumes. María también inventó muchos procedimientos alquímicos (hoy les llamaríamos químicos) para obtener diferentes productos (químicos).

Gran parte de la obra de María la Judía se perdió debido a la persecución en el s. III del emperador romano Dioclesiano hacia todos los alquimistas de Alejandría. La alquimia pasó de ser una ciencia experimental a un arte rayando lo esotérico. Los árabes preservaron gran número de los artes de María la Judía y sus discípulos, y las hicieron llegar hasta la Edad Media. Pero entonces la alquimia había degenerado de química a mística. Aún así, gran número del instrumental de laboratorio desarrollado por María la Judía se ha preservado en aras a la “mística alquímica” hasta nuestros días.

Por si no lo sabes, Isaac Newton fue uno de los primeros químicos, quiero decir un alquimista más. Aunque muchos historiadores inician la historia de la química (más allá de la alquimia) en el s. XVII, realmente hasta bien entrado el s. XVIII no podemos hablar de química en el sentido moderno del término. Newton como María la Judía fueron percursores de la Química moderna.

¿Qué inventó Hipatia de Alejandría? Si es que realmente hizo algo

Un blog no sirve para enseñar sino para aprender. “¿Qué importancia tuvo Hipatia de Alejandría? En la historia de la ciencia y de la filosofía, virtualmente ninguna,” pseudópodo. ¿Qué hizo realmente Hipatia? ¿Qué inventó Hipatia? No soy experto en Historia de la Ciencia, pero la web le ayuda a uno a cultivarse. En una época decadente las grandes contribuciones son siempre menores pero no por ello han de ser despreciadas. La labor de los docentes a veces es tan importante como la de los investigadores. Crean poso. La historia requiere contextualizar. Mis fuentes serán Margaret Alic, “Women and technology in ancient Alexandria: Maria and Hypatia,” Women’s Studies International Quarterly 4: 305-312, 1981 , y Margaret Alic, “El legado de Hipatia,” Siglo XXI, 2005 . ¿Por qué recurrir a la obra de la Dra. Alic? ¿No estará sesgada su visión sobre la contribución de Hipatia por ser ella mujer? Desafortunada o afortunadamente es una de las poc@s especialistas en el mundo sobre la Historia de la Mujeres en la Ciencia Antigua.

Los grandes genios de la Biblioteca de Alejandría que han pasado a la Historia de la Ciencia por la puerta grande son anteriores al nacimiento de Cristo. No por él, sino porque coincidió con una época en la que Alejandría pasó del dominio griego al romano, lo que la llevó a una etapa de decadencia (desde el s. I d.C. hasta el s. IV). Justo antes de desaparecer, la Biblioteca de Alejandría vivió un momento de gloria en el s. IV. Tras su desaparición, la ciencia y técnica occidentales vivieron un declive de al menos un milenio (¡1000 años de caos y barbarie! según Alic).

Se cree que Hipatia nació en el año 370 d.C. Su padre Teón de Alejandría fue matemático y astrónomo, logrando alcanzar el puesto de director de la Universidad de Alejandría. Teón supervisó personalmente la educación de su hija y quizás logró “enchufar” a su hija como profesora de Matemáticas y Filosofía en dicha Universidad. Allí se convirtió en una de los profesores más populares. Estudiantes de todas partes se acercaban a Alejandría para asistir a sus clases de Matemáticas, Astronomía, Filosofía y Mecánica. Se cree que sus primeros libros fueron libros de textos para sus alumnos (Lynn M. Osen, “Women in Mathematics,” MIT Press, 1974). Ninguno se ha conservado intacto.

Se considera que la mayor contribución de Hipatia a la ciencia fue como matemática (en Álgebra). Escribió una versión comentada de la Aritmética de Diofanto (en 13 volúmenes). Muchos de sus comentarios se han incorporado en manuscritos posteriores de dicha obra sin mención explícita a la contribución de Hipatia (Thomas L. Heath, “Diophantus of Alexandria: A Study on the History of Greek Algebra,” Dover, 1964 ). Fue autora de una versión “simplificada” de las Cónicas de Apolonio (en 8 libros) y asistió a su padre en la revisión de los Elementos de Euclides (la edición utilizada en la actualidad).

Hipatia se interesó por la Mecánica y la tecnología práctica. Sólo se ha conservado información al respecto en sus cartas a su discípulo, Sinesio de Cirene, que acabó siendo elegido Obispo de Ptolemaida. En estas cartas se describe el diseño de varios instrumentos científicos. Destaca su mejora del astrolabio (inventado por Hiparco de Nicea y popularizado por Tolomeo en su libro “Almagesto”) que mejoró su uso en astronomía esférica. ¿Para qué querían en aquella época un astrolabio? Obviamente para medir la posición de estrellas, el Sol y los planetas con fines astrológicos. La Astronomía era muy diferente en aquella época que hoy en día.

Hipatia también desarrolló un aparato para destilar agua, otro para medir el nivel del agua y un hidrómetro para medir la gravedad específica (un tipo de densidad) de un líquido. Estos aparatos estaban basados en el trabajo previo de Arquímedes.

Pocas contribuciones. Quizás. El gran problema de Hipatia y sus contemporáneos en Alejandría fue la destrucción de la Biblioteca de Alejandría. Nos guste o no nos guste, se perdieron un gran número de documentos. Nos han quedado sólo citas y referencias al trabajo que allí se hizo, en un época en la que quizás se hizo poco. ¿Reluce más un diamante en una bolsa de guijarros o en una de esmeraldas?

Más información sobre las contribuciones matemáticas de Hipatia:

Michael A. B. Deakin, “Hypatia and Her Mathematics,” The American Mathematical Monthly 101: 234–243, March 1994, que concluye “What we know of Hypatia is little enough; what we know of her Mathematics is only a small subset of that little. There is evidence that she was greatly regarded as a teacher and scholar. (…) We have no evidence of research Mathematics on the part of either father or daughter. They edited, preserved, taught from and supplied minor addenda to the works of others. A great deal of Theon’s work survives and at most a small part of Hypatia’s. In other words Theon was seen as the better text-writer. Where Hypatia does quite clearly outshine Theon is in her reputation as a teacher. We are left with a wellattested account of a popular, charismatic and versatile teacher. And that, I suggest, is the best picture we can form of her.”

Michael A. B. Deakin es autor del libro ”Hypatia of Alexandria: Mathematician and Martyr,” Prometheus Books, 2007. Reviewed by Fernando Q. Gouvêa, MAA.

Hipatia y ser mujer no es una desventaja para obtener un proyecto de investigación

Hipatia vivió otros tiempos. Tiempos en los que la mujer era propiedad del marido. Ella nunca se casó. Un estudio de 2007 demostraba que ser mujer era una desventaja para obtener fondos para investigar. Este año, el estudio más completo sobre el tema no encuentra ninguna, confirmando un estudio australiano de 2008. Los mitos aparecen y desaparecen. Cambian con el orden de los tiempos. Y a veces cambian muy rápido. Hipatia es un símbolo de cultura y de ciencia, una mártir ligada a la destrucción de la biblioteca de Alejandria. El estudio nos lo resumen sus propios autores (autores también de ambos estudios previos) Herbert Marsh, Lutz Bornmann, “Do women have less success in peer review? An extensive collaborative analysis concludes that the perception is unwarranted,”  Nature 459: 602, 27 May 2009 .

El sistema de revisión por pares de artículos, investigadores, y proyectos de investigación siempre es criticado por introducir sesgos. Uno de los más aclamados es la desigualdad de género. Sin embargo, la evidencia a favor de este sesgo es muy contradictoria. Un estudio (metaanálisis) de 2007 realizado por L. Bornmann et al. (ya comentado en Nature) concluía que las mujeres tenían una desventaja clara. Este estudio parecía la última palabra sobre el tema. Sus conclusiones parecían definitivas. Sin embargo, en 2008 otro estudio de H. W. Marsh et al. concluía exactamente lo contrario (aunque sólo con datos relativos a Australia). El estudio concluía que el género de quien pide un proyecto de investigación no influye en que se lo concedan, independientemente de la disciplina, el género y la nacionalidad del revisor, y si los revisores son elegidos por la agencia gubernamental que financiará los proyectos o son elegidos por los propios solicitantes.

¿Qué pueden hacer los investigadores responsables de dos estudios diferentes que llegan a conclusiones contradictorias? Unirse. Ambos grupos de investigación han desarrollado un estudio conjunto en el que han reanalizado todos los datos originales, aplicado nuevas herramientas estadísticas de análisis y recabado nuevos datos. Un total de 353.725 propuestas de investigación de 8 países. El estudio está aceptado para publicación (Marsh, H. W., Bornmann, L., Mutz, R., Daniel, H.-D., O’Mara, A. “Gender effects in the peer reviews of grant proposals: a comprehensive meta-analysis comparing traditional and multilevel approaches” Review of Educational Research, accepted, 2009 ).

El nuevo estudio encuentra que el género del solicitante no influye en el proceso de revisión por pares de sus proyectos de investigación. Independientemente del país (entre los estudiados) ni de la disciplina. Los resultados parecen indicar que el sistema de revisión por pares es robusto ante los sesgos debidos al género.

Yo conocí por primera vez la existencia de Hipatia, la última directora de la Biblioteca de Alejandría en el programa de televisión Cosmos, de Carl Sagan, ya hace muchos años. Parece ser que no fui el único.

Las bibliotecas son importantes porque “los libros son como semillas. Pueden estar siglos aletargados y luego florecer en el suelo menos prometedor.” La Biblioteca de Alejandría fue algo más que una biblioteca, era una institución científica donde “una comunidad de eruditos que exploraban la física, la literatura, la medicina, la astronomía, la geografía, la filosofía, las matemáticas, la biología y la ingeniería. ” Entre grandes hombres como Eratóstenes, Hiparco, Euclides, Arquímedes, o Tolomeo, hubo una gran mujer, Hipatia, matemática y astrónoma.

Hipatia nacida en el año 370 en Alejandría, murio mártir en el 415. Hipatia vivía tiempos revueltos en los que la Iglesia cristiana estaba consolidando su poder en Alejandría, aún bajo dominio romano, intentando extirpar la influencia y la cultura paganas. Hipatia era despreciada por Cirilo, el arzobispo de Alejandría, por la estrecha amistad que ella mantenía con el gobernador romano y porque era un símbolo de cultura y de ciencia, que la primitiva Iglesia identificaba en gran parte con el paganismo. En el año 415, cayó en manos de una turba fanática de feligreses de Cirilo. La arrancaron del carruaje, rompieron sus vestidos y, armados con conchas marinas, la desollaron arrancándole la carne de los huesos. Sus restos fueron quemados, sus obras destruidas, su nombre olvidado. Cirilo fue proclamado santo. Cada 27 de junio el santoral nos lo recuerda.

Más sobre la discriminación de la mujer en este blog y otras fuentes:

La discriminación de la mujer en la ciencia europea, Publicado por emulenews en Mayo 20, 2009

Machismo y ciencia, feminismo y literatura, tópicos y topicazos, Publicado por emulenews en Diciembre 14, 2008

Las niñas son igual de buenas que los niños en matemáticas, Publicado por emulenews en Julio 28, 2008

El cerebro femenino, ¿no apto para las matemáticas?, El Mundo 02/06/2009 (visto en Menéame).

Hypatia de Alejandría, la primera mujer astrónoma: Brillante y de gran belleza, es la primera fémina dedicada a la ciencia cuya vida está bien documentada, El País 29/04/2009 (visto en Menéame).

‘Agora’, cartel y escenas de lo nuevo de Alejandro Amenábar. Juan Luis Caviaro 17/05/2009.

Gran descubrimiento en el Fermilab: Un pequeño paso para el Modelo Estándar, un gran paso hacia el bosón de Higgs

Por primera vez se han observado desintegraciones hadrónicas en pares de bosones vectoriales WW/WZ/ZZ. Unas 1500 desintegraciones en el CDFII. De ellas 5 podrían ser del bosón de Higgs. Cuando se observen 45000 unas 40 podrían ser Higgs. Los americanos se podrían adelantar a los europeos. Esta señal es muy importante como prerrequisito en la búsqueda en el Tevatrón de un bosón de Higgs de baja masa (unas 130 veces la masa del protón), muy difícil de detectar porque casi siempre se desintegra en quarks b sobre un fondo de millones de millones de quarks b. Rara vez se desintegra en un par de bosones vectoriales. Nadie los había observado pero todo el mundo sabía que existían. El nuevo descubrimiento del Tevatrón insufla las posibilidades de que los americanos den la sorpresa y se lleven el Premio Nobel por el descubrimiento del bosón de Higgs. Nos lo cuenta magistralmente, como siempre, Tommaso Dorigo, “Hadronic Dibosons Seen. Next Stop: the Higgs!,” Scientificblogging.com, May 29th 2009 , y Tommaso Dorigo, “Another First Observation for CDF!,” Scientificblogging.com, May 29th 2009 . El artículo técnico es CDF Collaboration: T. Aaltonen, et al. “First Observation of Vector Boson Pairs in a Hadronic Final State at the Tevatron Collider,” ArXiv, Submitted on 28 May 2009 .

Había evidencia sobre las desintegraciones en dibosones, pero esta es la primera observación definitiva del fenómeno. El artículo, enviado para publicación a PRL, presenta la observación de 1516 +/-239(stat) +/-144(syst) dibosones (en un análisis burdo, este resultado difiere de cero por 1516/sqrt(239^2+144^4)= 5.4 desviaciones estándares, un cálculo más exacto nos da 5.3 desviaciones típicas). Lo más importante es que el resultado (para la sección eficaz del proceso) confirma con precisión el Modelo Estándar. El descubrimiento es importante como un primer paso para encontrar el Higgs por este hecho. Entre 1516 desintegraciones sólo unas pocas serían debidas al Higgs, pero cuando se tengan decenas de miles de desintegraciones, el efecto del Higgs será observable como una pequeña “joroba” en los datos observados respecto a los datos teóricos del Modelo Estándar. Dicha “joroba” será claramente detectada (si existe el Higgs y tiene una masa inferior a 135 GeV, claro está) cuando se tengan unas 45000 mil desintegraciones dibosónicas. La “joroba” corresponderá a unas 40 desintegraciones dibosónicas por encima del valor esperado por el Modelo Estándar. Esto será una señal suficiente para proclamar el descubrimiento del bosón de Higgs en el Tevatrón del Fermilab. Esto puede ser pronto, dentro de un año o así.

¡Esto se pone caliente! Más aún por el hecho de que el LHC del CERN si no es ciego sí es tuerto en la zona de masas del Higgs inferiores a 135 GeV. En su caso, al LHC le costará muchos años detectar el Higgs, pero el Tevatrón lo está rozando con la punta de los dedos. ¡Emocionante!

PARA SABER MÁS: El Meneo y subsiguiente portada de esta noticia me ha hecho ver que la mayoría de los que han meneado la noticia lo han hecho en honor a mezvan sin entender nada de la entradilla (el primer párrafo de esta entrada). Voy a tratar de aclarar algunas ideas. Por supuesto esto requiere un esfuerzo: cierto interés por la física de partículas elementales.

Los bosones W y Z fueron descubiertos experimentalmente en el CERN en 1983 (Premio Nobel para Carlo Rubbia). Originalmente los bosones W fueron predichos por Enrico Fermi en 1933 para explicar la desintegración (radioactividad tipo) beta. La radioactividad beta es el proceso por el cuál un neutrón aislado (fuera de un núcleo) se desintegra en pocos minutos en un protón, un electrón y un antineutrino. Hoy en día sabemos que uno de los quarks d (down o abajo) del neutrón (3 quarks, udd) se transforma en un quark u (up o arriba) transformando el neutrón en protón, emitiendo en el proceso un bosón W (de carga negativa) que se descompone rápidamente en un electrón y un antineutrino. La siguiente figura muestra el proceso (sacada de La Aventura de las Partículas, que ahora mismo recomiendo al que no se haya enterada de nada de lo que he dicho y quiera enterarse del resto).

Hoy en día contamos con una teoría llamada electrodébil que explica el electromagnetismo (cuyos responsables son los fotones) y la fuerza nuclear débil (cuyos responsables son los bosones W y Z) de una forma unificada. Los bosones W y Z parecen idénticos al fotón salvo por pequeños detalles, tienen una masa en reposo muy grande (unas 160.000 veces la masa de un electrón, pero la masa del fotón parece exactamente nula) y los W tienen carga (el fotón y el Z son neutros). ¿Cómo es posible que haya partículas tan parecidas por un lado y tan diferentes por otro? Hoy en día lo entendemos bastante bien. A muy alta energía, el fotón y los bosones W y Z son partículas idénticas, todas sin masa y sin carga (como el agua de un vaso a temperatura ambiente). Conforme la energía baja se produce una transición de fase (como la congelación del agua en hielo) y una ruptura de la simetría (el agua parece igual por todos lados, sin embargo, el hielo es una cristal con estructura tetraédrica, la isotropía se ha roto) a una energía determinada (igual que el hielo congela a una temperatura determinada, 0º C). La ruptura de la simetría se entiende hoy en día como que 3 de los 4 bosones idénticos a alta energía se tragan 3 bosones escalares de Higgs convirtiéndose en los bosones W+, W- y Z. El cuarto bosón no se traga ningún Higgs y se queda como está. Por eso vemos a baja energía a los fotones y por eso creemos que algún día también se verá en los aceleradores de partículas al bosón de Higgs (los que han quedado sin que nadie se los trague). Entiendan los expertos que trato de hablar en el lenguaje más simple posible.

Los bosones W y Z tienen una masa de 80.4 GeV/c^2 y 91.2 GeV/c^2, respectivamente (unas 86 y 97 veces la masa de un protón o núcleo del átomo de hidrógeno). Por comparación, estos bosones son más masivos que los núcleos de un átomo de hierro. Por más comparación, la partícula más masiva conocida es el quark t (top) que tiene una masa de 172.8 GeV/c^2 y el quark b (bottom) solo tiene unos 4.5 GeV/c^2. En física de partículas elementales la masa en reposo de un partícula no es un valor único y bien definido. La masa en reposo depende de la energía y presenta una curva en forma de pico (llamada técnicamente resonancia) con una pequeña anchura. ¿Qué significa esto? Significa que los valores que he dado para las masas son los valores más probables (donde se encuentra el pico de la resonancia) para la masa que cada partícula presenta cuando la observemos puede tener un valor un poco más pequeño o un poco más grande. Bueno, también puede tener una masa mucho más pequeña o mucho más grande pero es muy poco probable encontrar una partícula con dichas masas. Técnicamente la descripción de la depedencia con la energía de la masa en reposo sigue una función de Breit-Wigner (distribución de probabilidad de Cauchy-Lorentz para los matemáticos).

Imagina que el bosón de Higgs es una partícula inestable (con una corta vida) que se desintegra en otras partículas. Supongamos que tiene una masa menor de 135 GeV/c^2. No puede desintegrarse en una pareja de quarks t pero sí en una pareja de quarks b (la manera más probable en la que puede desintegrarse). Sin embargo, a las energías que se estudian en el Tevatrón, donde colisionan un protón y un antiprotón, o las energías que se estudiarán en el LHC, donde se colisionarán dos protones entre sí, el número de quarks b que se observan en una colisión es enorme (miles de millones). Encontrar la señal de una desintegración de un Higgs en un par de quarks b es muy difícil (como encontrar una aguja en un pajar de miles de millones de pajas).

El bosón de Higgs también se puede desintegrar de otras maneras, por ejemplo, en un par de bosones WW o ZZ. La suma de sus masas es mayor que la del Higgs que estamos considerando (80+80 > 135) por lo que este suceso es muy raro. Extremadamente raro. Pero su probabilidad no es cero y se puede medir. Según el Modelo Estándar, aproximadadamente, una de cada 300 desintegraciones de este tipo debería ser debida a un bosón de Higgs. Para encontrar el Higgs es necesario encontrar muchas desintegraciones de tipo dibosón (WW, WZ o ZZ). Hasta el momento se habían encontrado muy pocas. El nuevo análisis de los resultados del detector CDF ha encontrado un fondo de unas 1500 desintegraciones de este tipo. Es algo raro y en lo raro es más fácil encontrar lo muy raro.

Entendemos tan bien la física del Modelo Estándar que ha resultado que la observación de estas desintegraciones dibosónicas en el CDF se ajusta perfectamente a la teoría (sin tener en cuenta el bosón de Higgs). Esto es muy importante. Porque conociendo bien la teoría podremos estudiar si hay pequeñas desviaciones respecto a la teoría y en dichas pequeñas desviaciones se encontrará trazas de la existencia del bosón de Higgs. En 1516 desintegraciones sólo 4 o 5 podrían ser debidas al Higgs son muy pocas para poder separarlas del resto. Pero con el nuevo tipo de análisis de los datos del CDF-II se podrán estudiar decenas de miles de desintegraciones (se espera tener unas 45000 en un año) y en ellas el número de desintegraciones anómalas (un exceso no esperado según el Modelo Estándar sin bosón de Higgs) constituirían una señal inequívoca de que el bosón de Higgs existe (se observará un pico alrededor de cierta energía que corresponderá a la masa en reposo del Higgs).

En conclusión, el nuevo resultado es importante por dos cosas. La primera porque confirma el Modelo Estándar y la segunda porque abre un nuevo camino para encontrar el bosón de Higgs en el Tevatrón del Fermilab. Un camino que puede requerir un año (poco más). Un camino que observará al bosón de Higgs si existe y tiene una masa inferior a unos 135 veces la masa del protón. Si el bosón de Higgs tiene una masa superior, será muy fácil verlo en el LHC del CERN.

No sé si esto aclara algo… hay muchas entradas sobre el bosón de Higgs en este blog. Te animo a buscarlas.