La energía oscura se descubrió gracias al uso de las supernovas Ia como candelas estándar, estrellas cuya luminosidad aparente permite determinar su luminosidad verdadera con precisión. Algunos artículos recientes encontraron una cierta diversidad entre las supernovas Ia, las hay rápidas y lentas, lo que hizo pensar que quizás no fueran tan buenas candelas como se pensaba. Sin embargo, un nuevo artículo publicado en Nature indica que la variaciones observadas en las supernovas Ia tienen una explicación sencilla, depende de la dirección en la que miremos y con un modelo adecuado se puede recuperar su papel como las mejores candelas estándar para medir distancias grandes en el universo. El nuevo modelo teórico de Maeda et al. se basa en simulaciones por ordenador y explica (gran parte de) la diversidad de las supernovas Ia como consecuencia de la dirección (aleatoria) de la explosión. Los astronómos podrán volver a usar las supernovas Ia como candelas estándar si en lugar de considerarlas individualmente, promedian los resultados para un gran número de supernovas Ia ya que el promedio diluye el efecto de la dirección aleatoria de la explosión y otras fuentes de asimetría en la misma. De esta forma, de manera sencilla, las supernovas Ia recuperan el status como candelas estándar, acallando las voces que habían empezado a dudar. Nos lo cuenta Daniel Kasen, “Astrophysics: The supernova has two faces,” News & Views, Nature 466: 37–38, 01 July 2010, haciéndose eco del artículo técnico de K. Maeda et al., “An asymmetric explosion as the origin of spectral evolution diversity in type Ia supernovae,” Nature 466: 82–85, 01 July 2010.
Un átomo es como una cebolla: los electrones se distribuyen en capas, llamadas K, L, M, … (indexadas por el número cuántico n=1, 2, 3, …). A baja energía, las capas interiores de un átomo como el Neón son inaccesibles (su estructura atómica es 1s2 2s2 2p6). Para ver los electrones en las capas interiores (electrones 1s2 en el caso del Neón) se requiere una fuente láser de pulsos ultracortos muy intensa que permita “pelar” el átomo como si de una cebolla se tratara. El año pasado se inauguró en EEUU una fuente de rayos X de este tipo y ahora se publica en Nature la primera vez que se logra despojar a un átomo de Neón de todos y cada uno de sus 10 electrones, permitiendo obtener todos los iones (cationes) posibles de dicho átomo. Además, se ha logrado observar por primera vez los electrones del nivel K de átomos de Neón rodeados de “huecos” en los niveles L. Hay que recordar que en mecánica cuántica un electrón y el “hueco” ocupado por un electrón se comporta de forma muy parecida. La observación de electrones de nivel K rodeados de “huecos” de nivel L confirma, como era de esperar, los resultados predichos por la mecánica cuántica. Este es el primer artículo importante que se obtiene en la fuente de rayos X coherente llamada Linac (Linac Coherent Light Source) en el Laboratorio Nacional SLAC (SLAC National Accelerator Laboratory) en California. Se han utilizado pulsos de rayos X ultraintensos (1018 W cm−2), ultracortos (1’5–0’6 nm) con un alto númeor de fotones (~105 fotones de rayos X por Å2). Gracias a estos pulsos tan extremos se ha logrado una rápida ejección de los electrones de átomos de Neón. Ajustando adecuadamente la energía se pueden fotoejectar todos los electrones del átomo. Un gran logro experimental, aunque se haya confirmado a la perfección la teoría (las predicciones para este problema dadas por la mecánica cuántica). Nos lo cuenta Justin Wark, “Atomic physics: X-ray laser peels and cores atoms,” Nature 466: 35–36, 01 July 2010, haciéndose eco del artículo técnico de L. Young et al., “Femtosecond electronic response of atoms to ultra-intense X-rays,” Nature 466: 56–61, 01 July 2010.
Este primer gran resultado del Linac del SLAC es sólo una prueba de concepto pero nos muestra las grandes posibilidades de este ultraláser de rayos X a la hora de explorar el mundo atómico y molecular. Es un primer paso hacia el proyecto emblemático de este Laboratorio Nacional, la reconstrucción tridimensional de moléculas de interés biológico que no se pueden cristalizar y que por tanto están fuera de las capacidades de las técnicas basadas en la difracción. Se espera que pronto se publicará la primera reconstrucción 3D de alguna proteína pequeña utilizando esta nueva técnica, solo al alcance de quienes tengan acceso a fuentes láser de rayos X ultraintensas, como Linac.
La sonoluminiscencia es un fenómeno físico que parece de ciencia ficción. Un tren de ultrasonidos aplicado a un líquido produce burbujas que implosionan emitiendo luz. El colapso de la burbuja produce en su interior temperaturas de decenas de miles de grados, a las que los electrones se separan de los núcleos de los átomos y se genera un plasma que emite la luz que se observa. ¿Qué temperatura máxima se puede alcanzar? Los resultados experimentales han medido temperaturas entre 15000 y 20000 grados. Un nuevo artículo publicado en Nature Physics confirma la formación de un plasma dentro de las burbujas que implosionan y además afirma que las temperaturas medidas en los experimentos corresponden a la temperatura superficial de la burbuja, sugiriendo que en su interior la temperatura podría ser muchísimo mayor. ¿Tanto como millones de grados como afirman algunos artículos teóricos? Los autores no se mojan al respecto. En mi opinión, no, no tanto, pero no soy experto. La sonoluminiscencia fue descubierta en 1934 y tuvo su momento de gloria en 2002, cuando se publicó un polémico artículo en la revista Science afirmando haber logrado la fusión (nuclear) gracias a la sonoluminiscencia. En lugar de utilizar un reactor de fusión por confinamiento inercial con láser, dicho artículo proponía utilizar ultrasonidos. La fusión requiere una temperatura de millones de grados, mil veces mayor que la que se observa en los experimentos de sonoluminiscencia. Pero en este nuevo artículo, David J. Flannigany Kenneth S. Suslick, ambos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, EEUU, afirman que las medidas experimentales de la temperatura máxima alcanzable por sonoluminiscencia miden la temperatura superficial de la burbuja que es muy inferior (no dicen cuanto) a la temperatura en el interior de la misma. En la revista Nature fueron muy críticos con Science por publicar el artículo de Taleyarkhan et al. sobre la fusión gracias a burbujas y ahora parece que dan su brazo a torcer y desde Nature Physics publican un artículo apoyando (más o menos) dichas ideas. Realmente curioso como se le da la vuelta a la tortilla. El artículo técnico es David J. Flannigan, Kenneth S. Suslick, “Inertially confined plasma in an imploding bubble,” Nature Physics, Published online: 27 June 2010. La fusión fría gracias a la sonoluminiscencia ha sido calificada por muchos como un fiasco. Lo sea o no, la generación de plasmas gracias a la sonoluminiscencia parece un tema de investigación muy interesante y este nuevo artículo nos sirve para volver a poner en el candelero la ciencia ficción de la sonoluminiscencia.
Si el río suena es porque piedras trae. Muchas grandes editoriales hacían oídos sordos a las revistas de acceso abierto, pero dado que las revistas de PLoS son todo un negocio viento en popa, no quieren dejar de apuntarse al carro. SpringerOpen todavía no ha anunciado cuanto cobrará por artículo publicado. Pero no será barato. Las revistas de acceso abierto yo no son la tabla de río de hace unos años y las revistas en papel ya no son verdes. El negocio de las publicaciones está adaptándose a los nuevos tiempos. El affair entre Nature y el consorcio de bibliotecas de las Universidades de California podría ser un precedente, ahora en época de vacas flacas (carta de unos, respuesta de otros).
La figura que abre esta entrada forma parte de un estudio publicado en PLoS ONE y muestra que aproximadamente el 20% de todos los artículos científicos publicados en 2008 tienen una copia de acceso gratuito en la web (en las páginas web de los autores, servidores como ArXiv y en revistas de acceso abierto). Bo-Christer Björk y sus colegas de la Facultad de Económicas de Hanken, en Helsinki, Finlandia, han comprobado a mano la disponibilidad gratis en la web de 1837 artículos seleccionados aleatoriamente en la base de datos Scopus de la editorial Elsevier. Sólo el 8’5% están disponibles gratis en la página web de la revista correspondiente, el 11’9% están disponibles en las páginas web de los autores o de su institución. La mayoría, el 43%, están disponibles en servidores de manuscritos, como ArXiv o PubMed. El campo con más artículos gratis son las Ciencias de la Tierra (un 33% gratis) y el que menos la Química (solo el 13%). Como nos cuenta Richard Van Noorden en “One fifth of 2008′s research papers now open access,” The Great Beyond, June 25, 2010.
El LHC del CERN está arrancando mejor de lo esperado, pero sigue calentando motores y está aún muy lejos de lo que su competidor, el Tevatrón del Fermilab, en Chicago, EEUU, está logrando a pleno rendimiento. El número total de colisiones (a 7 TeV) logradas en el LHC desde el 30 marzo, ahora unos 30 nb-1, es obtenido en pocos minutos (pero con colisiones a 2 TeV) en el Tevatrón, cuya luminosidad instantánea 3-4 x 1032cm-2s-1, es casi 1000 veces mayor que el récord alcanzado este fin de semana pasado en el LHC (5 × 1029cm-2s-1). El comité científico que gestiona el Tevatrón va a pedir al gobierno de los EEUU una extensión de 3 años para la vida de su colisionador, que estaba planificado que dejara de funcionar en enero de 2012 (tras haber acumulado unos 10 fb-1 de colisiones). Gracias a dicha extensión de 3 años, si el gobierno la concede, podrán acumular hasta 20 fb-1 de colisiones para enero de 2015. Nos lo cuenta Peter Woit, “LHC vs. Tevatron Update,” Not Even Wrong, June 28th, 2010.
Al grano, A. Garrett Lisi, “An Explicit Embedding of Gravity and the Standard Model in E8,” ArXiv, 25 Jun 2010. El año pasado Distler y Garibaldi publicaron un artículo que demostraba que la teoría de gran unificación de Garrett Lisi basada en E8 que proclamaba incluir la gravedad y todo el modelo estándar en realidad era un fiasco, pues no podía incluir fermiones quirales y la Naturaleza presenta tres generaciones de fermiones quirales (12 partículas). Es decir, la teoría no tenía nada que ver con la realidad que conocemos. El nuevo artículo trata de arreglar este problema y da un paso de gigante en dicha dirección, según como se mire. El nuevo artículo utiliza una nueva descomposición del grupo E8 (ver más abajo) que tras 12 páginas de teoría de grupos le permite obtener una generación de fermiones quirales, junto a sus partículas espejo (para que la teoría final sea no quiral). Garrett asume que las partículas espejo tienen una masa muy grande y no son observables. Muy bien, pero faltan dos generaciones. De hecho, el artículo de Distler y Garibaldi mostraba como, por un procedimiento similar, pero no el mismo que ahora usa Garrett, obtener dos generaciones quirales (eso sí, también con partículas espejo). El problema es que según Distler y Garibaldi, y Lisi todavía no ha podido llevarles la contraria a estos expertos en teoría de grupos, es imposible obtener tres generaciones de partículas quirales (y sus correspondientes partículas espejo). ¿Logrará algún día Lisi sacarse del sombrero tres generaciones de partículas quirales cuando los expertos dicen que es imposible? Los que quieran más detalles técnicos disfrutarán con el artículo del propio Distler, “Crib Notes,” Musings, June 27, 2010. Los que quieran algo muy divulgativo en la línea de “corear” los logros de Lisi puede que disfruten con Tommaso Dorigo, “Garrett Lisi’s New E8 Paper,” A Quantum Diaries Survivor, June 28th 2010 (traducido por Kanijo, 29 Jun 2010). Y los que quieran una crítica ácida, que estén a atentos a Lubos Motl, The Reference Frame, que todavía no la ha escrito pero que pronto lo hará, supongo.
Resumiendo mucho, el modelo estándar de las partículas elementales explica las fuerzas fundamentales de la Naturaleza gracias a simetrías (locales) entre los estados de las partículas elementales. Está constintuido por una teoría de simetría (gauge) pura para la fuerza fuerte, la cromodinámica cuántica, basada en un grupo SU(3) asociado a las partículas con carga de color (los quarks y los gluones), y por una teoría de simetría quiral para la fuerza electrodébil, la unificación del electromagnetismo y la fuerza nuclear débil, basada en el producto SU(2)L×U(1)Y. La fuerza débil es quiral, viola la simetría de paridad (P) o de reflexión en el espejo. Todos los fermiones tienen helicidad que puede ser hacia la izquierda (L) o hacia la derecha (R). El grupo SU(2) sólo actúa sobre la componente de helicidad izquierda (de ahí la L como subíndice). La simetría U(1) actúa sobre ambas helicidades (Y corresponde a la hipercarga). La quiralidad del modelo estándar es una de sus propiedades más características y que impone más dificultades a la hora de construir una gran unificación que lo incluya como caso particular. El modelo estándar puede ser completado con la gravedad de Einstein, que desde el punto de vista de la teoría de grupos corresponde a la invarianza local ante el grupo de Poincaré, cuyo recubridor universal es el grupo SL(2,C) que es isomorfo al grupo de espín Spin(1,3). Este grupo actúa sobre todas las partículas. En las teorías de gran unificación (GUT) se introduce un grupo de simetría suficientemente grande para incluir todos estos grupos de simetría y pueden incluir también al grupo de Poincaré, en cuyo caso se les suele llamar graviGUT.
En la teoría excepcionalmente simple de Garrett Lisi se selecciona el grupo excepcional E8, un grupo enorme, para construir una teoría de gran unificación (graviGUT) que contiene el producto de grupos de simetría SU(3)×SU(2)×U(1)×Spin(3,1). Todo parece encajar a la perfección si nos olvidamos de que incluir SU(2) no es lo mismo que incluir SU(2)L, es decir, hay que incorporar la quiralidad en la teoría (la violación de la simetría de paridad P o del espejo). No es fácil lograrlo. Garrett Lisi en su último artículo toma una idea ya presentada por Distler y Garibaldi en el suyo, aprovechar que el producto de grupos Spin(10)×SL(2,C) contiene una representación real de E8 como grupo de cuaterniones. Utilizando este hecho logra explicar una generación de fermiones (el resto de las partículas en la teoría son bosones) con masa nula. La teoría no es quiral, pero si se introduce un mecanismo de ruptura de la simetría se puede lograr que las partículas con helicidad izquierda adquieren una masa muy pequeña comparada con la masa que adquieren las partículas con helicidad derecha (a estas partículas de gran masa se les suele llamar partículas o fermiones espejo). Tras 12 páginas de teoría de grupos, Garrett Lisi afirma que esta posibilidad permite introducir la quiralidad en su teoría. ¿Cómo se rompe exactamente esta simetría? Lisi no nos indica cómo se puede lograr, quizás sea cuestión de tiempo y de alarde técnico. Ahora bien, el modelo estándar contiene tres generaciones de partículas quirales. En el artículo de Distler y Garibaldi se afirmaba que utilizando este tipo de descomposiciones (pasar de la forma real no compacta de E8 a una forma compleja adecuada) se podían obtener hasta dos generaciones quirales, pero que es matemáticamente imposible obtener tres generaciones quirales (o más). Una demostración matemática tiene eso. Es así de rotunda en sus afirmaciones. Si 1+1=2, no puede ser de otra forma.
¿Podrá algún día Lisi descubrir una sutileza en el análisis de Distler y Garibaldi que le permita obtener tres generaciones de partículas quirales en su teoría? Todavía una pregunta sin respuesta, lo único que podemos decir es que tendrá que trabajar bastante para lograrlo. Sería un gran paso hacia la gloria, pero su teoría también tiene muchos otros problemas técnicos (no tiene mecanismo de ruptura de la simetría, no tiene versión cuántica, etc.) Ahora que está tan de moda el bosón de Higgs hay que recordar que la teoría de Lisi no incluye a los bosones de Higgs, no porque su teoría no los requiera (él mismo afirma que los necesita), sino porque Lisi no sabe cómo rellenar los detalles técnicos para obtenerlos (serán necesarios varios bosones de Higgs y los detalles no son nada sencillos).
Garrett Lisi tiene ángel, es un rayo de luz que nos ilumina a todos con su sabiduría. Un punto de marketing que le viene de escándalo a la física teórica. Siempre acompaña sus artículos con gráficos y animaciones de gran interés para el público en general (y de ningún interés para los especialistas). Os recomiendo jugar a explorar el mundo de las partículas elementales desde el prisma de Garrett Lisi con su juego “Elementary Particle Explorer!” Seguro que lo disfrutáis (aunque no os enteréis de la misa ni la mitad) y os sentiréis surfeando el espacio de las partículas elementales hipotéticas de Lisi, cual Garrett surfea las olas con su tabla.
Una noticia de la BBC [visto en Menéame] nos relata que este fin de semana se ha obtenido un nuevo récord de luminosidad en el LHC, ni más ni menos que 0.5×1030 cm-2. Muchos medios y blogs se han hecho eco de esta gran noticia, p.ej. “La ‘máquina del Big Bang’ pulveriza su récord de colisiones por segundo,” El Mundo, 28/06/2010. Sin lugar a dudas es una gran noticia cumplir con los objetivos. Si miráis en la tabla que aparece en la entrada “El presente y el futuro del LHC del CERN,” 16 Junio 2010, podréis observar que para la primera semana de julio se quería alcanzar 5.1×1029 cm-2. Es decir, se ha logrado lo que estaba estipulado lograr. Para el próximo fin de semana se logrará alcanzar una luminosidad instantánea de 1.0×1030 cm-2. Si todo va bien. ¿Volverá a ser noticia el LHC en la BBC, El Mundo, y en todos los medios? Desde este blog nos alegrará que así sea.
La cuestión clave no es si se van a cumplir los planes estipulados a principios de año. La cuestión clave es si se va a mantener el LHC funcionando de seguido durante varias semanas para permitir a los experimentos CMS y ATLAS obtener suficientes colisiones para detectar el primer quark top en Europa. Steven Myers se lo prometió a Guido y a Fabiola, y una promesa es una deuda. La cuestión es si queremos presenciar el primer (evento candidato a) quark top (o sea, un par quark-antiquark top) en Europa antes o después del verano. A muchos nos gustaría que fuera antes de agosto. Eso sí que será una gran noticia para todos los medios. ¿Qué pasará? Id frotando vuestras bolitas mágicas…
Cada vez que hablo en este blog de la viuda más famosa, Lynn Margulis, muchos lectores se llevan las manos a la cabeza. Como si les tocara los co….. Lynn está fuera de toda duda como microbióloga, pero ello no quita que le encante escribir artículos polémicos. En lugar de investigar algo por su cuenta y encontrar pruebas no refutables de sus afirmaciones, aprovecha su fama para polemizar y solicitar a los demás que hagan el trabajo por ella. Pocos recogen el guante y sus artículos polémicos se limitan a noticia en los medios y punto. Una pena.
¿Habéis leído la entrevista que le ha hecho Xavier Pujol Gebellí para la SEBBM? Seguro que sí. Habréis disfrutado de Lynn Margulis, “La simbiogénesis es la fuente de innovación en la evolución,” Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular 160: 26-29, junio 2009. Os extraigo un par de frases a los remolones sin dejar de recomendar a todos la lectura de dicho artículo (gratis en la web).
“No hemos encontrado una relación causal documentada entre VIH y sida. El sida es un síndrome y tiene síntomas que coinciden con otras enfermedades, por lo que es muy posible que se hayan registrado como sida casos que en realidad corresponden a otra patología. Yo no sé nada de inmunología. Pero no he sido capaz de dar con una sola publicación que nos pruebe de una manera satisfactoria a nosotros, los microbiólogos, que exista una correlación completa de que HIV sea el responsable de la enfermedad. Parece como si desde que existe el sida, la sífilis, enfermedad con la que comparte muchos de los síntomas, haya desaparecido por completo. Las pruebas detectan el virus, porqué está ahí, pero nadie ha demostrado todavía que sea la razón causal. Y no digo que sífilis sea sida, digo que hay una gran correlación entre las dos enfermedades y sus respectivos síntomas.“
¿Por qué hablar de Lynn Margulis si sé que a mis lectores no les gusta que hable de ella? Porque acabo de leer el artículo “La paradoja del negacionista,” Kurioso, 25 junio de 2010, y no he podido resistirme a dejar un comentario sobre Lynn Margulis. No he podido, lo siento, querido lector y me he sentido obligado a contarlo aquí en mi propio blog. Sé que la mayoría de mis lectores leen con devoción a Kurioso y si me leen allí y no aquí lo mismo piensan que les estoy tocando los co…..
¡Ah! ¿Qué tú no lees a Kuriso? Como diría mi hijo: ¡no me lo puedo creer! Repito aquí parte del comentario, que con toda seguridad ya has leído.
“Kurioso, entre los negacionistas de la relación VIH y SIDA has olvidado mencionar a la más famosa, mujer polémica donde las haya y mujer respetada por un cierto halo de censura en muchos medios (en wikipedia como digas ciertas cosas de ella, que ella misma publica en artículos científicos de fácil acceso, rápidamente los censores los borran). Por supuesto, has olvidado, a la viuda más famosa, a Lynn Margulis. Margulis propone que el SIDA es un tipo de SÍFILIS en su artículo técnico Lynn Margulis et al., “Spirochete round bodies Syphilis, Lyme disease & AIDS: Resurgence of “the great imitator”?,” Symbiosis (revista editada por Springer) 47: 51-58, febrero de 2009. ¿Por qué no se encuentra una vacuna? Porque una espiroqueta es la responsable del SIDA de transmisión sexual y buscar una vacuna estudiando el virus VIH, según ella, es como matar moscas a cañonazos.”
“We posit that the spirochete disease syphilis persists in the human population where its signs and symptoms may be overlooked or misinterpreted for those of AIDS.
Since the research group of Luc Montagnier first described LAV “virus-like particles” (later called “HIV-1″) from “Patient I”, a close connection has been shown between AIDS and a history of syphilis in multi-partner men. “Patient 1″ sought medical consultation for swollen lymph nodes, muscle weakness without fever or weight loss, and for episodes of gonorrhea. He did not have AIDS. He had been previously treated for syphilis, but was he cured?
Is it possible that the narrow focus on “HIV as the cause of AIDS”, an example of scientific “misplaced concreteness” typical in explanation of evolution, has facilitated missed diagnosis of syphilis? Contrary to the statements on many official government and medical websites that “syphilis is easily curable by antibiotics”, the disease is often refractory to antibiotic and other treatments except perhaps in very early imnunoresponsive stages.
Numerous inconsistencies have been noted in HIV epidemiology between the various risk groups. Marked differences in both expression and progression of HIV disease between the sexually and non-sexually acquired forms have been reported. We urge investigation into the extent to which undetected latent syphilis overlaps with AIDS.
To date, all attempts to produce an effective HIV vaccine have failed. Anthony S. Fauci, head of the National Institute of Allergy and Infectious Diseases that sponsored the trial, comments, “There is something very, very peculiar going on in the vaccine trials …. We’ve got to rethink these things”.”
Algunos lectores ya habrán dedicido dejar de leer este blog, porque no les gusta que les toquen los co….. Para los que continuéis siendo seguidores del mismo os hago una pregunta, solo una pregunta. Si detectar una espiroqueta (longitud entre 0’005 y 0’5 mm) en una muestra de sangre es trivial comparado con detectar un retrovirus (diámetro de 0’0001 mm), ¿por qué no detectan espiroquetas en todos los análisis de sangre que dan positivo a anticuerpos del VIH? Obviamente, nadie busca una anaconda cuando entra a un gallinero y obviamente, si hay alguna, nadie la ve.
La imagen astronómica del día, hoy, nos presenta el espectro solar (obtenido en el Observatorio Solar McMath-Pierce) y nos indica que la mayoría de las líneas espectrales de absorción han sido identificadas, pero no todas. ¿Por qué no han sido identificadas todas las líneas espectrales de absorción? Porque no han sido calculadas aún y además la mayoría de los cálculos asumen un estado de equilibrio termodinámico local lo que falsea la comparación entre teoría y observación. La mecánica cuántica permite calcular, a priori, las líneas espectrales de los átomos y moléculas que componen la atmósfera solar a cualquier temperatura, pero el cálculo no es fácil. Estos cálculos cuánticos son muy complicados y requieren el uso de aproximaciones semiclásicas que pueden falsear ciertos resultados (líneas hiperfinas, por ejemplo). Por ello hay varios elementos atómicos pesados con líneas espectrales que tienen probabilidades de transición todavía inciertas. Aunque se han registrado mejoras notables en este sentido en los últimos años, el espectro de absorción del sol contiene muchas líneas que corresponden a elementos atómicos y pequeñas moléculas en un estado fuera del equilibrio termodinámico local para el que todavía no se han obtenido los cálculos correspondientes utilizando la mecánica cuántica. No quiero que nadie se lleve a engaño, aún así, hoy en día conocemos muy bien la composición del sol (ver figura y tabla más abajo). Si alguno sigue el último enlace en la imagen astronómica del día al artículo de S.O. Kastner, “New and Alternative Line Identifications in Solar Chromospheric and Photospheric Spectra,” Astrophysical Journal Supplement 100: 473-486, oct. 1995, se puede llevar una falsa imagen de la situación. Sus tablas llenas de puntitos (lugares vacíos) y sus interrogaciones (?) en muchos elementos no significan que dichas líneas de absorción no sean conocidas (o lo fueran en 1995). No os equivoquéis. Significa que la identificación alternativa del autor no es aplicable a dichas líneas. Hay muchas líneas no identificadas, pero no son todas las que aparecen en dicho artículo. Un artículo mucho más reciente sobre estos lares es el estupendo artículo de los grandes especialistas Martin Asplund, Nicolas Grevesse, A. Jacques Sauval y Pat Scott, “The Chemical Composition of the Sun,” Annual Review of Astronomy and Astrophysics 47: 481-522, September 2009 (de donde he extraído la tabla y la figura de más abajo). Por cierto, para los que no lo sepan, Nicolas Grevesse es autor de un artículo en 1989 sobre la composición química solar citado en el ISI WOS nada menos que 5730 veces y otro de 1998 citado 1314 veces. Para los aficionados a convertir a un autor en un número, el índice-h de Nicolas es 32 (sólo el ISI WOS).
PS (29 jun 2010): Como nuestro lector Iñigo ha notado, las unidades en esta tabla no están nada claras y requieren una aclaración (son unidades estándares en este campo pero fuera del campo pocos las conocen). Así que os incluyo la aclaración (en inglés) de los propios autores. Gracias, Iñigo.
Kaká, el robot y los Dres. Harland y Passmore de la Universidad de Loughborough, G.B.
Rojas tendrán las orejas los ingenieros de la Universidad de Loughborough, Reino Unido, que han diseñado el balón Jabulani, oficial en la Copa Mundial de la FIFA en Sudáfrica. Todo el mundo habla mal de ellos. Son los ingenieros más odiados del mundo. No sólo lo odian los italianos y los franceses, también los brasileños, los españoles, … Los porteros son los peor parados, pero “darle efecto” es imposible para los delanteros, excepto para los alemanes que la probaron en algunos partidos de la última Bundesliga. Un balón vivo, un balón terrible, un balón imprevisible, al que los jugadores no podrán acostumbrase en unos pocos partidos. La FIFA reconoce problemas con el balón Jabulani. Ya era hora. ¿Por qué está dando problemas un balón científicamente tan perfecto? Porque los jugadores no están acostumbrados, tienen que reaprender a jugar con el nuevo balón. En el fútbol profesional algunos disparos son imposibles y requieren un “toque mágico” que el más mínimo cambio en la aerodinámica del balón impide. Además, un balón tan esférico se le resbala de las manos a los porteros. Una pena, ya que los únicos que salen perdiendo de todos estos temas son los científicos y los ingenieros, que vuelven a estar por los suelos en todas las conversaciones de café, en España y en el resto del mundo. Ya nos lo contó James Dacey, “Players attack aerodynamics of the World Cup ball,” PhysicsWorld.com, Jun 9, 2010. Porque ciertos disparos violan las leyes de la física, en el vacío, ya que requieren condiciones meteorológicas adecuadas, como también nos contó James Dacey, “Brazilian wundergoal revisited,” PhysicsWorld.com,Jun 8, 2010. La física del fútbol no tiene todas las respuestas, como nos contaron Takeshi Asal, Takao Akatsuka y Steve Haake, “The physics of football,” PhysicsWorld.com,Jun 1, 1998. Pero la física nos ayuda a entender las pésimas decisiones de las autoridades, que meten la pata excusándose en ingenieros y científicos, porque tratan de favorecer a ciertas empresas que utilizan prácticaspocoortodoxas.
Proceso de fabricación del nuevo balón (el vídeo tarda en descargar, así que tranquilidad).
Un balón perfecto, un 5% más rápido, más fiable, más predecible, diseñado gracias a los disparos de un robot automático en un túnel de viento. Un balón diseñado para reducir la resistencia aerodinámica en vuelo gracias a un menor número de costuras que permite minimizar la estela de remolinos turbulentos que cualquier ligerísima imperfección en el balón introduce. Obviamente, hay costuras, pero han sido diseñadas al milímetro. Tanto el ancho de la ranura, su profundidad y su forma han sido estudiadas para lograr el mejor disparo posible. La más alta tecnología puesta en juego para un deporte de masas.
Pero el nuevo balón no ha sido bien recibido por los jugadores, que afirman que para ellos, pobres humanos, Jabulani es menos predecible que los balones convencionales. Los jugadores tienen que reaprender su juego, descubrir todas las oportunidades que les ofrece el nuevo balón, pero hacerlo durante un mundial es una puñalada trapera de la FIFA. Los jugadores y especialmente los porteros y los delanteros son muy sensibles a cualquier cambio en la tecnología del balón. Si el balón hubiera sido introducido hace dos años en todas las ligas profesionales, ahora los mejores jugadores del mundo jugarían con el mejor balón del mundo como todos los aficionados se merecen. Este mundial promete sorpresas. Quien sabe, quizás España gane y Brasil no llegue a semifinales. La culpa la tendrá el balón. La culpa, como siempre, la tendrán los ingenieros y los científicos que lo han diseñado. No le pongas un nuevo traje al emperador… o se mofarán de él.
La mecánica y la aerodinámica de un disparo de falta ha sido
Las grandes figuras de fútbol son capaces de lanzar a puerta, a balón parado, con barrera incluida, logrando una curvatura de la trayectoria del esférico que esquiva la barrera y engaña al portero. La física del disparo es elemental, gracias al efecto Magnus. Sin embargo, la ejecución precisa del disparo requiere una maestría al alcance sólo de los jugadores de élite. Hay disparos irrepetibles y dichos disparos son una buena excusa, como cualquier otra, para estudiar la física del disparo, el efecto de la resistencia aerodinámica, el número de Reynolds y la fuerza de Magnus (debida a la rotación del balón). La física ha sido discutida muchas veces, pero durante este Mundial todos los profesores de física deberían aprovechar que el artículo de Gren Ireson (por ende de la Universidad de Loughborough), “Beckham as physicist?,” Physics Education 36: 10-13, 2001, es de acceso gratuito para todos. Sólo será gratis durante este Mundial. Al finalizar, la editorial IOP dejará de ofrecerlo gratis.
“To coincide with the 2010 World Cup, IOP Publishing has created a collection of football related articles. These papers are from a variety of IOP Publishing hosted journals and are free to read throughout the World Cup.” Listado de artículos gratis en IOP.
Entre los artículos ofrecidos gratuitamente destaca otro de la Universidad creadora de Jabulani, que presenta una técnica de reconocimiento de imágenes para la reconstrucción de la trayectoria y orientación (“rotación”) de un balón en vuelo a partir de cámaras de vídeo. El método utiliza algoritmos genéticos. Lo más difícil, obviamente, es determinar la orientación exacta del balón. Para ello los investigadores han coloreado cada hexágono y pentágono del balón de tal forma que visto el balón desde cualquier ángulo posible el patrón de colores observado sea siempre diferente y característico de dicha orientación. Es un método realmente ingenioso. Un artículo curioso que nos muestra el gran número de sutilezas técnicas que requiere el análisis de algo aparentemente tan simple como un vídeo de la trayectoria de un esférico tras ser disparado. Os recomiendo la lectura del artículo de Paul Neilson, Roy Jones, David Kerr y Chris Sumpter, “An image recognition system for the measurement of soccer ball spin characteristics,” Meas. Sci. Technol. 15: 2239-2247, 2004 [aprovechad que es gratis durante el mundial].
¡Ah! Por cierto, como es obvio muchos de los artículos que ahora están gratis en la web de IOP también los podéis encontrar gratis en las páginas de los propios autores.
Más artículos de fútbol en este blog (haberlos, haylos):
¿Cuál es el artículo técnico? Obviamente ya lo sabrás (o lo habrás leído): Jordi Duch, Joshua S. Waitzman, Luís A. Nunes Amaral, “Quantifying the Performance of Individual Players in a Team Activity,” PLoS ONE, June 16, 2010. El artículo se centra en la copa de Europa de 2008, pero los autores han aplicado su algoritmo, la duda ofende, al mundial de fútbol de Sudáfrica. Ambos resultados los tenéis en una página web FootBaller-Rating.com que promete estar activa para futuros campeonatos (y supongo que en el intríngulis mejorarán el algoritmo).
No quisiera dejar de mencionar que PLoS ONE (Public Library of Science One) es una revista de Pay Per Publish. Cuesta 1350 dólares publicar un artículo en PLoS ONE. No es caro, pero tampoco es barato. Lo bueno es que este año ya tiene índice de impacto, 4’351, en el primer cuartil de la categoría de Biología. Ciertamente es una revista bastante citada (sus autocitas sólo representan el 8% del total, con lo que sin autocitas su índice de impacto bajaría a 4’0). Sin embargo, esta revista es todo un coladero. El 70% de los manuscritos enviados son aceptados para publicación. Un congreso internacional con esta tasa de artículos aceptados se considera un timo (un negocio). Normalmente, los congresos internacionales de calidad tienen tasas de aceptación inferiores al 40% y las revistas internacionales más prestigiosas por debajo del 20%. Sin lugar a dudas PLoS ONE es todo un buen negocio. ¿Pero no lo son todas las revistas internacionales? Lo más caro, investigar y escribir los artículos, les sale gratis. Más información sobre este asunto en, como no, Philip Davis, “PLoS ONE: Is a High Impact Factor a Blessing or a Curse?,” The Scholarly Kitchen, Jun 21, 2010. También en Hank Campbell, “Open Access And Good Citations: The PLoS Factor,” Science 2.0, Scientific Blogging, June 22nd 2010.
[Por los gritos de la gente, España 2 - Chile 0].
La ciencia es un negocio, las publicaciones científicas son un negocio y la medidas de la calidad de las revistas son otro gran negocio. Recientemente en Nature dedicaron un artículo a las métricas bibliométricas, su importancia y los problemas asociados a su abuso: Alison Abbott, David Cyranoski, Nicola Jones, Brendan Maher, Quirin Schiermeier, Richard Van Noorden, “Metrics: Do metrics matter?,” News Feature, Nature 465: 860-862, 16 June 2010 [el acceso al artículo es gratuito]. En España se dice que “hecha la ley, hecha la trampa.” Cualquier tipo de medida de la calidad científica, que no sea la lectura detallada de los artículos más relevantes del investigador y una entrevista con él para chequear que realmente es el autor de dichas publicaciones, está sujeta a la “ingeniería del curriculum vitae.” Un ejemplo típico es el número de publicaciones. En España para acreditarse a profesor funcionario hay un número de publicaciones fijado a nivel nacional que garantiza la máxima puntuación por publicaciones en el apartado correspondiente; más publicaciones no aportan más puntos, en dicho apartado. Muchos investigadores, en lugar de concentrarse en publicar artículos de calidad, dedican sus esfuerzos a maximizar su número de publicaciones. Publicar, republicar y rerrepublicar lo mismo una y otra vez, en revistas diferentes y con envíos relativamente simultáneos en el tiempo para que ningún revisor se de cuenta y no los eche para atrás. Hoy en día, desgraciadamente, muy habitual. O grupos de investigadores que firman todos los artículos de todos, maximizando el número de publicaciones, aunque en muchas de ellas ni se hayan leído el título del artículo. Y no exagero, muchas universidades españolas tienen sistemas informáticos que imprimen el CV en formato oficial a partir de las publicaciones de uno incluidas en una base de datos. Así que le imprimen a uno el CV sin que uno tenga que preocuparse de incluir los artículos que uno mismo ha firmado (si los ha introducido otro coautor). Hay muchos investigadores a quienes les lees un título de uno de sus artículos y son incapaces de saber si es suyo o no (y no digamos ya lo que se supone que ellos han contribuido a dicho artículo).
Una encuesta realizada por Nature a 150 investigadores sobre qué les parecen las métricas bibliométricas nos ofrece pocas sorpresas, pero hay que recordar que lo conocido, por conocido, no debe de ser callado. Alrededor del 70% de los científicos creen (saben) que las métricas se utilizan en la toma de decisiones para contratar a nuevos investigadores y para promocionar a los investigadores. Más del 63% de los investigadores no está satisfecho con cómo se usan las métricas en su universidad. Un gran descontento… [dice mi mujer que Chile ha marcado, luego España 2 - Chile 1, y que tenemos que cenar...].
PS: tras cenar y con gin tonic con pepino (en lugar de limón) en la mano me he enterado que no hubo más goles y que al final ambos clasificados para la siguiente ronda, España contra Portugal y Chile contra Brasil. Cosas del mundial. Amaral estará contento, los 4 primeros en su clasificación, Brasil, Argentina, España y Alemania, han pasado de ronda (acabo de comprobarlo, para no equivocarme). Suerte a todos…
PS (26 jun. 2010): al segundo y último gin tonic, además del pepino, le añadí unas gotas de Angostura…
La mayoría de los mamíferos pueden nadar, por ejemplo, los elefantes son grandes nadadores y hasta un murciélago puede alcanzar la orilla si por un casual cae en un río. ¿Pueden nadar las jirafas? Ningún científico ha visto a una jirafa (Giraffa camelopardalis) hacerlo y no parece cómodo izar una por los aires y soltarla en una piscina para hacer el experimento. Con sus largas patas, su enorme cuello y la torpeza que aparentan nos parece imposible que puedan nadar. Sin embargo, un modelo por ordenador parece indicar que las jirafas sí pueden nadar, torpemente, pero pueden hacerlo, según los paleontólogos Donald Henderson, Canadá, y Darren Naish, U.K. Han estudiado modelos por ordenador de la flotabilidad de un caballo y una jirafa. Los resultados para un caballo se parecen mucho a los documentados por los etólogos para caballos de verdad, luego los autores confían en que los resultados para la jirafa también lo sean. Como muestra la figura, la jirafa puede flotar, siempre que la profundidad del agua sea superior a 2’8 metros (para el modelo utilizado). La jirafa puede nadar, no sin dificultades, ya que la posición de su cuello le permite respirar, aunque es una postura incómoda. Con convulsiones de su cuerpo y movimientos de sus patas, indican los autores del estudio, podría acercarse a la orilla y salvar su vida caso de que fuera necesario. El artículo técnico es Donald M. Henderson, Darren Naish, “Predicting the buoyancy, equilibrium and potential swimming ability of giraffes by computational analysis,” Journal of Theoretical Biology 265: 151-159, 21 July 2010.
Los psicólogos estudian el comportamiento humano gracias a estudios experimentales que utilizan como cobayas, normalmente, jóvenes universitarios de países desarrollados que ofrecen sus servicios a cambio de cierta retribución. Los resultados de dichos experimentos podrían estar sesgados porque los universitarios son bichos raros (weirds) y no representan a una persona psicológicamente normal (un humano promedio). Al menos así lo afirma un polémico artículo publicado en Behavioral and Brain Sciences escrito por el antropólogo Joseph Henrich y los psicólogos Steven Heine y Ara Norenzayan, todos de la Universidad de British Columbia, en Canadá, titulado ”Beyond WEIRD: Towards a broad-based behavioral science.” Nos lo cuenta Dan Jones, “Psychology: A WEIRD View of Human Nature Skews Psychologists’ Studies,” Science 328: 1627, 25 June 2010.
Utilizar a estudiantes universitarios de países desarrollados como cobayas crea una falsa imagen del comportamiento humano. Los autores interpretan la palabra WEIRD (raro en inglés) como las siglas que corresponden a las iniciales de las palabras Western, Educated, Industrialized, Rich, y Democratic, es decir, corresponde a jóvenes con una cultura occidental, buena educación, de países industrializados, ricos y democráticos. Muchos psicólogos extrapolan sus resultados experimentales sobre el comportamiento humano obtenidos con jóvenes WEIRD a todos los humanos. Sin embargo, los estudios que se repiten en países con culturas muy diferentes a la nuestra muchas veces obtienen resultados completamente diferentes.
Un estudio desarrollado en 2008 por Jeffrey Arnett de la Universidad deClark, en Worcester, Massachusetts, publicado en la revista American Psychologist, demostró que en las seis revistas más prestigiosas en psicología, el 68% de los estudios publicados entre 2003 y 2007 utilizaban como sujetos de estudio a norteamericanos, el 27% a británicos, canadienses, australianos, neozelandeses o europeos. En los estudios norteamericanos el 67% de los sujetos eran jóvenes universitarios y en los demás la cifra alcanza el 80%. En total estimaron que los WEIRD corresponden a casi el 96% de los cobayas humanos en los experimentos.
“Not only do psychologists use WEIRD people,they also use weird, highly artificial experiments,” NicolasBaumard, antropólogo de la Universidad de Oxford, U.K.
Por ejemplo, los resultados de un test sobre la ilusión visual de Müller-Lyer son fuertemente dependientes de la edad del sujeto y de su cultura. Qué línea te parece a tí más larga, la A o la B. Obviamente, la B. ¿Cuánto más larga te parece? Seguramente dirás que un 10%, más o menos, más larga. Sin embargo, esta respuesta, como indica la figura de la derecha depende fuertemente de la cultura del sujeto estudiado. Curioso.
Obviamente, no habría problema si los WEIRD correspondieran a un humano medio, sin embargo, muchos estudios parecen indicar que no es así. Las diferencias interculturales observadas quizás no sólo sean debidas a que los sujetos estudiados son WEIRD, sino que también los propios psicólogos que diseñan y dirigen dichos estudios también lo son. Henrich, Heine y Norenzayan recomiendan que se contextualicen adecuadamente los resultados de los estudios y que se interpreten teniendo en cuenta que todos los estudios no se pueden generalizar a la humanidad en su conjunto.
Los psicólogos utilizan la estadística para sus estudios y la estadística es la rama de las matemáticas en la que los resultados son más difíciles de interpretar, así que no no es raro que muchos resultados publicados en revistas de psicología estén sesgados. Si en física de partículas elementales lo están, como no lo van a estar en antropología, psicología y ecología humana.
PS (30 junio 2010): En Nature también nos cuentan (en tercera persona) esta noticia los mismísimos autores del artículo original, Joseph Henrich, Steven J. Heine, Ara Norenzayan, “Most people are not WEIRD,” Nature 466: 29, 01 July 2010. ¡Cosas de Nature! Por publicar en Nature hasta publicar un comentario sobre un artículo propio publicado en otra revista… si lo aceptan que no quede.
Lo que caracteriza a una revista de alto índice de impacto, como Nature Physics, es la baja tasa de aceptación de artículos: sólo el 10% de los artículos enviados acaban siendo publicados. Más aún, el 70% de los artículos ni siquiera pasan por revisores externos, siendo rechazados directamente por los editores de la revista. Y no son rechazados porque sean malos, sino porque así tiene que ser para que la revista tenga un alto índice de impacto. Un artículo publicado en Nature Physics tiene que ser un artículo que llame la atención. Bueno, en realidad el editor principal afirma que además de llamar la atención tiene que provocar un impacto a largo plazo y ser de importancia fundamental. Lo dicho, que los medios y blogs como éste se hagan eco de dicho artículo. Os recomiendo el Editorial, “Leave to appeal,” Nature Physics 6: 395 (2010). Al grano. ¿Por qué un barco sin motor …? Gracias a la difusión.
Atrévete y haz el experimento en tu propia casa. Hay que tener paciencia, eso sí. Coloca un barco de juguete en un baño ancho con agua (dulce) y ponte a esperar. Espera 24 horas. El barco no se habrá movido (a menos que hayas soplado sin querer o generado una corriente de aire en la habitación). Ahora bien, coloca el mismo barco de juguete en un baño ancho con agua salada y ponte a esperar. Observarás que el barco se mueve. Espontáneamente, sin motor alguno, sin perturbación exterior, el barco mágicamente se mueve. Para estar seguro de que no has introducido perturbaciones externas en el barco debido a que te has puesto a observar el barco mientras se mueve, lo mejor es que repitas el experimento pero lo abandones a su suerte durante 24 horas. Al retornar verás que el barco ya no estaba donde debía sino que se habrá movido. Por qué. Por la difusión. Cómo es posible si la difusión es un proceso que no puede generar trabajo útil según la termodinámica. La razón es que el agua salada tiene un gradiente vertical de densidad y el fondo del barco tiene forma de cuña. Se produce un flujo por difusión, muy lento, pero suficiente como para mover el barco. Cual René Lavand, la difusión no lo puede hacer más lento, … más lento imposible, … pero Eppur si muove. Nos lo cuenta Michael A. Page, “Fluid dynamics: Propelled by diffusion,” News and Views, Nature Physics, Published online 20 June 2010, que se hace eco del artículo técnico de Michael R. Allshouse, Michael F. Barad, Thomas Peacock, “Propulsion generated by diffusion-driven flow,” Nature Physics, Published online 20 June 2010. ¡Ah! que no quieres repetir el experimento en casa. Bueno pues descarga el vídeo de los autores y observa el experimento con tus propios ojos (el vídeo [9'69 Mb] te condensa en 15 segundos el movimiento observado durante 12 horas).
El flujo inducido por la flotabilidad es el flujo debido impulsado por variaciones espaciales en la densidad de un fluido. Más allá de la curiosidad propia de este experimento, el flujo inducido por la difusión se encuentra en el corazón de gran variedad de procesos físicos de interés, como el transporte de minerales en rocas, el deshielo de los icebergs y el movimiento de las placas tectónicas. El nuevo artículo de Thomas Peacock, del MIT (EEUU), ilustra experimentalmente que este tipo de flujo también permite generar la propulsión de objetos sumergidos en un fluido, objetos con forma de cuña que estén flotando en un fluido cuya densidad esté estratificada verticalmente. La difusión molecular a lo largo de las paredes de la cuña produce un pequeñísimo empuje lateral que acaba conduciendo a un movimiento macroscópico. Los autores, además de experimentos, han desarrollado simulaciones por ordenador que permiten entender los detalles del proceso. El flujo difusivo crea una región en la parte delantera de la cuña de menor presión que en la parte trasera lo que conduce al impulso que mueve el barquito.
Por cierto, es importante que el barreño de agua en el que hagáis el experimento sea suficientemente ancho (al menos unas tres veces la longitud mayor del barco) para que los efectos de borde de las paredes no reduzcan la velocidad límite del barco debida a la difusión y el proceso sea aún más lento. ¿Qué pasa si colocamos dos barquitos separados una pequeña distancia entre sí? Los barcos se mueven y se separan entre sí, moviéndose con un cierto ángulo respecto a la trayectoria que tomaría un barco en solitario. La siguiente figura (fotografías del experimento) os muestra el resultado (se ve desde arriba, veis la cubierta del “barco” cuya quilla define la cuña que es transversal a lo que veis).
Esta es mi tercera y última entrada para la VIII edición del Carnaval de la Física albergado por Pirulo Cósmico. La idea obviamente es que repitáis estos experimentos con vuestros alumnos. Ánimo y a disfrutar de la física, que más allá de la teoría es experimento.
No, no puedo, obviar unos cuantos experimentos para la octava edición del Carnaval de la Física, albergado por Pirulo Cósmico. No me puedo resistir. Seré breve y conciso y trataré de que sean experimentos que sean fáciles de repetir.
¿Cómo se puede medir la densidad de una sandía sumergida en agua?A partir de la fotografía de la izquierda, asumiendo que la sandía es esférica, se puede determinar fácilmente su densidad media. Obviamente, basta aplicar el principio de Arquímedes y conocer la densidad del agua (los alumnos deberían saberla de memoria, pero la mayoría seguramente la buscará en internet). Hay que calcular el volumen de sandía sumergido en agua, restando al volumen de una esfera el volumen de un casquete con cierto radio. El cociente entre dicho radio y el radio de la esfera, sea f, nos permite calcular la densidad con la fórmula de la derecha, que animo a todos a derivarla. Vamos, que es muy fácil. Visto en Kit Foong y Chim Chai Lim, “Can you tell the density of the watermelon from this photograph?,” Physics Education 45: 352-355, July 2010.
¿Cómo construir una batería utilizando un pepinillo? Todo el mundo sabe cómo construir una batería con una patata, pero un pepinillo también permite hacerlo, como muestra el siguiente vídeo de youtube extraído del artículo Tadeusz Wibig, “Cucumber power,” Physics Education 45: 331-334, July 2010.
Muchos ya sabéis que la carrera de Ciencias Físicas en el Campus de Ourense de la Universidad de Vigo puede desaparecer tras 15 años de actividad porque solo cuenta con veinticinco nuevos alumnos cada año y no es económicamente rentable (en 2007 entraron 22 estudiantes, 28 en 2008 y 25 en 2009). Son alumnos suficientes según los profesores, pero no según la consellería de educación. Si quieres firmar en contra del cierre puedes hacerlo aquí. El conselleiro de educación Jesús Vázquez advirtió que en el nuevo plan de financiación para las universidades “vai ser escrupuloso e non poderán figurar titulacións cun número escaso de alumnos,” tan escrupuloso que no tiene escrúpulos para cerrar la carrera de Física.
Ser físico en España es ser todo un Quijote. ¿Conocéis el libro “Enseñando Física y Química con ideas quijotescas” de Antonio Joaquín Franco Mariscal, Ministerio de Educación, Centro de Investigación y Documentación Educativa, 2007. Parece que los físicos debemos “fomentar entre el alumnado el interés y el gusto por la lectura desde un área no lingüística, utilizando textos literarios como un elemento de trabajo en la enseñanza y aprendizaje de la Física y Química en Secundaria.”
Hoy, sin que sirva de precedente, en esta entrada para la octava edición del Carnaval de la Física, que este mes de Junio alberga Pirulo Cósmico, no voy a hablar de física ni de experimentos físicos, como es habitual en mí. Si la Física está en decadencia habrá que hablar de … por ejemplo, Filosofía e Historia. Os hablaré de Historia de la Ciencia, claro. Algo comercial: Hipatia, recientemente muy de moda. Recopilaré algunos extractos del artícul0 de Clelia Martínez Maza, “Una mirada histórica a la figura de Hipatia,” Notas Históricas, Revista de la Real Sociedad de Física, Julio-Septiembre 2010.
“Sólo las mujeres de elevada condición social que, por su condición privilegiada, disponían de suficientes recursos económicos para permitirse una formación tan especializada, recibían una educación procurada por sus propios padres o esposos. Este característico entorno fue el que permitió a Hipatia acceder a la ciencia y a circuitos intelectuales inaccesibles para cualquier otra mujer del momento. No en vano era hija de Teón, un reputado matemático y autor de comentarios entre los que destaca el que dedica al tratado de Euclides Sobre los elementos, una versión que fue considerada hasta el siglo XIX como obra de referencia fundamental.”
“El entorno familiar y cívico propició una vocación científica que Hipatia proyectó en su tarea docente. En efecto, más que ser considerada propiamente como una creadora hay que reconocerla como una brillante comentarista y en esta faceta no se alejaba de la práctica habitual en la ciencia tardoantigua, preocupada sobre todo por realizar, con una finalidad didáctica, comentarios de las grandes obras de la Astronomía y las Matemáticas de época helenística. Pero no podemos considerar esta tarea como una labor de segundo orden y menospreciar el valor histórico y científico de estos comentarios. En estos comentarios, Hipatia se revela como una matemática excepcional pues no se limita a editar versiones accesibles sino que incorpora nuevas ideas que mejoran las teorías originales hasta el punto que sus reflexiones tuvieron vigencia, muchas de ellas, hasta el s. XVIII.”
Las tres aportaciones más importantes de Hipatia son: “el comentario a la Aritmética de Diofanto en el que perfecciona los modelos de las ecuaciones algebraicas y que tiene el valor añadido de ser la versión más antigua que se conserva sobre este tratado; el comentario que dedica a las Cónicas de Apolonio, que recoge todo el conocimiento que se tendrá sobre las cónicas hasta comienzos del s. XVII, cuando, con Kepler, tales curvas vuelven a ser objeto de estudio científico y se recuperan estas figuras para analizar el movimiento de los planetas; finalmente, el comentario al tercer libro de la Syntaxis Mathematica de Ptolomeo, que su padre Teón, responsable de la edición completa, asignó como tarea a su hija Hipatia. Esta última obra, traducida al árabe con el nombre de Almagesto, (“el gran libro”) es el tratado matemático y astronómico más importante hasta los trabajos de Copérnico en el s. XVI.”
“Las mejoras propuestas por la filósofa afectan a los cálculos del movimiento del Sol formulados y recogidos por Ptolomeo en unas tablas que, ya, en época de Hipatia, resultaban obsoletas. Hay que recordar que hasta Copérnico la práctica científica estaba dominaba por la visión geocéntrica del Universo y así se entiende que Ptolomeo propusiera para calcular la órbita solar el año trópico: el tiempo que tarda el Sol en volver al mismo equinoccio (365 días y seis horas). Hipatia, consciente del desajuste de las tablas propone una fórmula más oportuna que no toma como referencia la Tierra, sino una estrella, Sirio, y, en consecuencia, establece como nuevo criterio el año sótico: el tiempo que tarda el Sol en volver a pasar por esa estrella (365 días 6 horas y varios minutos).”
Hipatia era una filósofa, es decir, una astrónoma y una matemática ya que hay que recordar que “en el mundo antiguo se consideraba la Filosofía una disciplina estrechamente unida a la Astronomía. Platón ya recogía la Astronomía como una de las disciplinas que permiten el conocimiento filosófico, junto a la Aritmética y la Geometría. La relación entre Ciencias y Filosofía constituye además uno de los rasgos que definen la esencia de la escuela filosófica de Alejandría en la que el movimiento filosófico más popular era, como en todo el mundo tardoantiguo, el neoplatonismo.” Hay que destacar que “en su labor como docente, Hipatia además de enseñar a sus alumnos los oportunos instrumentos científicos y filosóficos, les instruye en los principios morales más adecuados. El individuo debe dominar toda pasión terrenal, practicando la sofrosiné (dominio de los sentidos), la phronesis (templanza), la apatheia (la liberación total de emociones y afectos y la indiferencia hacia la realidad temporal).” En ello seguía las costumbres de la escuela alejandrina de filosofía (de ciencia diríamos hoy en día).
“La historia de Alejandría revela que Hipatia fue víctima del conflicto de intereses, y su muerte, el acto final del enfrentamiento entre el obispo y el representante de la autoridad imperial, Orestes. Hipatia parecía un negociador adecuado, un intermediario con las fuerzas vivas de la sociedad alejandrina, por su condición de filósofa de gran prestigio y reconocimiento, y porque aun siendo pagana tenía muy buenas relaciones con los círculos de poder cristiano, por ejemplo, con sus antiguos alumnos cristianos que ocupaban puestos de responsabilidad en la administración imperial o con el propio prefecto imperial, Orestes, que no fue nunca alumno suyo, pero que asistía por deferencia política a sus conferencias como también lo hacían otros miembros de la administración local. Como Hipatia es una pieza clave en el escenario político, su asesinato no es consecuencia inevitable del enfrentamiento entre cristianos y paganos sino que pretende sobre todo eliminar el símbolo de esta nueva alianza de paganos, judíos y cristianos, enemiga del patriarca.”
“Fue durante la Ilustración cuando se rescató la muerte de la filósofa como símbolo del conflicto entre paganismo y cristianismo, el racionalismo griego frente al dogmatismo cristiano: la muerte de Hipatia llegó a simbolizar la derrota de la Razón, vencida por el fervor religioso. Durante el Romanticismo, se retoma con mayor éxito aún su figura y su muerte queda convertida de nuevo en el reflejo del fin de la civilización griega. Estas recreaciones han construido una imagen de Hipatia, y por añadidura de la Alejandría tardoantigua, que se ha perpetuado en el imaginario artístico y literario pero que no se ajusta a la realidad histórica. Y así, para resaltar la violencia y el componente sexual del asesinato, resultó fundamental presentar a la filósofa como una mujer joven y bella aunque en realidad debió morir a una edad madura puesto que, un cuarto de siglo antes de su muerte, en el 391, año de la destrucción del serapeo, ya impartía clases de Filosofía. Po”
Retornando a la Física y a su enseñanza. Recuerdo que hace años leí un artículo en la Revista Española de Física (ahora no encuentro el enlace web, si existe) que afirmaba que la mayoría de los profesores de Física y Química en España eran Químicos, muy pocos eran Físicos. El artículo presentaba estudios sobre la respuesta en cuestionarios elementales sobre física a alumnos de química del segundo y quinto años de carrera. Respondían mucho mejor los cuestionarios los alumnos de segundo curso, con sus conocimientos de física más recientes en la memoria. Los químicos ya licenciados habían olvidado muchos conceptos muy básicos de física. Pero, ¿por qué hay más químicos que físicos dando clases en secundaria obligatoria y bachillerato de física y química? La razón es que los físicos aprenden poca Química durante su carrera pero los químicos aprenden suficiente química para superar con éxito las oposiciones. Por supuesto, hay otra razón de peso aún más grande: hay más químicos que físicos en España.
Ahora que se ha abierto la veda del cierre de carreras de Física en España, quizás habrá que plantearse que las asignaturas de física y química sean impartidas por Ingenieros Industriales que conocen suficiente química y física como para superar dichas oposiciones. La ola ha empezado en el noroeste español. ¿Alguien se atreverá a detener la ola?
A.R., “Los cosmólogos toman medidas a la ‘partícula fantasma’,” El País, 23/06/2010, nos informa que un equipo de cosmólogos del University College en Londres ha anunciado que la contribución de la masa de todos los neutrinos a la distribución de las galaxias en el universo permite estimar que la suma de las masas de los neutrinos (no estériles) no supera los 0’28 electronvoltios (eV). El nuevo valor se ha obtenido gracias a un análisis del mayor mapa tridimensional de galaxias que se ha hecho hasta ahora, el MegaZ, con 700 000 galaxias registradas en el proyecto de observación Sloan Digital Survey. Han comparado dicha distribución con la predicha para la formación de grandes estructuras según la radiación del fondo cósmico de microondas observada por WMAP. Obviamente la técnica se beneficiará bastante de los resultados del satélite Planck para el fondo cósmico de microondas, que ya ha obtenido el primer mapa completo del cielo, equivalente en sensibilidad y resolución a 400 años de observación de WMAP, y va por el segundo (Planck tarda unos 7 meses en obtener un mapa completo y su sistema criogénico de helio-3 se estima que funcionará durante unos 30 meses y pico, es decir, se podrán obtener unos 5 mapas completos que serán analizados simultáneamente). El resultado de Planck aún no ha sido publicado, está censurado, ya que el análisis de dichos datos es muy complejo y los científicos quieren estar muy seguros de sus conclusiones antes de que publicar nada. Todo indica que serán publicados los primeros resultados en 2011, posiblemente tras el verano. Entonces la masa de los neutrinos podrá ser mejorada en un orden de magnitud y el nuevo método será mucho más útil. El artículo técnico es Shaun A. Thomas, Filipe B. Abdalla, Ofer Lahav, “Upper Bound of 0.28 eV on the Neutrino Masses from the Largest Photometric Redshift Survey,” ArXiv, 27 Nov 2009, y ha sido recientemente aceptado para publicación en Physical Review Letters (todavía no aparece en su web). La técnica ya fue propuesta por estos autores hace varios años en F. B. Abdalla, S. Rawlings, “Determining neutrino properties using future galaxy redshift surveys,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 381: 1313-1328, 17 Oct 2007 [ArXiv preprint].
El artículo de El País nos aclara que “según afirman estos científicos es la medida más precisa hasta ahora de la masa del neutrino.” Bueno hay que recordar que los mismos investigadores obtuvieron un límite superior para las masas de los neutrinos de 1’8 eV, luego comparando con dicho valor han logrado mejorarlo en un factor de 6. Sin embargo, no hay que olvidar que los datos de WMAP-7 (los 7 primeros años) estimaban 0’58 eV (E. Komatsu et al., “Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation,” ArXiv, 25 Jan 2010), luego el nuevo valor supone una pequeña mejora solamente. Más aún, en el Particle Data Group, “neutrino properties,” página 7, se ofrecen más de 15 estimaciones para dicho número, siendo la primera de ellas 0’28 eV (obtenida en 2008).
En resumen, es una buena noticia, aunque, lo dicho, hasta que Planck no nos ofrezca los primeros datos sobre su estimación de los parámetros que caracterizan el universo, estos nuevos datos, contextualizados, son una mera anécdota.
Ya no es noticia la detección de un nuevo exoplaneta. Éste tiene que tener alguna particularidad curiosa para que lo sea. La mayoría de los exoplanetas conocidos se han descubierto por el método de la velocidad radial, que mide la “oscilación” inducida en la estrella debido al movimiento del planeta. Si se puede determinar la velocidad orbital del planeta por algún método es posible calcular tanto la masa de la estrella como la de su planeta sin necesidad de hipótesis osadas sobre su órbita. Se publica en Nature un método para hacerlo para planetas que eclipsen la estrella vista desde la Tierra gracias a medidas espectroscópicas de la evolución desplazamiento Doppler de las líneas de absorción molecular de monóxido de carbono. La atmósfera del planeta contiene CO lo que introduce líneas espectrales asociadas a dicha molécula en el espectro de la luz de la estrella. Lo curioso es que estas líneas asociadas al CO sufren un corrimiento al rojo o al azul en función de la posición del planeta en su órbita. El método se ha aplicado al Júpiter caliente HD 209458b, permitiendo determinar su masa, 0,64 ± 0,09 la masa de Júpiter, y la de su estrella, 1,00 ± 0,22 la masa del Sol. Es realmente curioso lo ruidoso que son las imágenes de los espectros que se han analizado en este estudio, pero la señal se ve clara y en futuros ejemplos que no tardarán en llegar se verá mucho más clara aún. Nos lo cuenta Mercedes López-Morales, “Astronomy: Exoplanet caught speeding,” Nature 465: 1017–1018, 24 June 2010, haciéndose eco del artículo técnico de Ignas A. G. Snellen, Remco J. de Kok, Ernst J. W. de Mooij, Simon Albrecht, “The orbital motion, absolute mass and high-altitude winds of exoplanet HD 209458b,” Nature 465: 1049–1051, 24 June 2010.
Almacenar una imagen o una fotografía en una memoria cuántica parece un sinsentido ya que no se puede observar la imagen sin destruirla. Sin embargo, permite almacenar el estado cuántico de los fotones lo que podría tener grandes aplicaciones en astronomía de alta resolución, así como en el procesamiento cuántico de información. Las memorias cuánticas tratan de superar el principio de incertidumbre de Heisenberg, pero la eficiencia siempre ha sido menor del 20%. La tesis doctoral de Morgan P. Hedges ha logrado superar esta barrera y ha logrado almacenar el estado cuántico de fotones, uno a uno, con una eficiencia del 69%, utilizando un dispositivo de estado sólido (iones de praseodimio en un cristal de ortosilicato de itrio). La gran ventaja de esta memoria cuántica para fotones, que almacena hasta 500 fotones y los autores afirma que podría llegar hasta 19000 en un futuro no muy lejano, es que guarda más información del fotón que una memoria clásica, ya que registra el estado cuántico de cada fotón. Obviamente, todavía no puede ser utilizada en aplicaciones de información cuántica ya que una eficiencia del 69% es todavía muy baja, pero todo indica que en los próximos años esta tecnología disfrutará de grandes progresos. Quizás en unos años veamos cámaras CCD en astronomía que almacenen los fotones uno a uno en este tipo de memorias y que utilicen su estado cuántico para abrirnos unos nuevos ojos con los que observar el universo que nos rodea. El artículo técnico es Morgan P. Hedges, Jevon J. Longdell, Yongmin Li, Matthew J. Sellars, “Efficient quantum memory for light,” Nature 465: 1052–1056, 24 June 2010.
Hace 10 años se secuenciaron dos borradores del genoma humano por primera vez y se descubrió que sólo el 2% son genes, cadenas de ADN que codifican proteínas. El resto parecía ADN “basura.” ¡Qué equivocados estábamos! Los pseudogenes (casi el 45% del genoma humano) son copias “muertas” de genes, sin función aparente, ya que no codifican proteínas. ¿Para qué sirven entonces? Pier Paolo Pandolfi de la Facultad de Medicina de Harvard, EEUU, y sus colegas han encontrado una función para los pseudogenes, proteger la expresión de proteínas de los microARN (miARN) que la regulan. Importante no, importantísima: protegen contra el cáncer. Un gen se transcribe en ARN mensajero (mARN) y éste se transcribe en una proteína. Los miARN son pequeños ARN que regulan la cantidad de proteína que se expresa a partir de los mARN. Los pseudogenes también se transcriben en mARN pero no en proteínas. Los mARN de los pseudogenes protegen a los genes que codifican proteínas de la actividad de los miARN que les regulan. Pandolfi et al. han estudiado un gen llamado PTEN, uno de los genes supresores de tumores más importante. Si los miARN no regulan correctamente la expresión de PTEN se puede desarrollar cáncer. PTEN tiene un pseudogen “hermano” llamado pseudoPTEN (PTENP1). PseudoPTEN no codifica ninguna proteína y se pensaba que no servía para nada. Pandolfi et al. han descubierto que PseudoPTEN protege a PTEN de la actividad de los microARN que regulan su actividad. La función descubierta por Pandolfi para PTEN se cree que es la verdadera función de todos los pseudogenes. ¿Aplicaciones terapéuticas? En el caso concreto de PTENP las aplicaciones son obvias. Nos lo cuenta Isidore Rigoutsos, Frank Furnari, “Gene-expression forum: Decoy for microRNAs,” Nature 465: 1016–1017, 24 June 2010, haciéndose eco del artículo técnico de Laura Poliseno, Leonardo Salmena, Jiangwen Zhang, Brett Carver, William J. Haveman, Pier Paolo Pandolfi, “A coding-independent function of gene and pseudogene mRNAs regulates tumour biology,” Nature 465: 1033–1038, 24 June 2010. Por cierto, Declan Butler le dedica un interesante artículo a la primera década tras el Proyecto Genoma Humano en “Human genome at ten: Science after the sequence,” Nature 465: 1000-1001, 24 June 2010. En sus propias palabras: “La biología nunca volverá a ser la misma.”
Como ilustra la figura que abre esta entrada, el pseudogen PTENP1 se transcibe en pseudo-mARN, pseudo ARN mensajeros, que se presentan como reclamos potenciales para los miARN (microARN) asociados a PTEN. Estos señuelos consumen copias de los miRNAs, reprimiendo la expresión de PTEN y mejorando su actividad como supresor de tumores. Obviamente, Pandolfi aprovecha su artículo en Nature para sugerir que esta función de regulación de la expresión génica es la función principal de todos los pseudogenes. Quizás es una afirmación muy grandilocuente y seguramente estudios posteriores demostrarán nuevas funciones de los pseudogenes. Tiempo el tiempo.
¡Qué osados quienes llamaron “ADN basura” a la parte de nuestro genoma que no sabían para qué era útil! Pandolfi et al. han mostrado que la correcta regulación de la expresión de PTEN gracias a pseudoPTEN (PTENP1) juega un importante papel en el desarrollo del cáncer de colon y en el cáncer de mama. Habrá que estudiar en un futuro su relación con otros cánceres así como el papel de otros pseudogenes en otras enfermedades. Lo más interesante de este tipo de estudios es que ofrecen nuevas dianas para medicamentos contra el cáncer y otras enfermedades.
