El bosón de Higgs tiene una masa de 120,7 GeV según predice el físico teórico John Ellis

Los aficionados a Punset y Redes conocen bien a John Ellis, experto del CERN en supersimetría (SUSY), que está escribiendo una serie de artículos muy interesantes en los que utiliza los mejores datos experimentales disponibles para predecir teóricamente lo que el LHC descubrirá en los próximos años utilizando diversas teorías. Su último artículo realiza una predicción espectacular: el bosón de Higgs supersimétrico de menor masa tiene unos 120,7 GeV/c², justo un poquito más del mejor límite inferior de su masa 114,4 GeV/c² según el LEP2. De confirmarse esta predicción teórica, el LHC del CERN encontraría esta partícula con relativa facilidad en un par de años. Nos lo cuenta magistralmente Tommaso Dorigo, tras su retorno de vacaciones, en “The Higgs Mass ? 120 GeV, SUSY Says,” A Quantum Diaries Survivor, August 24th 2009. El artículo técnico es O. Buchmueller et al. ”Likelihood Functions for Supersymmetric Observables in Frequentist Analyses of the CMSSM and NUHM1,” ArXiv, July 31st, 2009, y tiene entre sus autores, además de John Ellis, a otro de los grandes expertos en SUSY, Sven Heinemeyer, y a expertos experimentales como Albert De Roeck y Henning Flächer. Un elenco de autores que garantiza que este artículo no es “moco de pavo.” Más aún, el artículo está muy bien escrito y se lee bastante fácil, con lo que si eres físico (aunque no seas teórico) disfrutarás mucho con su lectura. Para los demás, trataré de no ser muy técnico en esta entrada.

La supersimetría y el Modelo Estándar se pueden “pegar” de muchas formas. La más sencilla es el Modelo Minimal SuperSimétrico (MSSM). Es tan sencilla que tiene un grave problema. Predice que el bosón de Higgs de menor masa (predice 5) debe tener una masa similar a los bosones vectoriales intermedios W y Z de la teoría electrodébil (unos 80 GeV). La Naturaleza es sutíl. Dicho bosón de Higgs no ha sido encontrado. Los límites experimentales indican que el bosón de Higgs, de existir, tiene una masa superior a 114,4 GeV. El “pegado” de dos teorías puede ser “natural” o “forzado.” Si forzamos la máquina matemática de la supersimetría podemos hacer crecer la masa del bosón de Higgs más ligero de la teoría MSSM. ¿Hasta qué límite? Quizás, sin límite. Las retorcidas mentes de los teóricos son así.

Según John Ellis y sus colaboradores, una variante de la supersimetría mínima, llamada CMSSM (C por constrained), predice un valor justo por debajo del límite experimental (un límite extremadamente fiable). La figura que abre esta entrada, izquierda, ilustra el resultado. Casi con completa seguridad esta variante no es el modelo supersimétrico correcto de la Naturaleza.

Pero los físicos teóricos tienen muchas bazas escondidas debajo de su manga. Hay variantes “menos” naturales del modelo MSSM que predicen masas más altas para el bosón de Higgs más ligero. John Ellis y colaboradores consideran el modelo NUHM1 (Non-Universal Higgs Mass). Utilizando dicha variante se obtiene el lado derecho de la figura que abre esta entrada. El valor más probable para la masa del bosón de Higgs más ligero, como indica el título de esta entrada, es de 120,7 GeV. Un valor que abre las expectativas de todos los físicos experimentales, tanto del Tevatrón, que lo están rozando con los dedos, como del futuro LHC del CERN, que podrá detectarlo en sus primeros años de funcionamiento.

El artículo de John Ellis y colaboradores también ofrece estimaciones de la masa de otras partículas supersimétricas, entre ellas, el neutralino más ligero, el mejor candidato para la materia oscura según muchos investigadores. El mejor valor ajustado para su masa es de 120 GeV en ambos modelos teóricos (CMSSM y NUHM1) dado que sus diferencias básicamente afectan al sector del Higgs. Un neutralino con una masa fácilmente alcanzable por el LHC incluso en sus primeros meses de funcionamiento. Una gran alegría para los físicos experimentales. Detectar la supersimetría en los primeros meses de funcionamiento del LHC del CERN, incluso con una energía en el centro de masas relativamente baja, será sin duda uno de los grandes éxitos de la física de partícula elementales del próximo año.

Tanto optimismo teórico nos hace preguntarnos: ¿Estarán sesgados los datos del artículo para darle una alegría a los físicos del CERN? Aparentemente, no, aunque no soy experto, el trabajo parece ser muy riguroso. Eso sí, considerar sólo dos variantes de la supersimetría (entre la “infinidad” que han sido publicadas), supone un sesgo teórico más que evidente.

¿Qué se puede sacar en claro de este estudio y otros similares (como éste de unos días antes)? Por un lado, que los teóricos supersimétricos son optimistas por naturaleza. Por otro lado, que los teóricos pueden “estirar” sus predicciones supersimétricas para alcanzar casi cualquier valor posible para la masa de las superpartículas y del Higgs. Descubra lo que descubra el LHC del CERN, SUSY nos acompañará durante todo el s. XXI. Eso sí, conforme pasa el tiempo “ligar” el modelo estándar con la SUSY es cada día más difícil.

Francis se tomará un descansito de 10 días por tierras allende los mares

Es curioso, este mes ha sido el más visitado de este blog (muchas portadas en Menéame, noticias en Microsiervos, …). Entre las 10 entradas más visitadas en la corta historia de este blog, 1 es de este mes y 2 del mes pasado. Si en junio y julio el promedio de visitas (según las Estadísticas de wordpress.com) fue de 2215 y 2249, este mes (quedan 10 días) ya va por 3817 (el promedio bajará bastante a final de mes). Este mes ya hay 60 entradas (sin ésta), más que en junio (56) o julio (52).

Así que es hora de tomarse un descansito. Aprovechando que tengo que viajar por trabajo he decidido no tocar el blog (no me van a dejar pues tengo una agenda muy apretada).

¡Hasta septiembre!

Transición de fase cuántica de superfluido a un estado de Mott observada en un condensado de Bose-Einstein en una red óptica

Las transiciones de fase cuánticas están relacionadas con la superconductividad de alta temperatura pero son muy difíciles de estudiar experimentalmente. Normalmente presentan múltiples fases cuánticas simultáneamente lo que complica mucho la interpretación de las medidas experimentales. Los condensados de Bose-Einstein (BEC) son ideales para estudiarlas pero se requiere una técnica que retenga el condensado durante las medidas. Las redes ópticas son ideales para ello ya que permiten retener los átomos ultrafríos mientras se realizan medidas sobre sus propiedades cuánticas, como han demostrado Nathan Gemelke et al. en Nature en un artículo en el que presentan la observación de la transición cuántica del BEC entre un estado superfluido y una fase de tipo Mott (muy importante en el estudio de superconductores). El artículo técnico es Nathan Gemelke, Xibo Zhang, Chen-Lung Hung, Cheng Chin, “In situ observation of incompressible Mott-insulating domains in ultracold atomic gases,” Nature 460: 995-998, 20 August 2009 [ArXiv preprint].

La observación de la transición de fase cuántica (las transiciones de fase que pueden ocurrir incluso a temperatura cero) entre un estado de superfluido y un estado aislante de Mott se obervó por primera vez en 2002 (publicado en Nature). Desafortunadamente su estudio en detalle es muy difícil porque en la muestra se mezclan múltiples fases cuánticas lo que complica la interpretación de las medidas. Gemelke et al. han logrado resolver ópticamente la estructura espacial del condensado de Bose-Einstein (BEC) durante la transición de fase, lo que permite estudiar en detalle todas sus propiedades, incluyendo la medida directa de la temperatura finita de sistema. Han utilizado un BEC de átomos de cesio que han comprimido verticalmente para que se acople a la red óptica. Los resultados experimentales verifican varios resultados teóricos previos sobre la estructura general de la transición mostrando detalles más allá de la teoría que requerirán avances teóricos futuros.

Observada la película de la recombinación de un solo electrón gracias a la interferometría de doble rendija

Parece increíble, pero se ha podido observar la dinámica de la recombinación de un electrón gracias a la interferometría de alto armónico que alcanza una resolución espacial por debajo del Angström y temporal del orden de los attosegundos (10⁻¹⁸ s.). Es como ver una película a cámara lenta que muestra la dinámica (cuántica) de un solo electrón cuando se ioniza una molécula de CO₂. Un láser intenso incide sobre la molécula, el electrón salta dejando un hueco y luego retorna a ella (recombinación). Un movimiento ultrarrápido que se ha observado por primera vez. Al filo de lo imposible. Nos lo cuenta Marc Vrakking, “Electronic movies,” Nature 460: 960-961, 20 August 2009, haciéndose eco del artículo técnico Olga Smirnova et al., “High harmonic interferometry of multi-electron dynamics in molecules,” Nature 460: 972-977, 20 August 2009 (la información suplementaria merece la pena leerse).

La nueva técnica permite ver la dinámica de moléculas como si se enfocara una cámara CCD microscópica (en el dispositivo experimental se usa una para grabar la película de las bandas de inteferencia producidas por el interferómetro que permiten observar la dinámica en tiempo real). Los autores han sido capaces de “ver” los orbitales de la molécula que intervienen en el proceso “íntimo” de la recombinación del electrón. En concreto han observado tres orbitales y tres estados del ión. Variando la polarización de los láseres utilizados en el interferómetro varían la contribución de cada orbital en las franjas observadas, por lo que pueden reconstruir experimentalmente la forma de dichos orbitales y su contribución al proceso. El proceso les ha permitido ver cómo afecta el hueco que se crea cuando salta el electrón en los orbitales de la molécula. 

La nueva técnica se podría bautizar como microscopio multielectrónico por interferometría de alto armónico. Un gran avance en attofotónica un campo extremadamente activo con un gran número de grupos de investigación por todo el mundo que acabará conduciendo a gran número de avances en nuestra comprensión de muchos fenómenos que ocurren demasiado rápido.

El mejor límite teórico para el fondo cósmico de ondas gravitatorias indica que ni LIGO ni Virgo pueden observarlo

Científicos de los detectores terrestres de ondas gravitatorias LIGO y Virgo publican hoy en Nature el mejor límite teórico para la contribución energética del fondo cósmico de ondas gravitatorias, las generadas en los inicios de la Gran Explosión (Big Bang), a la energía total del universo. En concreto, Ω_GW < 7×10^-6 en la banda de frecuencias de los 100 Hz que puede ser explorada por LIGO (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory). Un límite que es un orden de magnitud más bajo de lo que se había estimado con anterioridad. Para que LIGO pudiera detectar estas ondas gravitatorias su sensibilidad debería alcanzar h < 4×10^-23 en el rango de frecuencias de 40–170 Hz, un orden de magnitud más sensible de lo que se puede alcanzar en la actualidad (3×10^-22). Ni LIGO ni Virgo podrán detectar este ondas gravitatorias. Habrá que esperar a LIGO Avanzado (se espera para 2014) o al detector espacial LISA (Laser Interferometer Space Antenna) que podrán observar contribuciones a Ω_GW del orden de 10^-9. Nos lo cuenta Marc Kamionkowski (Caltech, EEUU) ”Gravity ripples chased,” Nature 460: 964-965, 20 August 2009, haciéndose eco del artículo técnico The LIGO Scientific Collaboration & The Virgo Collaboration, “An upper limit on the stochastic gravitational-wave background of cosmological origin,” Nature 460: 990-994, 20 August 2009.

La detección de ondas gravitatorias no sólo ratificará la teoría de Einstein de la gravedad sino que nos permitirá observar los primeros instantes de la Gran Explosión (Big Bang) ya que pueden atravesar regiones del espacio que son opacas para la radiación electromagnética. Todavía no han sido detectadas, pero cuando se logre, permitirán estudiar múltiples procesos físicos como la inflación (crecimiento exponencial del espacio tiempo cuando el universo tenía 10^-38 segundos), la transición de fase electrodébil (a los 10^-11 segundos), y otros fenómenos menos conocidos como las cuerdas cósmicas, otros defectos topológicos, o la posible compactificación de dimensiones predicha de la teoría de cuerdas.

Buenas noticias para los que trabajan en LISA, LIGO Avanzado y los demás detectores de la red de interferometría global para el estudio de ondas gravitatorias. Un lustro pasa muy pronto. Todo apunta a que todos asistiremos al análisis y estudio del fondo cósmico de ondas gravitatorias. Los físicos teóricos de cuerdas, entre otros, podrán comprobar de primera mano si sus ideas describen correctamente la Gran Explosión.

Lecturas veraniegas: “El efecto carambola”

James Burke, autor de “El efecto carambola,” Editorial Planeta, 1998, cuyo título original es “The pinball effect,” es un libro de anécdotas enlazadas por el flujo de la historia. Referencias cruzadas a inventos e inventores (muchos de ellos de corte científico-técnico, pero no todos). Si te gustan las anécdotas y/o la historia, te resultará una lectura veraniega ideal ya que puedes empezarlo por cualquier página sin perder el hilo y retomarlo por donde quieras. Cada párrafo cuenta una historia que viene del párrafo anterior y se enlaza con el párrafo siguiente. El autor ha añadido la “pijotada” de que en ciertos lugares se puede saltar de un página a otra (recomendaciones del autor). Yo lo he leído de principio a fin, obviando dicho detalle.

Cierto es que también tiene sus defectos. Tras leerte veinte páginas seguidas ya se te han olvidado las primeras anécdotas que has leído, salvo que te hayan llamado mucho la atención. Más aún, a veces resulta un poco mareante, con tanto salto en el tiempo hacia adelante y hacia atrás, a veces pierdes el “reloj del tiempo” y ya no sabes ni en que año estás.

Sin embargo, como ya es habitual en muchos libros traducidos al español, el mayor defecto del libro es la traducción. Pésima. Realizada por dos profesionales de la traducción cuyo nombre prefiero omitir no se entiende cómo lo han podido hacer tan mal. No sólo no conocen el lenguaje técnico habitual en España (cambian muchos términos “a su gusto”), sino que además parece que tampoco conocen el español (algunas frases están mal construidas sintácticamente). Estoy seguro de que Burke ha cuidado mucho la sintaxis en inglés, pero los traductores no han sabido estar a la altura. Los que leemos este tipo de libros como “lectura rápida” necesitamos que el libro esté bien escrito gramatical y sintácticamente. Encontrar frases ininteligibles, así como términos que requieren su traducción al inglés y su retraducción al español para poderlos entender, nos dificulta mucho la lectura.

¿Cómo es posible una traducción tan mala? Debe ser que los traductores pertenecen a la escuela de traducción española que afirmó que HAL en “2001: una odisea en el espacio” era un ordenador de “silicona” (en lugar de silicio). Por ejemplo, afirman que el secreto de los semiconductores son los “orificios” (en lugar de los huecos). ¿Qué es una “década” del ENIAC? ¿Qué significa que un invento ha alcanzado su “esencia”? ¿De dónde sacan que la traducción de la S de LASER es “simulada” cuando a pie de página escriben “stimulated”? ¿Qué es un “abanico de turbina” en un carburador? Y así podría poner muchísimos más ejemplos… Una pena.

La tercera revolución de la teoría de cuerdas para celebrar las bodas de plata (25 años) de la primera

Dualidades entre teoría de cuerdas y teoría M.

Los análisis bibliométricos del ISI Web of Science parecen indicar que, con 4 artículos entre los 10 más candentes en física en 2009, la teoría de cuerdas está viviendo su tercera revolución gracias a la teoría de M2-branas de Bagger-Lambert. La segunda revolución, la de la dualidad, resaltó la importancia de la teoría M, pero sólo logró que entendiéramos muy bien las D-branas. La tercera revolución parece que tiene por objeto entender bien las M-branas, de las que prácticamente no se sabía nada antes de la teoría de Bagger-Lambert. Curiosa manera tienen los físicos de cuerdas de celebrar las bodas de plata de su primera revolución. Fuente: Simon Mitton, “Is This the Third Revolution for String Theory?,” en “HAT’S HOT IN… PHYSICS, March/April 2009,” del Thomson/Reuters ISI Science Watch. Los Hot Papers son los artículos que más rápidamente están siendo citados en el ISI Web of Science. Entre los 10 hot papers de Física en 2009, los 4 sobre teoría de cuerdas están en los puestos #4, #6, #9, y #10, y todos describen propiedades de las M2-branas. Hacía 10 años (desde la segunda revolución de la teoría de cuerdas) que no ocurría algo así. ¿Estamos viviendo la tercera revolución de la teoría de cuerdas?

¿Teoría M qué es eso? Una presentación muy digerible en Carmen Núñez, “¿QUE ES LA TEORIA M?,” IFT, UAM, 2007.

¿Ávido de tecnicismos? Para conocer la tercera revolución de la teoría de cuerdas los artículos técnicos que hay que leer son J. Bagger, N. Lambert, “Gauge symmetry and supersymmetry of multiple M2-branes,” Phys. Rev. D 77: 065008, 15 March 2008 [ArXiv], J. Bagger, N. Lambert, “Comments on multiple M2-branes,” J. High Energy Phys. 2: 105, February 2008 [ArXiv], P.M. Ho, Y. Imamura, Y. Matsuo, “M2 to D2 revisited,” J. High Energy Phys. 7: 003, July 2008 [ArXiv], y J. Distler, et al., “M2-branes on M-folds,” J. High Energy Phys. 5: 38, May 2008 [ArXiv]. Un par de artículos que deberían estar en esta lista pero que sorprendentemente no lo están son A. Gustavsson, “Algebraic structures on parallel M2-branes,” Nucl. Phys. B 811: 66-76, 11 April 2009 [ArXiv] y A. Gustavsson, “Selfdual strings and loop space Nahm equations,” JHEP 0804: 083, 2008 [ArXiv]. Los que prefieran leer un artículo review para irse haciendo una idea, aunque no hay ninguno todavía con todos los avances más recientes, recomiendo D.S. Berman, “M-theory branes and their interactions,” Phys. Rept. 456: 89-126, 2008 [ArXiv].

Os recuerdo. La segunda revolución de la teoría de cuerdas nos mostró que las dualidades (ciertas simetrías entre diferentes teorías de cuerdas) indicaban que sólo había una única teoría (que incluye entre ellas a la supergravedad en 11 dimensiones). A dicha teoría global empezó a llamársele teoría M. Los objetos fundamentales en dicha teoría, aparte de las cuerdas (unidimensionales), son membranas (bidimensionales) y objetos de mayor dimensión llamados p-branas (de p dimensiones). Uno de los grandes éxitos de la teoría M fue el descubrimiento de las D-branas (D por Dirichlet) que son los objetos en los que terminan los extremos de las cuerdas abiertas. El universo que conocemos podría ser una D3-brana flotando en un universo de 11 dimensiones.

M2-brana y su geometría transversal.

La tercera revolución de la teoría de cuerdas parece que se centra en el descubrimiento de las propiedades de las M-branas, las p-branas que no son D-branas. Como ya hemos dicho, estas últimas se entienden muy bien y son la clave de los progresos en teoría de cuerdas en la última década. Pero hay que entender las primeras si queremos seguir adelante. Como afirman Jonathan Bagger (Universidad Johns Hopkins) y Neil Lambert (King’s College, Londres) en el primer artículo de más arriba, las “M-branas son objetos misteriosos y prácticamente no se sabe nada sobre su dinámica subyacente.” La teoría de Bagger-Lambert estudia las interacciones entre múltiples M2-branas cuyos extremos están sujetos a una M5-brana (membrana en 5 dimensiones). Un artículo muy matemático que ha logrado construir un formalismo lagrangiano consistente con las simetrías de las M2-branas. Entrevista a Bagger y Lambert en Science Watch y análisis bibliométrico de la teoría de Bagger-Lambert.

Mientras el “circo de la teoría de cuerdas sigue en la ciudad,” muchos físicos están bastante escépticos respecto a la teoría de cuerdas. La historia nos enseña que las grandes revoluciones requieren un esfuerzo enorme desarrollado durante décadas. La teoría de cuerdas todavía es joven.

Hace 25 años, en agosto, se inició la primera revolución de la teoría de cuerdas, de manos de Michael Green y John Schwarz en un workshop celebrado en Aspen, Colorado, EE.UU. Un año mágico para muchos, 1984. Edward Witten encendió la mecha de la bomba y se convirtió en su artificiero mayor… mucho ha cambiado desde entonces la teoría de cuerdas. Zvi Bern, autor de lo más importante en física teórica este año, el descubrimiento de que la supergravedad N=8 en 4D es finita hasta cuarto orden, afirma que la creencia en que la teoría de cuerdas es el único camino para superar las divergencias en las teorías cuánticas de la gravedad es como afirmar que las úlceras son causadas por la comida picante. Hoy sabemos que la causa son ciertas bacterias. El propio John Schwarz lo afirmó recientemente “a veces nuestro conocimiento ha sido incompleto y hemos hecho afirmaciones que no son correctas, como que la teoría de cuerdas es la única posibilidad” (“At certain points, our understanding has been incomplete, and we may have said things that weren’t right. That being said, the fact is that we still need string theory”). Se sorprende Peter Woit de que hace 5 años todo el mundo hablara de los 20 años (bodas de porcelana) de la primera revolución de la teoría de cuerdas y ahora todo el mundo calla como una tumba en “25 Years On…,” Not Even Wrong, August 6th, 2009. 

¿Cuál es el estado actual de la teoría de cuerdas? Peter Woit nos lo resume con una anécdota que aparece en el reciente artículo “How Far Are We from the Quantum Theory of Gravity?,” de R. P. Woodard, Universidad de Florida (ArXiv, 24 Jul 2009; artículo invitado que se publicará en Reports on Progress in Physics). Cuenta que la primera frase de Charles Thorn en un seminario en 2007 fue ”La teoría de cuerdas es sólo una técnica para sumar los primeros términos del desarrollo en 1/N de la cromodinámica cuántica” (N es el número de colores). Más aún, Woodard consultó a muchísimos especialistas en física de cuerdas sobre su opinión al respecto y casi la mitad estaban de acuerdo. 

“String theory is just a technique for summing the leading terms in the 1/N expansion of QCD” [Charles Thorn, experto en teoría de cuerdas, 2007]

“The effort to regard superstrings as a fundamental theory of everything was a blind alley” [Opinión que comparten casi la mitad de los físicos que trabajan en teoría de cuerdas, sobre todo los más jóvenes, según consula de R.P. Woodard, 2008].

“String theory has occupied some of the best minds of particle theory for many decades” [R.P. Woodard, 2009]

Como dijo Jarmo Mäkelä en un artículo bastante “chorra” (“Pioneer Effect: An Interesting Numerical Coincidence,” ArXiv, 29 Oct 2007): “Es un placer y un privilegio ser físico en la actualidad. Estamos viviendo una era de nuevas e interesantes observaciones que conducirán a un cambio profundo en nuestra visión física del mundo.”

“It is a pleasure and a priviledge to be a physicist nowadays. We are living an era of new and interesting observations which will be likely to boost a profound change in our physical world view.” [Jarmo Mäkelä, 2007].

Menéame, la mecánica cuántica y la incomprensible levedad del ser

Tim N. Palmer

En Menéame, la mayoría de los usuarios opina que mis artículos son incomprensibles, aunque menean muchos de ellos porque vienen avalados por grandes meneadores como mezvan y porque a veces los comentarios aclaran algo el asunto (pocas veces en mi opinión, desafortunadamente). Me ha llegado el momento de “sufrirlo en mis propias carnes.” Una noticia científica divulgativa en Menéame de la que no entiendo absolutamente nada “Nueva Ley Física puede explicar los misterios de los saltos cuánticos [Eng],” que enlaza el artículo de Lisa Zyga, “New Law of Physics Could Explain Quantum Mysteries,” PhysOrg.com, August 17th, 2009, que se hace eco del artículo técnico de un climatólogo, que hizo un doctorado en física relativista, y que ahora nos muestra su lado más cuanticometafísico, Tim N. Palmer, “The Invariant Set Postulate: A New Geometric Framework for the Foundations of Quantum Theory and the Role Played by Gravity,” Proceedings of the Royal Society A, Accepted for publication, 2009 [gratis en ArXiv].

Me he leído el artículo de Lisa y aunque no me he enterado de nada, me ha llamado la atención. Me ha recordado ideas de Penrose mezcladas con el universo fractal subyacente a la mecánica cuántica de Ord y Nottale, así como a las esotéricas “chorradas” de El Naschie y sus seguidores. Así que he pensado, será que Lisa no se ha enterado muy bien de qué va el artículo, habrá que recurrir a la fuente original. Un artículo publicado en una revista de mucho prestigio. He decidido leerme el artículo técnico (más tarde he descubierto que estaba en ArXiv desde hace mucho tiempo). Me he leído el artículo y no me he enterado. He releído el artículo y me he enterado de menos aún. No puedo entender cómo se ha podido publicar este artículo en esta revista. El artículo no dice absolutamente nada pero afirma que sin decir nada resuelve todos los problemas de la mecánica cuántica. Palabras sobre el ser, vacías de contenido… Será que se cumplen las palabras de Feynman “Nadie comprende realmente la mecánica cuántica.”

¿Qué he entendido del artículo de Palmer que pueda contar aquí? Que habrá que esperar que el propio Palmer u otra persona se entere de lo que él mismo quiere decir y lo formalice matemáticamente. A mí me parece una labor imposible… Creo que hasta el propio Palmer se da cuenta de que se la ha colado al editor de esta revista internacional.

“Future papers will attempt to provide the mathematical detail required to develop this exploratory analysis into a rigorous physical theory.” [Palabras finales del artículo de Tim N. Palmer]

Bueno, al grano, ¿qué creo que propone Palmer? Vayamos despacio…

Los atractores extraños de sistemas dinámicos disipativos caóticos (como el famoso en forma de mariposa en el atractor de Lorenz) son conjuntos fractales invariantes bajo la dinámica no lineal del sistema. Hay atractores extraños no computables, para los que es imposible calcular su dimensión fractal, algo equivalente al problema de la parada de Turing, que demostraba que los números reales con probabilidad uno son no computables. El atractor de Lorenz no está entre ellos y se puede calcular rigurosamente su dimensión fractal. Investigadores del prestigio de Roger Penrose creen que esta no computabilidad podría ser el origen de la incertidumbre en mecánica cuántica.

Bajo la realidad cuántica del microcosmos hay una realidad precuántica. Dicha realidad está constituida por un atractor extraño de una dinámica no lineal disipativa “desconocida” y “que no se puede conocer” (Palmer propone que es el resultado de una clase de equivalencias, aún por definir, de sistema dinámicos de origen gravitatorio, pero sin ofrecer ningún tipo de idea “de peso” que apoye su idea). Si se pudiera conocer dicha dinámica habría una teoría de variables ocultas que las desigualdades de Bell y teoremas como el de Bell-Kocken-Specker prohíben que exista. Dicho atractor extraño está embebido en un espacio de dimensión mayor, de tal forma que los puntos de dicho atractor, trayectorias del sistema dinámico, que no son calculables, corresponden a las trayectorias “reales” observables experimentalmente. Los puntos del espacio que no corresponden al atractor son puntos o trayectorias que son “irreales” (unrealistic). Un estado de superposición cuántico es una combinación lineal de estados que corresponden a trayectorias “reales” (puntos del atractor extraño) pero que describen estados “irreales” (puntos del espacio “irreal” que se encuentran geométricamente entre puntos del atractor extraño). 

El autor propone como “Nueva Ley Física” que se añada a los postulados de la Mecánica Cuántica uno nuevo, el Postulado del Conjunto Invariante, que afirma que existe una precuántica como he descrito en el párrafo anterior.

“A new law of physics is proposed … motivated by nonlinear dynamical systems theory and black-hole thermodynamics, the Invariant Set Postulate proposes that cosmological states of physical reality belong to a non-computable fractal state-space geometry, invariant under the action of some subordinate deterministic causal (i.e. relativistic) dynamics. World states of physical reality are those, and only those, lying precisely on this invariant space.” [Palabra de Tim N. Palmer]

¿Cómo resuelve esta idea tan “tonta” todos los “problemas” de la mecánica cuántica y de su interpretación “intuitiva” desde un enfoque clásico? Pues muy fácil, con palabras. Pura palabrería. Palmer afirma que tras leer su artículo debe ser obvio para todo el mundo que su propuesta es una teoría de variables ocultas contextual que describe a la perfección la física cuántica. Mi opinión, la dicha, pura palabrería. Sus argumentos son casi “religiosos.” Quizás a los metafísicos les guste tanta metafísica… a los físicos, tanta “levedad” y tanto “ser” nos resulta incomprensible.

¿Está vivo el gato de Schrödinger, está muerto, o está en un estado vivo-muerto? La pregunta del millón de dólares. El primer problema de la mecánica cuántica que resuelve Palmer. Según la mecánica cuántica antes de que se observe el estado del gato, su estado es vivo-muerto. ¿Qué afirma Palmer al respecto? [La tensión se respira en el ambiente... ¿qué dirá Palmer?] Como la “teoría” de Palmer es contextual, el gato o está vivo, o está muerto, pero no puede estar en ambos estados al mismo tiempo. El estado vivo-muerto sólo tiene realidad ontológica, describe nuestra ignorancia, y no se puede describir como “real” (es un estado “irreal” en el espacio de fases precuántico). A muchos les gustará esta respuesta…

“Schrödinger’s cat is alive or dead, and not both.

In the context of the invariant set postulatey, the superposed quantum state α|A〉+β|B〉has no fundamental ontological significance; it indeed describes a probability of ignorance, here ignorance of the intricate structure of the invariant set based on a sample space of trajectory segments in some neighbourhood on the invariant set.” [Palabra de Tim N. Palmer]

¿Os gusta esta respuesta? Sin matemáticas, sin física, sin ideas complicadas, sin contenido, sin nada de nada… Palmer ofrece una respuesta, que si te gusta, maravilloso, que si no te gusta, pues te jo… Los predicadores como Tim N. Palmer son así. Predicar, predican…

El segundo “problema” de la mecánica cuántica que “resuelve” Palmer en su artículo es el Problema de la Medida. En mecánica cuántica se produce un colapso de la función de onda (cuando el observador mide un estado α|A〉+β|B〉observará o bien |A〉o bien |B〉con probabilidad |α|² y |β|², respectivamente). Para Palmer el colapso de la función de onda no existe. No hay “saltos cuánticos” ni nada por el estilo. La medida nos da información sobre el estado “real” del sistema descrito por un estado “irreal” obteniéndose conocimiento donde antes había solo ignorancia. ¿Ya está? ¿Problema resuelto?

“The Invariant Set Postulate provides a straightforward resolution of the measurement problem. By performing measurements we humans acquire information about the world state. A measurement outcome ‘merely’ labels a quasi-stationary quasi-stable region of the invariant set. There are no ‘jumps’ in the world state as a result of measurement, since the world state was never in a superposition in the first place.” [Palabra de Tim N. Parker]

Y así sucesivamente, Palmer logra resolver todos los “problemas” de la mecánica cuántica. Sin matemáticas, sin física, sin ideas complicadas, sin contenido, sin nada de nada… resuelve todos los problemas con tal nivel de genialidad que ha merecido que sus ideas sean publicadas en la prestigiosa revista Proceedings of the Royal Society A.

¿Einstein contra Bohr? ¿Quién tenía razón? Según Palmer, gana Einstein, la mecánica cuántica es una teoría incompleta… la versión completa es la mecánica precuántica de Palmer, la mecánica cuántica más el postulado del conjunto invariante. ¡Qué maravilla! ¡Qué ciegos hemos estado todos los físicos durante el último siglo!

“Consistent with Einstein’s view, the Invariant Set Postulate indicates that quantum theory is incomplete in the sense that it is blind to the fractal structure of the invariant set.” [Palabra de Tim N. Parker]

¡Aleluya! ¡Aleluya! !Aleluya!

PS (19 agosto 2009): “El Naschieros” no podían esperar para reinvidicar las ideas de Palmer como propias: “El Naschie ya lo dijo” podría titularse su artículo, pero han preferido ”Strange non-dissipative and non-chaotic attractors and Palmer’s deterministic quantum mechanics,” escrito por G. Iovane y S.I. Nada, habiéndose publicado, como no, en Chaos, Solitons & Fractals 42: 641-642, 15 October 2009.

Por cierto, para los interesados en quién es Tim N. Palmer, deciros que tiene más de 250 artículos de investigación en climatología, que ha publicado varias veces en Nature y que sus artículos más citados según Scopus son “Monsoons: processes, predictability, and the prospects for prediction” (571 veces), “The ECMWF ensemble prediction system: Methodology and validation” [464 veces] y “Sahel rainfall and worldwide sea temperatures, 1901-85” [312 veces].

La solución de la paradoja de Loschmidt sobre la flecha del tiempo mediante la entropía cuántica de von Neumann

Experimento mental: (a) Alicia en un laboratorio aislado realiza una medida de Stern-Gerlach produciendo un bit de entropía (para ella, no para Bernardo). (b) Bernardo "cancela" la medida de Alicia por decorrelación y la entropía para Alicia se reduce (no así la entropía total) pero ella no puede "recordar" que alguna vez hubiera crecido.

Lorenzo Maccone afirma en “Quantum Solution to the Arrow-of-Time Dilemma,” Phys. Rev. Lett. 103: 080401, 21 Aug. 2009 [gratis en ArXiv], haber resuelto la paradoja de Loschmidt: ¿cómo surge la flecha del tiempo termodinámica en un universo cuya física es reversible? ¿Cómo surge la segunda ley de la termodinámica que afirma que la entropía siempre crece? La definición clásica de la entropía no permite resolver la paradoja. Maccone utiliza la definición de entropía (cuántica) de von Neumann en la que el observador juega un importante papel. La ”memoria” del observador recuerda solamente la física compatible con la segunda ley de la termodinámica. Las violaciones de dicha ley se pueden dar pero son “olvidadas” por el observador. Las ideas de Maccone recuerdan a las de Roger Penrose y otros que ven en el proceso de medida cuántica la irreversibilidad que conduce a la segunda ley de la termodinámica. Los interesados en más información divulgativa pueden recurrir a la excelente traducción de Kanijo “Una flecha cuántica del tiempo,” Ciencia Kanija, 18 ago. 2009, del artículo “A Quantum Arrow of Time,” Physical Review Focus, 24, 17 Aug. 2009. Como ha ocurrido en varias ocasiones y seguirá ocurriendo, Kanijo se me adelantó [ya está meneado y merece llegar a portada]. En estas ocasiones siempre surge la pregunta ¿qué contar? Como siempre, la respuesta es “algo más técnico.”

“I show that entropy in a system can both increase and decrease (as time reversal dictates), but that all entropy-decreasing transformations cannot leave any trace of their having happened. Since no information on them exists, this is indistinguishable from the situation in which such transformations do not happen at all: ‘‘The past exists only insofar as it is recorded in the present.’’  Then the second law is forcefully valid: the only physical evolutions we see in our past, and which can then be studied, are those where entropy has not decreased.” [Palabra de Lorenzo Maccone].

Hay que empezar recordando la definición de entropía de von Neumann (recordatorio de cualquier curso de mecánica estadística cuántica). Hay varias formulaciones equivalentes entre sí de la mecánica cuántica, cada una de las cuales tiene sus ventajas en ciertos problemas y sus inconvenientes en otros. Una de ellas es la basada en matrices de densidad que nos permite estudiar sistemas microscópicos y mesoscópicos con el mismo formalismo, es decir, nos permite modelar fácilmente un conjunto de sistemas cuánticos en interacción. La matriz de densidad cumple versión cuántica de la ecuación de Liouville de la mecánica clásica estadística. La ecuación de Liouville-von Neumann es , donde el operador densidad es el equivalente cuántico de la función de distribución de probabilidad. La entropía de von Neumann de un sistema cuántico se define como . En los sistemas en los que se pueden definir tanto la entropía clásica como la entropía de von Neumann, ambas entropías coinciden (módulo una constante multiplicativa sin importancia). Por supuesto, hay sistemas en los que solo es aplicable la entropía cuántica.

“Entropy can decrease, but its decrease is accompanied by an erasure of any memory that the entropy-decreasing transformation has occurred.” [Palabra de Lorenzo Maccone].

Cualquier interacción entre dos sistemas  y que haga decrecer la entropía en una cierta cantidad de bits debe reducir la información mutua cuántica en la misma cantidad de bits, salvo que dicha entropía se acumule en cierto reservorio . La información mutua cuántica mide la cantidad de información que correlaciona dos sistemas cuánticos, sean y , definiéndose como , donde es el estado del sistema conjunto , y y los estados de  y por separado. El resultado fundamental del artículo de Lorenzo Maccone, que la reducción de entropía implica un efecto de borrado de la memoria del estado inicial del sistema, se escribe mediante la fórmula matemática

,                        (1)

donde es la diferencia de entropía entre el estado final (en el momento ) y el estado inicial para el sistema , y . No entraré en los detalles de la demostración (muy sencilla, por otra parte). La interpretación de esta fórmula es que el efecto de borrado de la memoria proviene de la pérdida de información mutua cuántica. La memoria de un suceso es un sistema físico que tiene una información mutua clásica no nula de un sistema . El borrado de la memoria de este suceso se produce al eliminarse la información cuántica mutua , ya que esta última cantidad es una cota superior de la información mutua clásica (omito la demostración, también sencilla).

La interpretación de la ecuación (1) es que, si queremos disminuir la entropía de los sistemas  y sin incrementar la entropía del reservorio , es necesario reducir la información mutua cuántica entre los sistemas  y . En la figura que abre esta entrada, un experimento mental, el sistema es el laboratorio de Alicia y el sistemas es una partícula de espín 1/2: sus entropía finales se reducen en un bit a costa de borrar dos bits de información mutua cuántica .

La ecuación (1) nos dice que tomando como sistema al observador, Alicia, y su laboratorio, y considerando un tiempo intermedio en el que es mayor que en los momentos inicial y final, debido a alguna transformación que incremente la entropía sin que sea absorbida por el reservorio , ésta se puede reducir mediante una transformación que decremente la entropía a costa de reducir la información mutua entre el observador y el sistema observado . Incluso si la entropía , medida desde el punto de vista del observador, decrece, el observador no será consciente de ello, ya que la transformación que decrece la entropía debe factorizar (separar) el observador y el sistema que contienen información del suceso que incrementó con anterioridad su entropía. La memoria de tal evento (que decrece la entropía) será parte de las correlaciones que se destruirán. Un resultado directo de la regla de Born aplicada al entrelazamiento entre observador y sistema observado (un proceso mecánico cuántico irreversible).

Animo a los interesados en más detalles a que se lean el artículo técnico, fácil de leer si uno ha recibido alguna vez un curso de mecánica cuántica.

Nueva solución de las ecuaciones de Einstein explica la aceleración del universo sin necesidad de energía oscura

La energía oscura resuelve un problema, la aceleración de la expansión del universo observada con supernovas Ia, pero introduce otro problema, ¿qué es la energía oscura? Dos especialistas en obtener soluciones de las ecuaciones de Einstein, los físicos norteamericanos Blake Temple y Joel Smoller, han encontrado una nueva solución cosmológica de las ecuaciones de Einstein para la época de la radiación tras la Gran Explosión (hasta los 300.000 años) que presenta una expansión acelerada “natural” sin necesidad de energía oscura. La solución incluye un parámetro a que para a<1 produce desaceleración y para a>1 produce aceleración. Si la energía oscura existe debe ser a=1, pero entonces hay que explicar por qué en el Big Bang apareció un universo con a exactamente igual a 1. O tenemos una solución de la aceleración del universo sin energía oscura o tenemos un nuevo problema cosmológico, cómo explicar que a=1. El artículo técnico es Blake Temple, Joel Smoller, “Expanding wave solutions of the Einstein equations that induce an anomalous acceleration into the Standard Model of Cosmology,” PNAS , Published online before print August 17, 2009 (versión gratis, ucdavis.edu). FAQ de Temple o todo lo que querrías preguntarle sobre la nueva solución (muy interesante).

Los investigadores han encontrado una solución exacta parametrizada de las ecuaciones cosmológicas de Einstein que generaliza a la solución para el espaciotiempo de Fiedmann–Robertson–Walker (FRW). La solución se puede interpretar como una perturbación de dicha solución. Los autores parten de las ecuaciones cosmológicas de Einstein con simetría esférica en coordenadas estándares de Schwarzchild, bajo la hipótesis usual de un medio que cumple p = ρ c²/3, que logran reducir a un nuevo sistema de 3 ecuaciones diferenciales ordinarias, para el que obtienen una familia biparamétrica de soluciones exactas (un parámetro de escalado temporal y un parámetro de aceleración). Bajo la hipótesis de solución autosemejante, la nueva solución se reduce a una onda expansiva uniparamétrica que parte de la época de la radiación tras la Gran Explosión. El parámetro de aceleración, a, da cuenta de cualquier aceleración observada en la expansión del universo FRW. La nueva solución explica la aceleración (anómala) observada en la expansión del universo gracias a la observación de supernovas Ia en galaxias lejanas. Esta explicación tiene la ventaja de que no requiere la “magia” de la energía oscura y está dentro del formalismo matemático de la relatividad general sin ninguna hipótesis ad hoc adicional.

¿Tiene algún problema esta nueva solución del problema de la energía oscura? Sí, la nueva solución cosmológica con a>1 viola el Principio de Copérnico ya que tiene un centro de expansión que debería coincidir (aproximadamente) con la posición de la Tierra. ¿Un gran problema para la llamada “teoría de la onda expansiva”? Quizás sí. El Principio de Copérnico (la Tierra no está en el centro del universo) es uno de los Santos Griales de la Cosmología contemporánea y cualquier intento de atacarlo es “castigado” con las críticas de los cosmólogos más ortodoxos. Aunque eso sí, las críticas tendrán que ir acompañadas de alguna razón por la cual tras la Gran Explosión el parámetro de aceleración adquirió el valor a=1.

Como es habitual en ciencia, toda respuesta va acompañada de un nuevo problema.

La importancia de un solo fotón (el más energético observado en una fuente de rayos gamma) en las violaciones de la relatividad especial

Los científicos de la colaboración GBM/LAT del observatorio espacial de rayos gamma Fermi (GLAST) han observado un fotón, solo un fotón, de 31 GeV, de la fuente intensa de rayos gamma (cortos) GRB 090510. Más energético de lo esperado interpretan su observación como que la escala de masas para una teoría cuántica de la gravedad es al menos 102 veces mayor que la escala de Planck. ¡Increíble! Concluir tanto de tan poco. Su observación limita las posibles violaciones de la relatividad especial (posibles dependencias lineales de la velocidad de propagación del fotón con respecto a su energía). Por supuesto, puede que exista una interpretación menos exótica, ya que sabemos muy poco de la física de las fuentes intensas de rayos gamma cortos. Pero hay que buscar los titulares y estos científicos no han querido desaprovechar su oportunidad. La ciencia de las grandes colaboraciones muchas veces está guiada por la búsqueda de los titulares, sobre todo si como es el caso quieren publicar en Nature. El artículo técnico es Abdo et al. (Fermi GBM/LAT Collaborations), “Testing Einstein’s special relativity with Fermi’s short hard gamma-ray burst GRB090510,” ArXiv, Submitted on 13 Aug 2009 (merece la pena leer la información suplementaria). Visto en el blog de Bee (Sabine Hossenfelder) “That Photon from GRB090510,” BackReaction, August 16, 2009. Por cierto, muy interesante su artículo con Lee Smolin “Conservative solutions to the black hole information problem,” ArXiv, 20 Jan 2009.

Un solo fotón detectado el 10 de mayo de 2009 a la hora universal 00:22:59.97 UT por el Gamma-ray Burst Monitor (GBM) y el Large Area Telescope (LAT) ambos a bordo del telescopio espacial Fermi (acompañado de otros cientos de fotones de energía inferior detectados en Fermi y miles de ellos detectados en otros observatorios terrestres). Un fotón de 31 GeV es el fotón con mayor energía detectado nunca de una fuente de rayos gamma (GRB). Comparando el momento en que fue detectado con el momento en que se detectaron los demás fotones de energía mucho menor se puede limitar el cociente entre la masa (energía) a la que deja de ser válida la relatividad especial (M_QG) y la masa (energía) de Planck (M_P) resultando en M_QG/M_P > 102 (el mejor valor hasta ahora era M_QG/M_P>0.1). Un resultado espectacular si tenemos en cuenta que todas las teorías apuntan a que M_QG ≤ M_P. Una de las consecuencias de substituir la teoría de la gravedad de Einstein por una teoría cuántica de la gravedad (sea la que sea) es que se viola la relatividad especial de Einstein (al menos a la escala de Planck) luego los fotones deben tener una velocidad que depende de su energía (en la mayoría de las alternativas teóricas).

¿Realmente ha sido bien interpretado el fotón observado? Un fotón, es eso, un fotón y puede provenir de GRB 090510 (como proclaman los autores) o quizás de otra fuente cercana angularmente o tras sufrir algún fenómeno de refracción. Además, según algunos autores, como la propia Bee (S. Hossenfelder, “Multi-Particle States in Deformed Special Relativity,” Phys. Rev. D 75:105005, 2007; ArXiv, 2 Feb 2007) podría ocurrir que la dependencia con la energía de la velocidad de los fotones debida a efectos gravitatorios cuánticos no sea lineal, sino cuadrática, o que incluso depende de la densidad de la energía y no del valor absoluto de la energía. Por ejemplo, el resultado experimental observado no descarta una dependencia cuadrática con la energía compatible con M_QG ≤ M_P (aunque los autores del artículo lo omiten explícitamente).

Lo dicho, si las grandes revistas como Nature buscan el índice de impacto en los titulares espectaculares, las grandes colaboraciones científicas tienden a ofrecer grandes titulares y resultados espectaculares para los mass media. Pero nunca hay que olvidar las interpretaciones alternativas (normalmente omitidas, por razones obvias, en estos artículos).

PS (19 agosto 2009): Una manera de interpretar el resultado observado es que la Teoría de Supercuerdas (SST) vence a la Gravedad Cuántica de Bucles (LQG), ya que esta última asume violaciones de la relavitidad especial a la escala de Planck (como que fotones de diferente frecuencia, color, se propagan a velocidad diferente). Argumentos al respecto aparecen en “Fermi kills all Lorentz-violating theories,” The Reference Frame, 17 August 2009, aunque los comentarios de Lubos, como siempre, son más exagerados y radicales de la cuenta. Por cierto, aparece un vídeo de youtube de la serie The Big Bang Theory que discute SST vs LQG (en inglés, muy gracioso).

PS (16 sep. 2009): ¿Cómo interpretan los teóricos de cuerdas estos hechos? Nos lo cuenta Nick E. Mavromatos en “Probing Lorentz Violating (Stringy) Quantum Space-Time Foam,” ArXiv, Submitted on 12 Sep 2009, quien asegura que no es difícil explicar las observaciones del telescopio de rayos gamma FERMI del fotón observado en GRB 090510 utilizando teoría de cuerdas y modelos basados en branas.

PS (28 octubre 2009): El artículo ha sido finalmente aceptado para publicación en la prestigiosa Nature: A. A. Abdo et al. “A limit on the variation of the speed of light arising from quantum gravity effects,” Nature, Advance online publication, October 28, 2009. Los revisores del artículo han hecho un buen trabajo y han suavizado mucho la magnitud reportada para el valor M_QG/M_P  observado, reduciéndolo a un razonable M_QG/M_P > 1.2. Los resultados experimentales difícilmente pueden asegurar cuándo fue emitido el fotón, con lo que cualquier valor mayor está sujeto a una gran incertidumbre. Reducir el valor de 102 a 1.2 es una gran reducción. Pero la publicación en Nature así lo ha requerido. Nos lo han contado en muchos medios, como en Symmetry Breaking ”Gamma-ray burst restricts ways to beat Einstein’s relativity,” y en BackReaction “The Photon and its Cousins.”

Increíble vídeo de un meteorito de magnitud -10 en las Perseidas la semana pasada

Espectacular foto de un meteorito (el punto brillante es Júpiter) extraída de un vídeo espectacular (enlace directo al vídeo) que nos ofrece Tommaso Dorigo en “Video Clip of a Wow Fireball,” August 16th 2009. Merece la pena verlo, adelante haz click en el enlace y disfruta, aunque no sepas inglés. El vídeo ha sido obtenido por Ivaldo Cervini, en el norte de Italia, hace pocos días. Ivaldo es el autor de la web Astropix.it (de donde he extraído la foto y donde también podéis encontrar el vídeo, para quien no quiera enlazar a Tommaso e ir al autor original). Un meteorito con una magnitud máxima aproximada de -10 (casi tan brillante como la luna llena, unos -12.5, no es espectacular, es superespectacular). El puntituo brillante es Júpiter con una magnitud de -2.8. Hubiera sido increíble si lo hubiera visto en directo, pero no fue así. Afortunadamente, las webcam automáticas de Ivaldo estuvieron al tanto de la jugada.

Para los astrofotógrafos aficionados, Tommaso nos da los detalles técnicos de la cámara utilizada y la posición celeste en la que se observó este espectacular fenómeno astronómico.

Lo dicho, habrá que comprarle una webcam al LIDLscopico y acostumbrarse a que él vea lo que uno no puede ver.

No es el reloj más preciso del mundo, pero casi y es mucho más fácil de fabricar (usa átomos de yterbio en una red óptica)

Un segundo son 9.192.631.770 resonancias de un átomo de cesio (definido en 1967). Hoy en día se podría definir de forma aún más precisa. N.D. Lemke et al. han obtenido un reloj óptico basado en átomos de yterbio (de espín 1/2) confinados en una red óptica con una frecuencia de  518.295.836.590.865,2 (0,7) Hz. ¿Cuándo cambiará el segundo estándar y será redefinido en función de los nuevos avances? Nadie lo sabe aún, pero las opiniones que claman por un segundo más preciso (mejor definido) cada día son mayores, más aún cuando desde el propio NIST ya han desarrollado muchas tecnologías que superan al estándar. El artículo técnico es N. D. Lemke et al. “Spin-1/2 Optical Lattice Clock,” Phys. Rev. Lett. 103: 063001, 2009, ArXiv preprint, 5 Jun 2009, y ha sido comentado en varios lugares como Sonja Grondalski, “Atoms in a lattice keep time,” Physics, August 2009.

Los avances en relojes basados en yterbio parecen indicar que la nueva definición estándar del segundo estará basada en dicho elemento en lugar de en cesio, como hasta ahora. Desde 2001, prácticamente cada dos años se proclama un nuevo reloj récord, el más preciso del mundo, y casi todos se basan en yterbio. Así nos lo cuentan por ejemplo en “Ytterbium Gains Ground In Quest For Next-generation Atomic Clocks,” ScienceDaily, Aug. 12, 2009, y en “Experimental Atomic Clock Uses Ytterbium ‘Pancakes’,” NIST Tech Beat, March 6, 2998.

¿Para qué queremos relojes cada vez más precisos? Muchas tecnologías como el GPS (Global Positioning System) o las telecomunicaciones a gran ancho de banda con multiplexado en frecuencia requieren relojes extremadamente precisos. Los relojes basados en tecnología óptica (como el publicado en PRL) son mucho mejores para estas aplicaciones que los relojes atómicos. Por otro lado, estos relojes ultraprecisos pueden tener aplicaciones básicas como el desarrollo de mejores sensores para la gravedad y la exploración de recursos naturales subterráneos mediante sismografía 3D, entre otras.

No sabemos lo que “es” el tiempo, pero creemos que sabemos medirlo. Desde un punto de vista práctico, el tiempo es lo que miden los relojes, los dispositivos experimentales que miden el tiempo. ¿Quién fue primero el huevo o la gallina, perdón, el tiempo o el reloj? En gravedad cuántica esta cuestión es mucho más importante de lo que parece, aunque todavía no tiene respuesta. Por cierto, para las mentes inquietas, en gravedad cuántica la opinión más generalizada es que el tiempo no existe ya que no se sabe cómo construir relojes a la escala de Planck que lo midan. El tiempo emerge de forma efectiva, como lo hace el concepto de temperatura en termodinámica. ¿Quién entenderá el tiempo “oculto” en las ecuaciones de Wheeler-de Witt, la ecuación de Schrödinger para el universo en su conjunto, que no presenta al tiempo de forma explícita? Muchas preguntas, mientras el tiempo pasa, inexorable, sin pausa.

“Tiempo sin tiempo,” Mario Benedetti

Preciso tiempo necesito ese tiempo
que otros dejan abandonado
porque les sobra o ya no saben
que hacer con él
tiempo
en blanco
en rojo
en verde
hasta en castaño oscuro
no me importa el color
cándido tiempo
que yo no puedo abrir
y cerrar
como una puerta

tiempo para mirar un árbol un farol
para andar por el filo del descanso
para pensar qué bien hoy es invierno
para morir un poco
y nacer enseguida
y para darme cuenta
y para darme cuerda
preciso tiempo el necesario para
chapotear unas horas en la vida
y para investigar por qué estoy triste
y acostumbrarme a mi esqueleto antiguo

tiempo para esconderme
en el canto de un gallo
y para reaparecer
en un relincho
y para estar al día
para estar a la noche
tiempo sin recato y sin reloj

vale decir preciso
o sea necesito
digamos me hace falta
tiempo sin tiempo.

La supergravedad N=8 y una nueva revolución en la física teórica

Las revoluciones científicas no se anuncian y a veces es muy difícil verlas cuando uno está metido dentro de una. En los últimos 25 años, la opinión general es que era imposible construir una teoría cuántica de la gravedad perturbativa similar a una teoría cuántica de campos con partículas elementales puntuales como en el resto del Modelo Estándar. Hoy la evidencia clama a gritos que la supergravedad N=8 en 4D es esa teoría. Por supuesto, es una teoría que no puede modelar el universo que observamos (como la fuerza electrodébil), es necesario introducir una ruptura de la simetría (todavía nadie sabe cómo hacerlo) que rompa las supersimetrías de la supergravedad, válidas sólo a alta energía, y produzca una teoría efectiva equivalente al Modelo Estándar y la Relatividad de Einstein. Miles de investigadores trabajan en teoría de cuerdas, cientos en gravedad cuántica de bucles, y sólo decenas en supergravedad. Sin embargo, todos conocen en detalle la supersimetría y pueden trabajar en supergravedad con facilidad. Este año y el próximo prometen una revolución completa a nuestra manera de buscar una gravedad cuántica. En mi opinión de inexperto, algo grande se está cociendo en la física teórica. 

El mejor candidato a principios de los 1980 como teoría cuántica de la gravedad era la supergravedad (SUGRA), una versión supersimétrica de la teoría de la gravedad de Einstein, que utiliza el concepto de superespacio en lugar del espaciotiempo usual, añadiendo variables fermiónicas a las usuales (bosónicas). Las teorías de supergravedad se caracterizan por el número N de supersimetrías (reales) que introducen, que es igual al número de gravitinos (partículas con espín 3/2, compañeras supersimétricas del gravitón, de espín 2). Técnicamente, N es el número de variables “fermiónicas” cuyo cuadrado produce el generador de las traslaciones en el tiempo siendo las traslaciones en espacio producidas por variables “bosónicas” (recuerda que el tiempo y el espacio en relatividad tienen signos contrarios en la métrica). La ausencia de partículas con espín mayor que 2 limita este número entre N=1 y N=8 (en 4D o 3+1 dimensiones). Se sabía que la supergravedad es (perturbativamente) finita hasta segundo orden, pero se pensaba que no lo era más allá. Los éxitos iniciales en la teoría de supercuerdas (1983/1984) se cargaron las esperanzas en la supergravedad (los mejores cerebros se unieron al “cuarteto de la cuerda” y la abandonaron).

La supergravedad por la que todo el mundo apostaba era la N=1, nadie daba un euro por la N=8. El año pasado se descubrió que la supergravedad N=8 en 4D es finita hasta tercer orden de perturbaciones y este año se ha demostrado que lo es hasta cuarto orden. Nadie apostaba por ello. Había hasta teoremas matemáticos que afirmaban que era imposible, las divergencias en supergravedad eran un “caballo salvaje” imposible de domar. Pero el tesón de unos pocos lo ha logrado domar. ¿Será la supergravedad finita a todos los órdenes? Los teoremas en contra siguen estando ahí. El trabajo de los nuevos domadores es tan espectacular que muchos jóvenes investigadores quieren también aprender a domar estas divergencias. En mi opinión, asistiremos a gran número de sorpresas en los próximos meses. La supergravedad N=8 es un gran candidato a teoría cuántica de la gravedad.

Las teorías de campos gauge o Yang-Mills (sin ruptura de simetría) no pueden modelar el mundo que conocemos porque modelan partículas sin masa. Lo mismo le pasa a la supergravedad N=8, por lo que tampoco puede ser un modelo realista del universo a baja energía. ¿Cómo se arregla este problema en el Modelo Estándar? Gracias al mecanismo de ruptura de la simetría (que produce el bosón de Higgs, aún por descubrir). Dicho mecanismo también tendrá que ser aplicado en supergravedad. El espectro de partículas de la supergravedad N=8 está constituido por 1 gravitón (bosón con spín 2), 8 gravitinos (partículas con espín 3/2), 28 bosones vectoriales (espín 1), 56 fermiones (espín 1/2) y 70 bosones escalares. Algunos de estos bosones escalares podrían ser Higgs que modelaran el mecanismo concreto de ruptura de las 8 supersimetrías de la supergravedad N=8.

¿Para qué queremos una teoría que no puede describir el universo? Pues porque las teorías con N<8, que se conocen mejor, sí pueden hacerlo (son modelos finitos solamente a primer y segundo orden perturbativo, presentando divergencias a tercer orden incontrolables). Un mecanismo de ruptura de la supersimetría de N=8 que pasará por ellas (siguiendo un camino que evite sus divergencias) nos llevaría directamente al Modelo Estándar y la gravedad clásica de Einstein.

¿Cómo se ha demostrado que es finita la supergravedad N=8? Bern y Kosower consideraron en 1989 la posibilidad de derivar la supergravedad (en aquella época N=1) a partir de ciertas simplificaciones en teoría de cuerdas. A partir de 1991, junto a Dixon, desarrollaron una técnica llamada “método unitario” que permite calcular los términos perturbativos a bajo orden utilizando esta analogía. En general, esta técnica permite calcular de forma eficiente ciertas amplitudes de probabilidad de procesos (de dispersión o scattering) en teorías de Yang-Mills supersimétricas (superYM) gracias a las relaciones de Kawai-Lewellen-Tye (KLT) entre amplitudes para cuerdas abiertas y cerradas (1997). ¿Y esto qué tiene que ver con la supergravedad? Se descubrió que los términos perturbativos gravitatorios se pueden factorizar en productos de términos perturbativos de Yang-Mills, en los que el método unitario es aplicable (1999). Algo prácticamente imposible de ver directamente, sale a la luz gracias a los avances matemáticos en el marco de la teoría de cuerdas. En física de campos ordinaria hubiera sido imposible descubrir algo como el método unitario. Una vez descubierto, ya no se podrá prescindir de él (igual que pasó con la renormalización dimensional).

Se pensaba que aparecían divergencias terribles en el cálculo de amplitudes de probabilidad en la supergravedad N=8 que implicaban que la teoría no servía para nada. Hasta cuarto orden estas divergencias no aparecen. Una sorpresa para todos, quizás, estamos ante una nueva revolución en física teórica.

Más información sobre este gran avance en supergravedad en este blog en ”Varapalo para la teoría de cuerdas: existe una teoría cuántica de la gravedad en 4D (cuatro dimensiones) finita, la supergravedad N=8,” publicado el 7 Agosto 2009. Para los que quieren algo más técnico (pero no el artículo original) sus autores nos ofrecen Z. Bern, J. J. M. Carrasco, H. Johansson, “Progress on Ultraviolet Finiteness of Supergravity,” Submitted on 23 Feb 2009 (solo menciona el éxito hasta tercer orden).

Más información básica sobre supergravedad en muchos puntos de la red (p.ej. wiki). Una buena recopilación de libros y artículos de revisión para principiantes en la string theory wiki. El mejor libro sobre el tema (sin los avances recientes) es sin lugar a dudas el tercer volumen de “Quantum Theory of Fields. III. Supersymmetry,” de Steven Weinberg, Cambridge University Press, 2000. Un buen artículo de revisión gratis Friedemann Brandt, “Lectures on supergravity,” ArXiv, Submitted on 3 Apr 2002.

Muy buena la charla de Dixon sobre “Is N=8 SupergravityFinite?,” KITP, Apr 26, 2007 (incluye video y audio). Quizás no tan bueno, pero también merece la pena, la charla de Bern “Supergravity from QCD Amplitudes,” KITP, Jun 29, 2004 (incluye vídeo y audio).

PS (18 agosto 2009): Hermann Nicolai, tarde (unas horas más tarde) pero seguro, nos cuenta lo mismo que cuento yo, pero en inglés, en “Vanquishing infinity,” Physics 2: 70, August 17, 2009. Merece la pena leerlo. Sobre todo para los que prefieren leer noticias científicas en inglés, más aún, cuando el autor es miembro del Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut. Además, porque ilustra la noticia con un cuadro abstracto de Pieter Cornelius Mondrian, ¡qué mejor manera de ilustrar los diagramas de Feynman hasta cuarto orden! No sé, me gusta, ciencia, arte, arte, ciencia, … líneas, colores planos, … un color plano es difícil, cuando es díficil un color plano (y a veces es extremadamente difícil). Depende de la técnica. Ciencia, arte, … técnica.

Ondas gravitatorias, su presente en LIGO y su futuro en LISA

En la teoría de Newton, la gravedad es instantánea, en la teoría de Einstein, se propaga a la velocidad de la luz, como una onda. ¿Onda de qué? Ondas de curvatura del espaciotiempo (Einstein, 1918). Las mareas en la Tierra son provocadas por el movimiento de la Luna. Las ondas gravitatorias son ondas de marea del tejido del espaciotiempo que pueden deformar a los objetos que encuentran a su paso. La fuerza de la gravedad es muy débil, 42 órdenes de magnitud menor que la fuerza electromagnética, por lo que las ondas gravitatorias generadas por movimientos de masas en la Tierra son extremadamente débiles (absolutamente indetectables experimentalmente). Los objetos capaces de hacer vibrar al espaciotiempo deben ser muy masivos y moverse muy rápido para que las ondas que generan, propagándose a la velocidad de la luz, alcancen la Tierra con un amplitud detectable . 

LIGO es un detector terrestre (por interferometría) de ondas gravitatorias sensible a las fuentes de ondas gravitatorias de alta frecuencia, como la explosión de supernovas, el colapso gravitatorio de una estrella en un agujero negro, la coalescencia de binarias “estelares,” y la radiación de estrellas de neutrones individuales. En el caso de agujeros negros serán de masa intermedia, entre 10 y 500 masas solares, y se encontrarán en nuestro entorno cercano, a una distancia inferior a 300 Mpc (megaparsecs). LIGO todavía no ha encontrado ondas gravitatorias, luego estos objetos son más escasos en nuestro entorno de lo que se pensaba (Lisa Maria Goggin, “A Search For Gravitational Waves from Perturbed Black Hole Ringdowns in LIGO Data,” Ph.D. Thesis, ArXiv, 10 Aug 2009).

Actualmente se encuentran en funcionamiento los detectores de ondas gravitatorias LIGO, VIRGO, GEO 600, TAMA 300, Nautilus y Auriga. Aunque ha habido varias falsas alarmas, todavía no se han logrado la observación directa de una onda gravitatoria. Más detalles sobre estos detectores en Jim Hough, Sheila Rowan, B.S. Sathyaprakash, “The search for gravitational waves,” J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38: S497-S519, 2005. Aún más detalles en los capítulos para cada uno de estos detectores en el libro editado por Ignazio Ciufolini, Vittorio Gorini, Ugo Moschella, y Pietro Fré, “Gravitational waves,” IOP Publishing, 2001.

El futuro de la detección de ondas gravitatorias serán los detectores en el espacio, en concreto, LISA, que se espera que empiece a funcionar entre 2013 y 2015. LIGO y LISA se complementan, como indica la figura que abre esta entrada, porque son sensibles a ondas gravitatorias de frecuencia diferente. LISA podrá observar ondas gravitatorias de baja frecuencia como las producidas en sistemas binarios en fase espiral (chirping binaries), agujeros negros supermasivos (formación, sistemas binarios, captura de objetos, …) y el propio fondo de ondas gravitatorias de origen cosmológico (en la Gran Explosión). LISA podrá observar agujeros negros con alta precisión verificando sus propiedades y si la descripción basada en el modelo de Kerr es correcta. Cómo se forman, crecen e inteactúan los superagujeros negros en el centro de las galaxias será uno de los grandes objetivos de LISA, junto amuchos otros fenómenos violentos en el universo cercano.

Las ondas gravitatorias son extremadamente débiles y se caracterizan por su amplitud h. La sensibilidad de un dectector de ondas gravitatorias viene dado por el cociente dL/L, que en el caso de LISA, con L igual a 5 millones de kilómetros y dL sólo de 0.05 picómetros, resulta en h > 10^-23, LIGO es algo menos sensible (pero para ondas de frecuencia diferente). Para más información sobre LISA recomiendo ”LISA: Probing the Universe with Gravitational Waves,” Version 1.0, January 19, 2007.

La generación de ondas gravitatorias en laboratorio y su posterior detección está más allá de los límites de la sensibilidad de la tecnología actual, por lo que hay que recurrir a fuentes astrofísicas y cosmológicas que involucran intensos campos gravitatorios. Actualmente se tiene una evidencia (indirecta) muy fiable sobre la existencia de ondas gravitatorias gracias a la reducción del periodo orbital observada en púlsares (Premio Nobel de Física en 1993 para Taylor y Hulse). El más estudiado es PSR 1913+16 y como indica la figura de la derecha, la fórmula de Einstein para la radiación gravitatoria explica perfectamente su comportamiento.

La radiación gravitatoria de PSR 1913+16 es demasiado débil para ser detectada en la Tierra (estamos muy lejos). Se necesitan fuentes mucho más intensas de radiación, como OJ 287, una galaxia muy lejana con un superagujero negro central rodeado por un agujero negro que acabará cayendo en su interior en unos 10 mil años. Se cree que LISA podrá detectar este tipo de ondas gravitatorias (muy intensas en su fuente, pero muy alejadas de nosotros). Más información sobre este objeto en “OJ 287: Agujero binario en el centro de una galaxia,” Observatorio de Calar Alto, 17 de Abril 2008.

Cómo nos enteraremos del descubrimiento del bosón de Higgs

Mediante un comentario anónimo en un blog que se convertirá en noticia en todos los medios. La primera persona en ver pruebas indudables de la existencia del bosón de Higgs, será eso, una persona. Pasará los datos al resto de sus colaboradores quienes necesitarán meses para confirmar el descubrimiento y escribir un artículo en el que divulgarlo. Miles de científicos que tendrán que tener la boca callada. ¿Podrán hacerlo? Muchos tienen blogs. ¿Lo contarán en sus blogs? No, por miedo a represalias. Según Tommaso Dorigo, alguno de esos científicos comunicará su descubrimiento de forma anónima en los comentarios a una entrada publicada en algún blog. Así nos enteraremos todos de que se ha descubierto el bosón de Higgs: un comentario anónimo. Por supuesto, antes del descubrimiento final habrá varias falsas alarmas, que saltarán a los medios desde revistas como NewScientist. Años más tarde se conocerá el nombre del “valiente” científico anónimo, que pasará a ser famoso. ¿Cómo evitar que esto ocurra? Prácticamente, imposible. Así nos lo cuenta Tommaso Dorigo en ”Where Will We Hear About the Higgs First?,” A Quantum Diaries Survivor, August 14th 2009, donde nos transcribe su conferencia en el World Conference on Science Journalism, en Londres, “Communicating Discoveries in the Blog Era,” July 2nd, 2009.

¿Varias falsas alarmas? Bueno, algo parecido pasó con el quark top (cima), como nos cuenta brevemente Tommaso en “More on the 1992 top controversy,” y muchos otros, como Tony Smith, “1984-1992 Truth Quark History.” En 1984 el Premio Nobel Carlo Rubbia creyó haberlo descubierto en el CERN con un masa de unos 40 GeV, pero más tarde se retractó, las pruebas experimentales indirectas exigían que tuviera más de 100 GeV. En 1992 se observó un evento aislado en el Tevatrón que algunos pensaron que podría ser un quark top (se publicó en New Scientist, June 27th, 1992). La colaboración lo desmintió (Science, July 24th, 1992). La partícula fue finalmente descubierta en 1994 (no sin cierta polémica, pues el evento aislado de 1992 sí correspondía a esta partícula, pero la evidencia en aquel momento no era estadísticamente fiable). ¿Pasará algo parecido con el bosón de Higgs? Posiblemente sí.

El espaciotiempo en la escala de Planck y la materia igual al vacío

No sabemos prácticamente nada de la física a la escala de Planck, en la que el radio de Schwarzschild de un agujero negro y la longitud de onda de Compton se hacen iguales, en la que se requiere una teoría cuántica de la gravedad, intervalos de espacio de y de tiempo de ¿Se puede hablar de intervalos de tiempo o espacio más cortos? No, ya que no se puede construir un reloj o una regla que los mida, si la desigualdad de Heisenberg para la energía, , se cumple a dicha escala, ya que implicaría que la masa del reloj o regla sería tal que se convertirían en un agujero negro (para físicos, Salecker-Wigner, 1958; para los demás, Zimmerman, 1962). En la escala de Planck no tienen sentido términos como “instante de tiempo,” “punto del espacio” o “evento espaciotemporal.” 

¿Se cumple la mecánica cuántica en la escala de Planck? Si se cumple ha de ser corregida, ya que la existencia de una distancia o un momento lineal mínimos requiere que el principio de incertidumbre de Heisenberg sea corregido resultando en (también se puede introducir una corrección proporcional a , Kempf, 1993), donde el factor es un número adimensional del orden de la unidad. Esta relación se puede derivar a partir de ideas físicas muy generales, aunque también ha sido derivada en gravedad cuántica canónica, teoría de supercuerdas y gravedad cuántica de bucles. Esta relación de incertidumbre corregida nos lleva a nueva relación de incertidumbre . La idea de un espaciotiempo continuo deja de tener sentido. Ni el espacio ni el tiempo pueden ser continuos, ni la relatividad especial puede cumplirse de forma exacta a la escala de Planck. Más aún, todas las cantidades que involucran derivadas respecto al espacio y al tiempo (velocidad, aceleración, momento, energía, etc.) dejan de tener sentido en la escala de Planck. Conceptos físicos como campo cuántico, simetría CPT, simetría gauge, etc. dejan de tener sentido en esta escala. La física tal como la conocemos deja de tener sentido en la escala de Planck.

¿Pueden ser puntuales las partículas a la escala de Planck? Obviamente, si a dicha escala el concepto de punto no existe, no pueden serlo. La masa de una partícula tiene que ser menor que la masa de Planck, . La ausencia de espaciotiempo continuo nos lleva a que la materia y la antimateria (partículas y antipartículas) sean indistinguibles, así como las partículas “reales” y “virtuales” (on-shell y off-shell). Tampoco tiene sentido el concepto de espín, luego fermiones y bosones (materia y radiación) son indistinguibles. Más aún, hay una densidad máxima, cantidad máxima de masa que cabe en un volumen dado y por tanto hay una incertidumbre en la masa medible en un volumen de radio . En un volumen a la escala de Planck esta incertidumbre nos impide saber si dicho volumen está vacío o contiene masa. En la escala de Planck no tienen sentido conceptos como masa, vacío, partícula elemental, radiación y materia. La física tal como la conocemos deja de tener sentido en la escala de Planck.

Estas ideas están extraídas del artículo de Christoph Schiller, “Does matter differ from vacuum?,” ArXiv, 28 Oct 1996, que recomiendo para más detalles. La física a escala de Planck es “difusa” o “borrosa” o fuzzy (Kempf, 1998). ¿Se puede construir una mecánica cuántica fuzzy? ¿Qué conceptos sustituirán a los operadores lineales hermíticos en espacios de Hilbert? Nadie lo sabe. Aún así ya hay algunas propuestas sobre operadores no hermíticos para una mecánica cuántica a la escala de Planck, como T.K. Jana, P. Roy, “Non-Hermitian Quantum Mechanics with Minimal Length Uncertainty,” ArXiv, Submitted on 12 Aug 2009. El artículo tiene poco interés general, pero los físicos disfrutarán viendo cómo se rederiva la física “cuántica” de un oscilador armónico simple siguiendo la argumentación original de Heisenberg a partir de su relación de incertidumbre, pero utilizando la relación de incertidumbre generalizada que incorpora una distancia mínima.

La teoría de cuerdas ofrece un camino que “bordea” el problema de la escala de Planck en física gracias a la dualidad T (también llamada simetría de espejo) entre distancias y con un mínimo alrededor de la escala de Planck. La física a una distancia menor que la escala de Planck en realidad corresponde a física a una distancia mayor que ésta. Las distancias menores que la escala de Planck son sólo una apariencia en el formalismo matemático de la teoría de cuerdas sin realidad física alguna. De esta manera la teoría de cuerdas “preserva” la física que conocemos aplicándola hasta (casi) la escala de Planck.

¿Conocía Einstein el experimento de Michelson-Morley en 1905 y le influyó en su teoría?

No hay constancia histórica de que Albert Einstein conociera y fuera influido por el experimento de Michelson-Morley en 1905 cuando desarrolló y publicó la teoría especial de la relatividad. La primera vez que Einstein cita dicho experimento fue en un artículo de revisión en 1907 y en otro de 1910 ilustra su importancia en la teoría de la relatividad. En el volúmen 12 de las obras completas de Einstein (Collected Papers of Albert Einstein) que se acaba de publicar, aparece la primera mención de Einstein a que dicho experimento le influyera (en una conferencia impartida en Chicago en 1921) en las notas copiadas por un oyente y transcritas por una tal Miss Zimmerman. Sin embargo, en 1942 afirmaba que no lo conocía en 1905. En las 42 cartas de novios entre Albert y Mileva (entre 1898 y 1902) hay evidencia indirecta de que conocía el experimento en 1899 (había leído un artículo de Wien que lo cita). Sin embargo, no hay evidencia histórica de que conociera dicho experimento en detalle y que le influyera en el desarrollo de su teoría. Nos lo cuenta el experto Jeroen van Dongen, miembro del Einstein Papers Project, Caltech, en su artículo “On the role of the Michelson-Morley experiment: Einstein in Chicago,” ArXiv, Submitted on 11 Aug 2009. van Dongen “apuesta” en su artículo por un fallo en la memoria de Einstein al realizar dicha mención en Chicago o por un fallo en la transcripción de Miss Zimmerman.

Para mí es sorprendente el interés histórico en la figura de Albert Einstein y que en “sus” obras completas, los últimos volúmenes ya no contengan trabajos publicados y/o manuscritos por Einstein, sino transcripciones realizadas por otros a partir de notas anónimas manuscritas de sus charlas y conferencias, muchas de ellas, como la de Chicago, que tenían un carácter divulgativo. Más aún, cuando estamos hablando de 2 páginas manuscritas por una persona y mecanografiadas por otra. Sorprendentemente estas notas se conservan en el archivo de la Wisconsin Historical Society (Madison). Me sorprende más aún la inconsistencia en la fecha de las charlas según estos documentos, 4, 5 y 6 de mayo, que no corresponde con la fecha indicada en la revista de la Universidad de Chicago Magazine (edición de mayo) ni con la del Chicago Daily Tribune (2 de mayo) que citan como fechas los días 3, 4 y 5 de mayo. Me sorprende que no sólo lo que tocó Einstein sea historia, sino también lo que tocó quien oyó a Einstein. ¡Cosas de historiadores!

¿Cuánto tiempo duermes? La genética hasta en la cama

El gen de … está de moda. Genes para todos los gustos. Realmente el genotipo depende de redes genéticas y de transcripción complejas, pero lo que da noticias son “los genes de…” Hay gente que duerme más y gente que duerme menos sin que se aprecien cambios fisiológicos (otra cosa es que te vayas de juerga toda la noche y acabes en el trabajo sin haber dormido). Se estima que todo el mundo necesita dormir, para estar al 100%, entre 6 y 9 horas. Depende mucho de cada persona. ¿Influye la genética? Hay familias de dormilones y de trasnochadores, luego debe influir. He et al. han publicado en Science que una mutación en un factor de transcripción, DEC2, está asociado a las personas y ratones que necesitan dormir menos. ¿Toda la respuesta? Obviamente, no, muchos otros genes y factores de transcripción influirán, pero los titulares de prensa, ya se sabe, se llenarán la “boca” con esta noticia (mientras bostezan, a trabajo cumplido, toca siesta). Nos lo cuenta Hyun Hor, Mehdi Tafti, “How Much Sleep Do We Need?,” Science 325: 825-826, 14 August 2009, haciéndose eco del artículo técnico de Ying He et al., “The Transcriptional Repressor DEC2 Regulates Sleep Length in Mammals,” Science 325: 866-870, 14 August 2009. [Fuente de la foto del gato].

¿Qué controla el ciclo sueño/vigilia? Por un lado, los ritmos circadianos, por otro, el metabolismo del sueño (la actividad del cerebro responsable, por ejemplo, del sueño REM). Estudiando el genoma de familias que duermen poco (unas 6.25 horas en media) y que duermen mucho (unas 8.06 horas en media), He et al. han identificado una mutación puntual en hDEC2, que expresa el factor de transcripción DEC2, previamente identificado como regulador negativo de los ritmos circadianos. Mediante ingeniería genética en ratones, He et al. han mostrado que pueden controlar el ciclo de sueño de estos animales de laboratorio gracias a la ingeniería genética, lo que confirma el importante papel de DEC2 en la duración promedio del sueño.

Por supuesto, este tipo de estudios están en el borde de lo abordable. ¿Qué significa “cuánto sueño” necesitas? Seguramente depende de tu actividad diaria, ejercicio físico, alimentación, y muchos otros factores externos. Cuando hablamos de influencia o tendencia genética siempre debemos tener claro que las interacciones entre genes son mucho más complicadas de lo que podemos esperar que se descubra de un estudio que ha involucrado 60 familias y 250 ratones. Parecer poco, parece poco.

Stephen Hawking recibirá la “Medalla de la Libertad” de manos del Presidente Obama

La Casa Blanca otorgó ayer 12 de agosto a 16 individuos la Medalla Presidencial de la Libertad, entre ellos, al físico británico Stephen Hawking y al actor Sidney Poitier (listado de premiados). Recibieron la medalla de manos de Barack Obama.