MiniBooNE, un experimento poco conocido para la mayoría de los físicos

Si en una reunión de físicos pides que alguien te explique el experimento MiniBooNE del Fermilab puede que te lleves una sorpresa. La mayoría no sabrá nada de dicho experimento, incluso siendo conscientes que este año, MiniBooNE está de moda. Trataré de explicar en qué consiste este experimento. Para ello utilizaré como fuentes las charlas de Z. Djurcic, “Updated MiniBooNE Results,” NuFact2010, 12tth International Workshop on Neutrino Factories, Superbeams and Beta Beams, October 23, 2010; B. Louis, “Antineutrino Oscillation Results from MiniBooNE & Possible CP Violation in the Lepton Sector,” Seminar, LANL and University New Mexico, October 19, 2010; y C. Polly, “Updated Oscillation Results from MiniBooNE,” NOW 2010, 7 sep. 2010.

MiniBooNE (Booster Neutrino Experiment) es un experimento situado en el Fermilab, cerca de Chicago, EE.UU., formado por una esfera de 12 metros de diámetro rellena de 800 toneladas de cloruro de metileno (CH2 o diclorometano), un aceite mineral.  En la superficie interior de la esfera hay 1520 fotomultiplicadores, detectores de fotones (o fototubos). Sobre esta esfera incide un haz de neutrinos (o antineutrinos) muónicos producido  a 500 metros de distancia por protones que en un sincrotrón llamado FNAL Booster alcanzan una energía de 8 GeV y se hacen colisionar contra un blanco de berilio. El flujo de neutrinos que se producen en esta colisión, tanto electrónicos como muónicos, es bien conocido. Durante los 500 m. de trayecto alrededor del 0’25% de los neutrinos muónicos oscilan (o se transforman) en neutrinos electrónicos, por lo que en el detector se reciben neutrinos electrónicos producidos por la colisión p-Be más cierto número de neutrinos electrónicos producidos por la oscilación de neutrinos muónicos durante el trayecto de 0’5 km. Cada 20 segundos de funcionamiento MiniBooNE observa un neutrino, es decir, alrededor de un millón a lo largo de un año. Los responsables de MiniBooNE están interesados solo en la observación de los neutrinos (o antineutrinos) electrónicos siendo los muónicos parte del ruido de fondo.

La colisión de un neutrino muónico y un neutrón de alguna molécula del CH2 en el tanque esférico produce un muón (figura izquierda, arriba), y su colisión con un neutrón o un protón produce un pión (figura izquierda, abajo). Estas colisiones no interesan (son el background o ruido de fondo). La señal que interesa detectar es la colisión de un neutrino electrónico con un neutrón, produciendo un electrón (figura izquierda, centro). Tanto el electrón, el muón y el pión se propagan a velocidades ultrarrelativistas por el tanque de CH2, emitiendo radiación Cherenkov (un chorro de fotones que es observado en los fotodetectores). Como se muestra en la figura de la izquierda, la señal en los fotodetectores para estas tres posibles colisiones es muy diferente, lo que garantiza que pueden ser diferenciadas con un error pequeño.

MiniBooNE para un haz de neutrinos muónicos con una energía por encima de 475 MeV no observó ningún exceso en el número de neutrinos electrónicos esperados, pero para un haz de antineutrinos muónicos se ha observado un pequeño exceso (18 ± 14). La hipótesis de que sea una mera fluctuación estadística tiene una probabilidad de solo el 0’5%. Un exceso de 2σ, aunque sea consistente con un experimento previo (LSND) al 99’4%, requiere un análisis de más datos. En los próximos dos años sabremos si se confirma o se refuta este exceso. Hasta entonces, se limita a ser una buena excusa para que el experimento MiniBooNE aparezca en los medios (y en este blog). No debemos olvidar que la física de partículas elementales tiene mucho más frentes que el Tevatrón del Fermilab y el LHC del CERN.

Por qué Isaac Newton tardó 20 años en publicar la ley de la gravitación universal

El annus mirabilis de Isaac Newton fue 1666. Su libro ”Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica“ se publicó en 1687, unos 20 años más tarde. ¿Por qué tan tarde? Algunos historiadores achacan el retraso a las dificultades de Newton en 1667 para demostrar la validez de su ley de la gravitación universal. Todo parece indicar que gestó la gravitación universal alrededor de 1680 y que en 1684 ya la había completado. De hecho, de la correspondencia que se conserva entre Newton y Hooke entre 1679-1680 se deduce que Newton no había dado todavía el salto conceptual de concebir la gravedad como una ley universal, aplicable tanto a la caída de una manzana como a la caída de la luna hacia la tierra. Se duda de que antes de 1680 Newton hubiera deducido a partir de la tercera ley de Kepler que la fuerza de la gravedad es proporcional a la inverso del cuadrado de la distancia, ni que hubiera concebido el concepto de fuerza centrípeta. ¿Influyó la correspondencia con Hooke en las ideas de Newton? Newton siempre afirmó que no, que sus ideas y descubrimientos eran anteriores a las ideas de Hooke (de 1679), pero no se ha conservado ningún documento manuscrito que lo atestigue y lo que se ha conservado implica dudas muy serias al respecto. ¿Por qué Newton no publicó sus ideas alrededor de 1680? Parece que Newton mantuvo ocultos en su escritorio estos trabajos hasta que Halley le pinchó en agosto de 1684. En octubre de 1684 Newton envió a Halley un resumen de los principios de su teoría de la gravedad (“De Motu Corporum en Gyrum” o “Sobre el movimiento de los cuerpos en órbita”). Dicho trabajo enuncia, pero no demuestra, todos los teoremas que presenta. En una carta que envió a Halley confesó que no demostró los teoremas sobre la gravedad de un casquete esférico hasta 1685 (que la gravedad fuera de un casquete esférico de cierta masa es igual a la producida si dicha masa se concentra en su centro). Aunque Newton siempre afirmó que concibió la gravedad universal antes de 1667 y que en dicha época ya había realizado los cálculos que se publicaron en los Principia, todos los historiadores dudan de que Newton antes de 1671, cuando el astrónomo francés Jean Picard calculó de forma fiable el radio de la tierra, hubiera podido calcular que la aceleración de la gravedad en la superficie de la luna era 1/3600 más pequeña que en la tierra. Nos lo cuenta David Derbes, “A twenty year delay in Newton’s publishing?,” American Journal of Physics 78: 1077-1078, Nov. 2010.

[1] F. Cajori, “Newton’s twenty years’ delay in announcing the law of gravitation,” Sir Isaac Newton 1727–1927: A Bicentenary Evaluation of His Work (The History of Science Society, Williams & Wilkins, Baltimore, 1927), pp. 125–188.

[2] D. T. Whiteside, “The prehistory of the `Principia’ from 1664 to 1686,” Notes Rec. R. Soc. of Lond. 45 (1), 11–61 (1991).

La ciencia, la magia y la sugestión

Los neurocientíficos Stephen Macknik y Susana Martínez-Conde explican la ciencia detrás de las manipulaciones mentales de los trileros y carteristas (la “estrella” es el “profesional” Apollo Robbins).

NOTA: este post era para probar el sistema de generación automática de posts de Scientific American Videos. Funcionar, funciona.

La búsqueda del bosón de Higgs

Un resumen breve, pero ilustrado con un extenso número de figuras, sobre todo lo que sabe sobre la búsqueda del bosón de Higgs aparece en el artículo Andre Sopczak, “Highlights of Current Higgs Boson Searches,” ArXiv, 2 Nov 2010. Recomiendo ojearlo a los interesados en este tema.

El examen de selectividad y el éxito al acabar los estudios en la universidad

No he encontrado ningún estudio que correlacione el éxito en los estudios universitarios con la nota obtenida en el examen de selectividad (prueba de acceso que es obligatoria en España para entrar en la universidad tras el bachillerato). Por casualidad he encontrado un estudio de este tipo con alumnos de la Universidad de Oregón, cursos 2000-2004, pero para la prueba SAT (el examen SAT (Scholastic Aptitude Test o Scholastic Assessment Test) es un examen estándar para la admisión en algunas universidades de EE.UU.). Resulta que el éxito en las carreras de Física y Matemáticas está correlacionado con la nota alcanzada en el examen SAT (se requiere un mínimo de 600 sobre 1000 para tener éxito). Sin embargo, en otras carreras (Biología, Filología, Historia, Sociología, etc.) la nota obtenida en el SAT es independiente del éxito en la carrera. ¿Pasará lo mismo en España con la nota de selectividad? ¿Alguien conoce un estudio similar en España? El artículo con el estudio es Stephen D.H. Hsu et al., “Nonlinear Psychometric Thresholds for Physics and Mathematics,” ArXiv, 2 Nov 2010.

He escuchado (y leído) muchas veces rumores de que la nota de selectividad (o la nota de ingreso en la universidad) está correlacionada con la nota final del expediente del alumno (más/menos un punto). ¿Alguien conoce algún estudio de estos? Quizás lo he soñado, pero recuerdo haber leído alguno… ahora estoy torpe y soy incapaz de encontrarlo.

Numerología en acción: la predicción de la masa de quarks y leptones

Nadie sabe cuál es la masa de los quarks, ya que ningún quark puede ser observado de forma libre. Solo conocemos de forma precisa la masa del quark top (cima), ya que su gran masa hace que el error relativo en la medida permita un error absoluto pequeño. Sin embargo, muchos proclaman el descubrimiento de fórmulas matemáticas que permiten calcular la masa de todas (o casi todas) las partículas elementales (leptones y quarks). Quizás la más famosa de todas estas fórmulas es la de Koide (1981),

,

que está justo en el borde de lo permitido por los límites actuales para la masa del tauón, que son

.

En 1992, Królikowski publicó la siguiente fórmula para calcular la masa de los leptones (electrón, muón y tauón),

,

donde , y la fórmula tiene dos parámetros libres . Esta fórmula permite obtener

,

valor que aún se encuentra bien centrado dentro de los márgenes de error experimentales. Para muchos será un gran logro (numerológico). Para otros pura casualidad (numerológica). Tres masas determinadas con dos parámetros. Una masa (del tauón) predicha usando dos masas conocidas (del eletrón y muón).

¿Se puede extender la fórmula de Królikowski a la masa de los quarks? Con solo dos parámetros es imposible recuperar valores razonables para las masas de los seis quarks (incluso teniendo en cuenta que la masa de los quarks más ligeros tiene una gran incertidumbre). Królikowski acaba de publicar un artículo en el que afirma que con seis parámetros, y la misma idea, sí es capaz de lograrlo (Wojciech Krolikowski (Universidad de Varsovia, Polonia), “Predictive empirical mass formula for up and down quarks of three generations,” ArXiv, 4 Nov. 2010). ¡Seis parámetros para determinar las seis masas de los seis quarks! Bueno, no nos alarmemos. Conjetura una relación que permite calcular con cinco parámetros las seis massas de los seis quarks. ¡Ah, bueno!

La nueva fórmula para la masa de los quarks es

,

donde . Estas fórmulas tienen seis parámetros para predecir las seis masas de los quarks, que son

,

,

.

¿Seis parámetros para predecir seis masas? ¡Qué chorrada! Bueno, resulta que (quizás por casualidad) dos de los seis parámetros son casi iguales. Gracias a ello, Krolikowski conjetura que cinco parámetros permiten determinar las seis masas de los quarks. Podemos determinar la masa de un quark (cualquiera) a partir de la masa de los cinco restantes. Krolikowski elige la masa del quark extraño (¿ha probado con todos? o ¿elige éste porque es el quark en el que mejor “funciona” su conjetura?). Su fórmula para la masa del quark extraño es

,

que es una buena aproximación al mejor valor experimental actual

..

Lo dicho. Para muchos será un gran logro (numerológico). Para otros pura casualidad (numerológica). Para mí, una curiosa curiosidad que no me resisto a reportar.

Lo confieso, lo confieso, … hace años, jugando, desarrollé un programa en Mathematica para buscar automáticamente relaciones numerológicas aproximadas. Un completo fracaso. Todos tenemos algún secreto inconfesable… que algún día hay que confesar.

Adiós a las colisiones protón-protón en el LHC del CERN hasta el año que viene

Ayer 3 de noviembre fue el último día de colisiones protón-protón en el LHC del CERN. Hoy, 4 de noviembre, ya han circulado haces de iones pesados en el túnel del LHC. Pronto será el turno del detector ALICE (ATLAS y CMS también estudiarán las colisiones de iones). Se han acumulado unos 45/pb (inversos de picobarn) de colisiones protón-protón y la luminosidad máxima alcanzada ha sido de 201/μb/s (el doble del objetivo fijado a principios de año). Todo indica que el año que viene se podrá cumplir de sobra el objetivo de acumular 1/fb (inverso de femtobarn) de datos. El análisis de todos los datos recogidos este año va viento en popa y habrá que estar atentos a las conferencias de física de partículas de finales de este año (como la Conference on LHC First Data, December 12-14, 2010) donde se presentarán los primeros resultados. Más información en Philip Gibbs, “LHC end of proton-proton physics for 2010,” viXra log, November 4, 2010; y en Katie Yurkewicz, “Large Hadron Collider pauses protons; looks ahead to lead,” Symmetry Breaking, November 4, 2010.

Por cierto, se acaba de publicar la última estimación de las posibilidades de acotar la masa del bosón de Higgs por parte de los experimentos del LHC del CERN. En concreto por parte de la de ATLAS (la combinación de ATLAS y CMS duplicará el número de colisiones analizadas). Esta estimación teórica indica que con 1/fb de datos (que estará disponible a finales de 2011) será posible excluir un bosón de Higgs con una masa superior a 128 GeV/c² (curva negra que intersecta la línea horizontal R=1). Con 2/fb (combinación de ATLAS y CMS ambos con 1/fb cada uno) se excluirá al Higgs por encima de 122 GeV/c². Para excluir todo el rango de masas entre 114 y 200 GeV/c² será necesario acumular 5/fb de datos (unos 2’5/fb en ATLAS y CMS por separado). No es imposible que se logre, pero por ahora no está entre los objetivos para el próximo año. ¿Evidencia sobre la existencia del Higgs? Con solo 1/fb de datos, la combinación de ATLAS y CMS logrará una evidencia de 3 sigma del Higgs si su masa está en el rango de 131-430 GeV/c². Nos lo ha contado en primicia Tommaso Dorigo, “Plot Of The Week: Improved Projections On ATLAS Higgs Reach,” A Quantum Diaries Survivor, November 4th 2010, haciéndose eco del extenso artículo técnico The ATLAS Collaboration, “ATLAS Sensitivity Prospects for Higgs Boson Production at the LHC Running at 7, 8 or 9 TeV,” CERN, October 27, 2010.

Hablando de ATLAS también tenemos que hablar de CMS, que observó por primera vez, en septiembre, la producción de un par de bosones Z en una colisión, como muestra el vídeo. Una desintegración bastante rara (los primeros tres eventos ZZ en DZero se observaron en julio de 2008). Conocer bien el fondo de desintegraciones WW y ZZ es importante en la búsqueda del bosón de Higgs, como nos recuerda Lubos Motl, “CMS observes ZZ production, too,” The Reference Frame, November 04, 2010.

PS (5 nov. 2010): Recomiendo disfrutar de la belleza de las figuras y de la lectura de Tommaso Dorigo, “The First ZZ Event In CMS!!,” A Quantum Diaries Survivor, November 5th 2010, que se hace eco (como ya hizo Lubos Motl) del artículo CMS Collaboration, “First CMS ZZ→4μ event,” CERN, 03 nov. 2010. El vídeo de youtube de más arriba no hace fe a la belleza de las imágenes que aparecen en este artículo de CMS. Muy recomendable, aunque no se sepa inglés.

Por qué el positronio colisiona con un átomo como un electrón aislado, como si el positrón no existiera

Buena pregunta. Por ahora, nadie conoce la respuesta. Si eres físico teórico, ¿te atreves? El positronio (Ps) es un “átomo” formado por un electrón y un positrón (su antipartícula), y es el ”átomo” neutro más ligero conocido (el positrón tiene una masa 1836 más pequeña que el protón). ¿Cómo colisiona un positronio contra un átomo convencional? Sorprenderá a muchos, pero lo hace como un electrón, como si el positrón no existiera. Al menos para impactos con una energía menor o igual que 250 eV (electrónvoltio). ¿Por qué el positrón está “apantallado” dentro del positronio? Nadie lo sabe. Los físicos teóricos tendrán que empezar a pensar en este tema. Se esperan sugerencias (quizás caiga un paper en Science, que no es moco de pavo). Nos lo cuenta H. R. J. Walters, “Physics: Antimatter Atomic Physics,” Perspectives, Science 330: 762-763, 5 November 2010, quien se hace eco del artículo técnico de S. J. Brawley, S. Armitage, J. Beale, D. E. Leslie, A. I. Williams, G. Laricchia, “Electron-Like Scattering of Positronium,” Science 330: 789, 5 November 2010.

Por cierto, el asunto no es fácil. El tratamiento teórico riguroso de la interacción (dispersión o scattering) entre el positronio y un átomo no es fácil. Puede sorprender, pero el estudio riguroso de la interacción entre un positrón y un átomo no se logró hasta 1997. Digo que puede sorprender porque la tomografía por emisión de positrones (PET) se concibió en los 1950 y el primer escáner se fabricó en 1975, siendo en la actualidad una tecnología muy utilizada en radiología (imagen en medicina). En los escáner PET alrededor del 80% de la radiación recogida proviene de desintegraciones de positronios. La teoría (en problemas multicuerpo) va muchas veces por detrás el experimento.

Todo el mundo pensaba que el positronio tenía que colisionar con un átomo de forma diferente a como lo hace un electrón. Sin embargo, el nuevo trabajo experimental, en el que se han colisionado positronios contra gran número de átomos y moléculas (He, Ne, Ar, Kr, Xe, H2, N2, O2, H2O, y SF6), muestra que la colisión es muy similar a la de un electrón. ¿Por qué? ¿Por qué el positrón es como si no estuviera?

Para qué quieren los chinos el mayor supercomputador del mundo

No sé por qué, pero en la revista Science suelen criticar bastante las grandes innovaciones chinas. Tianhe-1A es el supercomputador más rápido del mundo y ha sido fabricado en China. Alcanza 2’5 petaflops (en unos meses llegará a 4’7 petaflops) y es un 47% más rápido que Jaguar XT5 del Oak Ridge National Laboratory, en Tennessee, EE.UU., que era el número uno mundial. Para el gobierno chino este supercomputador es un ejemplo del poder de su país y de su capacidad de innovación. Pero según la revista Science, ¿para qué quieren los científicos chinos un supercomputador tan poderoso? Tianhe ha sido desarrollado por el ministerio de defensa chino (por la Comisión Militar Central de la Universidad Nacional en Tecnología de Defensa, en Changsha) y se encuentra en el Centro Nacional de Supercomputación en Tianjin, una instalación militar clasificada. El director del centro, Liu Guangming, afirma que este supercomputador servirá para aplicaciones civiles, como la predicción del tiempo, animación y modelado de reservas de petróleo. Xu Rongsheng, experto chino en supercomputación, ha confesado a Science que el gran problema en China es el software, no el hardware. Pocos investigadores chinos utilizan (o saben utilizar) los supercomputadores, por lo que las grandes máquinas chinas están siendo infrautilizadas. Nos lo cuentan Richard Stone, Hao Xin, “China: Supercomputer Leaves Competition—And Users—in the Dust,” News of the Week, Science 330: 746-747, October 5, 2010.

Para los curiosos en los detalles numéricos, Tianhe-1A está formado por 14336 procesadores Intel Xeon y 7168 tarjetas gráficas Nvidia Fermi, distribuidas en 120 torres cada una del tamaño de un frigorífico. El genial Jack Dongarra, experto en supercomputación de la Universidad de Tennessee, Knoxville, EE.UU., afirma que “Tianhe-1A es una mejora muy sustancial de Tianhe-1, un supercomputador que llegó a ocupar el puesto siete en el Top 500 de supercomputadores.” Jack afirma que el próximo 15 de noviembre, cuando se publique el nuevo Top 500, Tianhe-1A ocupará el primer puesto.

Zhang Yunquan, experto chino en supercomputadores, afirma que solo el 1% de las aplicaciones (software) que se usaron en Dawning 5000A, el supercomputador chino más poderoso antes de Tianhe-1, en el Centro de Supercomputación de Shanghai, repito, solo el 1% usó más de 160 núcleos  (Dawning 5000A tenía 30720 núcleos). Solo como dato para comparar lo que esto significa, el 18% de las aplicaciones (software) que se ejecutan en el Jaguar XT5 utilizan entre 45000 y 90000 núcleos (la máquina cuenta con 150162 núcleos). Para Zhang Yunquan es como  tener un fórmula uno para ir de compras al supermercado.

Lo dicho, no sé, no sé, quizás sea envidia, pero los norteamericanos de Science critican un poquito más de la cuenta los avances científicos y tecnológicos chinos. Quizás solo sea una opinión sesgada por mi parte…

PS: Por cierto, alguien comentará que ¿fabricado en China?, pero si los procesadores son de Intel y Nvidia. Bueno, bueno, los chinos han fabricado/diseñado la red de datos que conecta los procesadores entre sí. Han logrado una el doble de rápida que las utilizadas en EE.UU. Gran parte del secreto del poder de Tianhe-1A está en dicha red. No lo digo yo, lo dicen, eso sí, de pasada, en el artículo en Science.

Por qué los leopardos tienen manchas y la evolución del pelaje de los felinos

Muchos felinos presentan manchas en la piel muy atractivas para el público en general, como las rayas de los tigres y las manchas de los leopardos. Otros felinos no las presentan, como el león. Estas manchas sirven de camuflaje para la caza al acecho. ¿Cómo han evolucionado los patrones del pelaje de los felinos? William L. Allen, Universidad de Bristol, GB, y sus colegas han estudiado la relación entre los patrones del pelaje de los felinos y los nichos ecológicos que ocupan. Los patrones más complejos e irregulares en el pelaje aparecen con mayor probabilidad en las especies que viven en hábitats complejos e irregulares (como bosques y selvas, o que cazan en los árboles) y que son cazadores nocturnos. ¿Cómo caracterizar las manchas del pelaje de los felinos? Los autores han desarrollado un análisis basado en cinco parámetros que caracterizan los resultados de la simulación de la formación de patrones en ecuaciones de reacción-difusión. El pelaje puede presentar patrones o ser liso, y las manchas (patrones ) pueden ser regulares o irregulares, simples o complejas, pequeñas o grandes, e isótropas o anisótropas. Gracias a su análisis han determinado un árbol filogenético de los patrones en los felinos (ver más abajo). La hipótesis de los autores para explicar los patrones concretos es que “imitan” los parámetros del entorno o hábitat del felino. Su análisis avala esta hipótesis pero no la confirma. Los interesados en el artículo técnico están de enhorabuena, es de acceso gratuito, William L. Allen, Innes C. Cuthill, Nicholas E. Scott-Samuel, Roland Baddeley, ”Why the leopard got its spots: relating pattern development to ecology in felids,” Proceedings of the Royal Society B, Published online 20 october 2010.

El éxito de la revisión por pares pública en la revista The EMBO Journal

Hace dos años en la revista EMBO Journal se hizo transparente el sistema de revisión por pares. Los autores pueden incluir los comentarios de los revisores de forma pública junto a su trabajo publicado. Casi todos los autores lo hacen. Más de 400 artículos ya publicados incluyen dichos comentarios, las respuestas de los autores, las cartas de decisión de los editores, y demás detalles del proceso de revisión por pares que en otras revistas son confidenciales (véase un ejemplo aquí). En opinión de los editores de esta revista el experimento ha funcionado muy bien. La respuesta de los autores y revisores ha sido muy positiva. Por ello, extenderán dicho proceso a las cuatro revistas de EMBO (European Molecular Biology Organization), en concreto, The EMBO Journal, EMBO Reports, Molecular Systems Biology, yEMBO Molecular Medicine.  Nos lo ha contado Bernd Pulverer, “Transparency showcases strength of peer review,” Nature 468: 29–31, 04 November 2010.

The EMBO Journal es una prestigiosa revista con un proceso de revisión muy riguroso. Por ejemplo, en el año 2007 recibieron 3184 artículos, de los que aceptaron solo 325 y rechazaron los 2849 restantes. De entre los artículos rechazados, los editores han encontrado 2403 de ellos publicados en otras revistas indexadas por PubMed (a fecha de julio 2009), de los que 2282 están en revistas indexadas en el ISI Web of Science (a fecha de julio 2009). Aparentemente, solo 446 no han sido publicados. Otro dato más, solo el 1% de los manuscritos rechazados en el año 2008 acabó publicado en alguna revista con un factor de impacto al menos dos puntos por encima del índice de impacto de la revista The EMBO Journal, y solo el 9% tiene un número de citas más alto que el promedio de los trabajos publicados en dicha revista.

The EMBO Journal publica, bajo consentimiento de los autores, todos los detalles el proceso de revisión por pares de los artículos aceptados desde enero de 2009. No se publican los informes sobre manuscritos que terminen siendo rechazados. En general, según los editores, la experiencia ha sido muy positiva. El número de manuscritos enviado a dicha revista se ha mantenido constante y sólo 5’3% de los autores han elegido que el proceso de revisión sea confidencial. La tasa de revisores que ha aceptado la invitación para revisar artículos se ha mantenido constante y los editores no han observado un cambio significativo en la calidad de los informes de los revisores o de las respuestas de los autores (ningún cambio ni para bien ni para mal).

La publicación de los informes de los revisores podría ser peligrosa para los autores y revisores en algunos casos. Por ejemplo, un revisor joven que critique en demasía un artículo de un autor famoso podría sufrir represalias si dicho autor alguna vez tiene que revisar un proyecto de investigación solicitado o un artículo enviado por el joven. Sin embargo, los editores no tienen constancia de que estas “malas artes” se hayan puesto en la práctica alguna vez. También tiene sus ventajas ya que permite cuantificar el trabajo de revisión desarrollado por los revisores que podrán hacer constar de forma clara en su propio CV qué labor han desarrollado. Además, los investigadores jóvenes podrán utilizar los informes de revisores famosos para aprender el proceso de revisión por pares de primera mano.

En resumen, para los editores de The EMBO Journal  la revisión por pares es la manifestación más notable del espíritu de colaboración de la ciencia y cualquier iniciativa que tenga por objeto mejorar y fortalecer este proceso debe ser recibida con los brazos abiertos.

El efecto de la gravedad (clásica) sobre la libertad asintótica en las teorías gauge

 

El sueño de Einstein es el sueño de la física teórica moderna: unificar la gravedad con las otras interacciones fundamentales de la naturaleza. Un artículo publicado en Nature estudia cómo se ve afectado el electromagnetismo (una teoría gauge abeliana) debido a la existencia de la gravedad. Las constantes de acoplamiento que caracterizan la “fuerza” de las interacciones fundamentales cambian con la energía. A energías muy altas, o distancias muy cortas, las tres constantes convergen entre sí (de forma aproximada en el modelo estándar y de forma exacta en las teorías supersimétricas). Sin embargo, el comportamiento de la gravedad a distancias ultracortas, en el rango entre 10^-32 m y 10^-35 m, influye o afecta a las constantes de acoplamiento incluso aunque no se conoce la teoría cuántica correcta de la gravedad, ya que dicha teoría solo es necesaria a distancias menores de 10^-35 m. El nuevo análisis indica que el efecto de la gravedad sobre las otras interacciones fundamentales podría ser observado a distancias entre 10^-33 m y 10^-35 m; en concreto se observaría  un cambio en el fenómeno llamado libertad asintótica de las constantes de acoplamiento. La idea ya fue propuesta por Robinson y Wilczek, pero el autor, David J. Toms, va más allá en dicho análisis. Para mí ha sido muy sorprendente encontrar un artículo de física teórica “exótica” en una revista tan poco amante de la teoría “pura” como Nature. Espero que sirva de precedente para futuros análisis. Nos ha comentado el artículo el genial Giovanni Amelino-Camelia, “Fundamental physics: Gravity’s weight on unification,” Nature 468: 40–41, 04 November 2010; el artículo técnico es David John Toms, “Quantum gravitational contributions to quantum electrodynamics,” Nature 468: 56–59, 04 November 2010 [acceso gratis al artículo en ArXiv, 5 oct. 2010].

La electrodinámica cuántica (QED), la teoría que describe la interacción entre electrones y fotones, es una teoría de Yang-Mills abeliana, es decir, basada en un grupo de Lie abeliano o conmutativo, en concreto, U(1). En la QED la constante de acoplamiento (básicamente la carga eléctrica) crece con la energía (la interacción se vuelve más fuerte a distancias muy cortas). La cromodinámica cuántica (QCD), la teoría que describe la interacción entre quarks y gluones, es una teoría de Yang-Mills no abeliana, es decir, basada en un grupo de Lie no abeliano, en concreto, SU(3). En la QCD la constante de acoplamiento (se suele llamar g) decrece con la energía (la interacción entre quarks se vuelve más débil a distancias cortas). A este fenómeno se le llama libertad asintótica (Premio Nobel de Física de 2004 para Gross, Wilczek y Politzer). La gravedad clásica (la teoría general de la relatividad de Einstein) afecta a la constante de acoplamiento de una teoría de Yang-Mills abeliana (a la carga eléctrica en QED) a muy alta energía (o distancias ultracortas) invirtiendo su dependencia con la energía, que pasa a reducirse conforme la energía crece. La gravedad acoplada con la QED hace que la QED presente el fenómeno de la libertad asintótica propio de la QCD. El análisis teórico de David J. Toms me parece realmente curioso. No requiere conocer los detalles de la teoría cuántica correcta de la gravedad, ya que las correcciones que introduce la gravedad en la QED deben aparecer a escalas en la que la teoría clásica de Einstein debería ser válida como teoría efectiva de la gravedad.

El comportamiento de las constantes de acoplamiento en una teoría de Yang-Mills se modela mediante las ecuaciones de Callan-Symanzik para el grupo de renormalización. Si la constante de acoplamiento es , estas ecuaciones se escriben como

,

donde se llama función beta del grupo de renormalización. La libertad asintótica aparece cuando la función beta es negativa, es decir, cuando

 conforme .

La teoría de Einstein de la gravedad puede ser ignorada en la física de las partículas del modelo estándar a las escalas de energía que se pueden probar en los experimentos actuales. No conocemos la teoría cuántica correcta de la gravedad porque la teoría de Einstein no es renormalizable. Sin embargo, podemos considerar que es una teoría efectiva de la gravedad válida a escalas de energía altas pero varios órdenes de magnitud inferiores a la escala de energías de Planck, GeV. David J. Toms nos muestra en su artículo que a estas energías la gravedad afecta a una teoría de Yang-Mills corrigiendo la función beta de la teoría con ciertos términos de origen gravitatorio. Sin entrar en detalles técnicos, el resultado para la QED es el siguiente

,

donde el efecto de la gravedad corresponde al término con que depende cuadráticamente de la energía y linealmente de la constante cosmológica. Este último término es despreciable con el valor actual de la constante cosmológica, aunque la teoría cuántica correcta de la gravedad podría incrementar su valor a alta energía. Aún así, esta nueva función beta muestra que hay energías a las que la gravedad introduce el fenómeno de la libertad asintótica (beta negativa) en la QED.

Según David J. Toms resultados similares se obtendrán para cualquier teoría de Yang-Mills por lo que la escala de energías a la que la constante de acoplamiento de la gravedad y de las demás interacciones fundamentales se unifican podría ser mucho menor de la escala de Planck. Más aún, si existen dimensiones extra en el espaciotiempo la escala efectiva de la energía de Planck se reduce, con lo que habría una reducción adicional de esta escala de unificación, acercándose a los límites que se pueden probar experimentalmente en los grandes aceleradores de partículas.

PS: Lubos Motl critica, con su peculiar estilo personal, la importancia del artículo de Toms en Nature en su entrada “Does quantum gravity make QED asymptotically free?,” The Reference Frame, November 04, 2010. A mí, por el contrario, el trabajo de Toms, basado en la idea previa de Robinson y Wilczek, me parece muy interesante. Como siempre, el lector experto tiene la última palabra.

Holografía 3D casi en tiempo real basada en polímeros fotorrefractivos

 

El holograma de la princesa Leia que proyecta el robot R2-D2 ante Obi-Wan Kenobi y Luke Skywalker en la Guerra de las Galaxias (1977) es un ejemplo de telepresencia 3D. La proyección de hologramas en tiempo real pronto podrá ser una realidad. Se publica en Nature una nueva técnica holográfica estereográfica basada en grabar los hologramas en un material de tipo polímero fotorrefractivo. Las imágenes se pueden actualizar cada dos segundos (todavía lejos de los 24 fotogramas por segundo de la TV) gracias a un láser pulsado de nanosegundos con una frecuencia de 50 Hz que permite escribir el holograma pixel a pixel. La técnica permite ver imágenes holográficas 3D en múltiples colores. Aunque por ahora este prototipo dista de lo que hemos visto en la película de George Lucas, se espera que tenga aplicaciones en entretenimiento, publicidad, telemedicina, prototipado y mapas 3D actualizables. El vídeo que acompaña esta entrada ilustra en su primera parte la grabación rápida de una imagen holográfica 3D en solo 2 segundos (se utilizan pulsos láser de 6 nanosegundos y la frecuencia de grabación pixel a pixel es de 50 Hz). La segunda parte del vídeo muestra un ejemplo de telepresencia: las imágenes 3D de dos investigadores son enviadas en tiempo real a través de internet y se visualizan casi en tiempo real. El vídeo muestra el proceso en tiempo real y muestra la velocidad actual del proceso. El artículo técnico, que ha sido portada en Nature, es P.-A. Blanche et al., “Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer,” Nature 468: 80–83, 04 November 2010.

La grabación holográfica de imágenes es bien conocida, pero los procesos al uso (basados en la exposición con láser de películas de fopolímeros o de haluros de plata) es muy lenta para su uso en tiempo real. El retraso entre la grabación y la reproducción requiere minutos en el mejor de los casos. Con el nuevo polímero fotorrefractivo casi se logra la grabación y reproducción en tiempo real. En el sistema de telepresencia por internet desarrollado por los autores, 16 cámaras Firewire toman fotografías simultáneas de una escena 3D cada segundo. Los 16 puntos de vista son transformados en datos que se envían a través de un enlace Ethernet a 100 Mbit/s y se reproducen en una pantalla de 4×4 pulgadas cuadradas. El sistema de grabación del holograma permite grabar las imágenes pixel a pixel (los autores les llaman hogel en lugar de pixel o el término más habitual de voxel) de forma continua, sin parar, emulando una reproducción en tiempo real, aunque cada fotograma requiere unos 2 segundos para ser grabado; si la pantalla es de mayor tamaño, el tiempo de refresco es mayor.

Para ver el holograma hay que iluminarlo con la luz de un diodo LED en cierto ángulo (el ángulo de Bragg). El sistema permite la grabación y reproducción simultánea ya que el sistema de grabación utiliza un ángulo diferente del utilizado para iluminar el holograma y ninguno de los dos bloquea la visión del espectador. El mayor inconveniente de la nueva técnica es que los hologramas grabados, si no son regrabados de forma continua, se desvanecen (pierden intensidad con el tiempo). En un par de minutos el holograma desaparece completamente. Es necesario volver a grabar la imagen para recuperarla. Por ello el sistema de grabación (o refresco) continuo de la imagen no solo es una ventaja del nuevo sistema, sino que es una necesidad. Cada nuevo patrón de interferencia óptica grabado en el material borra el patrón anterior. El vídeo de youtube que abre esta entrada ilustra a la perfección la calidad obtenida con el nuevo sistema.

El sistema permite visualizar hologramas en colores gracias a una técnica de multiplexado angular. En la misma película de polímero fotorrefractivo se pueden escribir al mismo tiempo hasta tres hologramas diferentes si se utilizan ángulos de grabación diferentes separados al menos 10º entre sí para evitar interferencias. Más aún, si se usan diodos LED de diferente color (rojo, verde y azul) que incidan en cada holograma con el ángulo de Bragg correspondiente se obtienen imágenes en múltiples colores. Una colocación adecuada de los tres sistemas de grabación permite que no interfieran con la visión del espectador. La velocidad de grabación de los hologramas en color es la misma que la de los monocromos, ya que el procedimiento es el mismo (solo cambia el color de la luz LED utilizada para grabar y reproducir).

El experimento MiniBooNE con antineutrinos confirma los datos de LSND y apunta a la existencia de un neutrino estéril

Leer las traducciones de Kanijo es siempre un placer; hoy recomiendo la lectura de “Experimento físico sugiere la existencia de una nueva partícula,” Ciencia Kanija, 2 nov. 2010. Un cuarto “sabor” de neutrino podría haber sido descubierto en el Mini Booster Neutrino Experiment, conocido como MiniBooNE, en el Fermilab, que ha estudiado el cambio de “sabor” (llamado oscilación) de neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos. El artículo se ha publicado en Physical Review Letters y “la explicación más simple” a los resultados observados es “una nueva partícula similar al neutrino, un neutrino estéril, que no sufre la interacción débil.” La evidencia sobre los neutrinos estériles no es nueva, ya que el experimento Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) en el Laboratorio Nacional de Los Alamos ya la obtuvo en los 1990. Los resultados iniciales de MiniBooNE, publicados hace varios años, no apoyaban los resultados del LSND, pero utilizaban un haz de neutrinos en lugar de un haz de antineutrinos, como utilizó el experimento LSND. Los nuevos resultados de MiniBooNE utilizan un haz de antineutrinos y apoyan los hallazgos del LSND. Que haces de neutrinos y de antineutrinos se comporten de forma diferente sugiere nuevas fuentes de violación de la simetría CP (de carga-paridad) en el universo. Un gran trabajo experimental que dará mucho que hablar en los próximos años. El artículo técnico, para los interesados en los detalles, es The MiniBooNE Collaboration, “Event Excess in the MiniBooNE Search for ν̅ _μ→ν̅ _e Oscillations,” Phys. Rev. Lett. 105: 181801, 26 October 2010 [gratis en ArXiv desde el 7 Jul. 2010]).

El experimento MiniBooNE ha estudiado la oscilación de antineutrinos muónicos en antineutrinos electrónicos en un flujo de antineutrinos muónicos emitidos por la colisión de protones contra átomos de berilio. Ha estudiado 566 millones de billones de colisiones p-Be. Ha observado un exceso de (solo) 20’9 ± 14’0 eventos en el rango de energías de 475 < E < 1250 MeV. El experimento LSND observó un exceso de antineutrinos electrónicos con una evidencia de 3’8 sigma (se requieren 5 sigma para proclamar un descubrimiento). Análisis previos de MiniBooNE habían encontrado un exceso a 3’0 sigma de neutrinos electrónicos con energía menor de 475 MeV que no tenía explicación. La hipótesis más razonable era una simple fluctuación estadística.

Si se confirman estos resultados de MiniBooNE (junto a los resultados de LSND, KARMEN2 y MINOS) todo apunta a física más allá del modelo estándar. Si la física de los antineutrinos es diferente a la de los neutrinos, las consecuencias pueden ser de gran calado. Por ejemplo, si la masa de neutrinos y antineutrinos es diferente sería evidencia de una violación de la simetría CPT. La existencia de un neutrino estéril explica gran parte del resultado observado pero no lo explica completamente. Algunos teóricos consideran necesario un modelo 3+2 (con dos neutrinos estériles) en lugar de un modelo 3+1. Habrá que estar al tanto sobre cómo evoluciona este asunto en los próximos meses.

Matemáticas y morfogénesis de la ciudad como un ser vivo

La ciudad está “viva” ya que está siempre en movimiento, como un ser vivo nace, se desarrolla, se cura de sus lesiones (como daños de guerra) y, a veces, muere en parte o totalmente. Las ciudades presentan una amplia diversidad tanto en su forma general (circular, en expansión, lineal o incluso fractal) como en el aspecto de su sistema de calles (regular, orgánico o árboreo). Esta diversidad responde a limitaciones internas y externas y puede ser explicada por la matemática que modela el desarrollo de los seres vivos y los mecanismos de formación de patrones mediante morfogénesis. El resolución de Euler del problema de los puentes de Königsberg gracias al uso de un grafo en el que las aristas son las calles y los vértices son sus intersecciones, ha llevado a Thomas Courtat, del Laboratorio de Materiales y Sistemas Complejos, CNRS, Universidad de París, y sus colegas a desarrollar un modelo de la ciudad basado en su red de calles que permite analizar, manipular y explicar la morfogénesis de las ciudades. Las calles se dividen en pequeños trozos elementales que contienen toda la información adicional necesaria para reconstruir el mapa completo de la ciudad (posición y tipo de edificios, parques, etc.). Las calles pueden crecer de forma dinámica en función de una serie de reglas que modelan el crecimiento orgánico de la ciudad. La política urbanística de la ciudad se modela mediante un campo potencial que describe el atractivo a la hora de crecer de cada punto del espacio disponible para hacerlo. En la simulación del crecimiento de la ciudad, una vez elegido el punto más atractivo en cada momento se le conecta con la red de calles ya existente y se hace crecer en un pequeño trozo dicha red de calles. Courtat y sus colegas han introducido varias métricas (medidas) que caracterizan la topología de primer y segundo orden, la anisotropía y el crecimiento de las calles que permiten determinar el campo potencial que guía el crecimiento de la ciudad. Estos potenciales permiten comparar cualitativa y cuantitativamente ciudades entre sí. El artículo técnico es Thomas Courtat, Catherine Gloaguen, Stephane Douady, “Mathematics and Morphogenesis of the City, A Geometrical approach,” ArXiv, 8 Oct 2010.

La corrección a la gravedad de Newton debida a las dimensiones extra del espaciotiempo

La validez de la gravedad de Newton (la ley de la inversa del cuadrado de la distancia) ha sido verificada a distancias cortas (micrométricas), pero no muy cortas (submicrométricas). La existencia de dimensiones extra en el espaciotiempo, predicha por la teoría de cuerdas, modifica la ley de la gravedad de Newton introduciendo un término exponencial (potencial tipo Yukawa). A distancias próximas al radio de compactificación de las dimensiones extra se amplifican las correcciones a la ley de la inversa del cuadrado lo que permitiría determinar estas distancias gracias a los experimentos. Permitidme que recuerde la expresión matemática más sencilla para estas correcciones.

La corrección a la teoría de la gravedad de Newton debida a la existencia dimensiones extra depende de la manera en la que están compactificadas estas dimensiones extra, aunque su forma general está dominada por un término tipo Yukawa que corrige a la ley de Newton, es decir, por un potencial exponencial de tipo
,
donde el parámetro caracteriza la importancia relativa de la corrección tipo Yukawa a la gravedad y el parámetro  el rango de distancias a la que se observa el término extra. En el caso más estudiado, la compactificación toroidal de las dimensiones extra (cada dimensión extra se compactifica en un círculo de radio fijo), el potencial corregido toma la forma
,
donde es el número de dimensiones extra y es el radio de compactificación (supuesto igual en todas las dimensiones). Los detalles de la derivación se pueden encontrar en N. Arkani-Hamed, S. Dimopoulos, G. R. Dvali, ”The hierarchy problem and new dimensions at a millimeter,” Phys. Lett.  B  429: 263-272, 1998; ArXiv: hep-ph/9803315. El radio está asociado a la escala de distancias, o energías, o masas asociada a las cuerdas (también llamada escala de Planck efectiva), sea . La relación se obtiene exigiendo que se recupere la ley de Newton a distancias grandes comparadas con el radio de compactificación. El resultado obtenido es
,
que implica la relación numérica

.

Esta fórmula, dado el número de dimensiones extra, permite calcular el radio de compactificación en función de la escala de Planck efectiva. Para y una escala de , resulta que , es decir, del orden del tamaño del sistema solar (obviamente, falso). Para , obtenemos (por debajo del límite experimental actual). Para más de una dimensión compactificada se puede reducir mucho la escala de compactificación sin incurrir en contradicciones con los resultados experimentales actuales. Para  y  se observarán modificaciones de la ley de Newton a distancias de  (el radio de Bohr es ). Para  se obtendrá un límite similar para  y para  solo se requiere . 

En resumen, en la actualidad sabemos tan poco de la gravedad que no es posible descartar que existan dimensiones extra. Si permitimos que hasta 6 dimensiones estén compactificadas, la escala de energías de dicha compactificación podría ser alcanzable con los experimentos actuales. Solo los experimentos podrán descartar las dimensiones extra del espaciotiempo.

Los cálculos presentados aquí han sido escogidos del artículo E.G. Floratos, G.K. Leontaris, N.D.Vlachos, “Gravitational Atom in Compactified Extra Dimensions,” ArXiv, 4 Aug 2010.

Alucinando con el movimiento de las partículas disueltas en una gota de café

 

Una gota de café que cae sobre la mesa se evapora. Las partículas en suspensión dentro de la gota de café se mueven a un ritmo marcado por el ritmo de evaporación. A vista es difícil ver su movimiento, pero se intuye. Con un microscopio y la iluminación adecuada (en el vídeo también ayuda que las partículas sean fluorescentes) se puede seguir su trayectoria (tras un procesamiento mediante un software desarrollado en Matlab). Lo más curioso es la inestabilidad en la velocidad radial de las partículas que crece (diverge) conforme la gota se evapora. Por supuesto, esta explosión en tiempo finito (blow-up) se satura (o se para) cuando la gota se seca. Un interesante vídeo que tenía en el tintero (entre mis borradores) realizado en Holanda por Alvaro G. Marin, Hanneke Gelderblom, Jacco Snoeijer, Detlef Lohse, “Avalanche of particles in evaporating coffee drops,” ArXiv, 15 Oct 2010.

La generación topológica de la masa por compactificación dimensional en el grafeno

El grafeno es un material que permite estudiar en laboratorio, a baja energía, las propiedades exóticas de la mecánica cuántica relativista. En el grafeno los electrones y huecos (ambos fermiones) se propagan como partículas relativistas sin masa de tipo Dirac (aunque a una velocidad solo del 1% de la luz en el vacío). Sin embargo, no es así en un nanotubo de carbono (grafeno doblado en forma de tubo). Por tanto, cuando el grafeno se dobla para formar un nanotubo estos fermiones adquieren una masa efectiva no nula (para sus movimientos a lo largo del eje del nanotubo). El cambio en la topología del grafeno, el paso de un medio bidimensional (2D) a un medio tubular (1D), genera la masa de los portadores de carga en el material. Una generación topológica de la masa gracias a una compactificación dimensional (enrollar una dimensión en forma de tubo y hacer que su dimensión transversal característica sea despreciable respecto a la dimensión longitudinal). En este sentido, los fermiones del grafeno se comportan como partículas de Kaluza-Klein en el nanotubo. De hecho, su espectro de masas está cuantizado y depende de la frecuencia acimutal, que a su vez depende del inverso del diámetro del tubo. Lo más exótico de la física hecho cotidiano a golpe de celo (adhesivo) en la mina (de grafito) de un lápiz. Por ahora, estas ideas son pura teoría y nadie las ha verificado de forma experimental. Tiempo al tiempo. Nos lo ha contado Kentucky Fried Chicken (KFC), “Mass Can Be ‘Created’ Inside Graphene, Say Physicists,” The Physics arXiv Blog, 21 oct. 2010, que se me adelantó al hacerse eco del artículo técnico de A. D. Alhaidari, A. Jellal, E. B. Choubabi, H. Bahlouli, “Dynamical mass generation via space compactification in graphene,” ArXiv, 17 Oct 2010.

Me ha recordado esta noticia el truco de las tijeras de Dirac para explicar el espín del electrón (no me preguntéis por qué, pero me lo ha recordado). Para los interesados recomiendo la refrescante lectura del artículo de Ricardo García Salcedo, Fernando R. González Díaz, Emilio Lluis Puebla, Guillermo R. Moreno Rodríguez, “La topología del truco de las tijeras de Dirac,” Ciencia Ergo Sum 14: 107-112, 2007 [el artículo es gratis gracias a Redalyc].

Cómo pesar de forma precisa a un elefante

Parece trivial. Se sube el elefante a una balanza para camiones y se lee el peso en el dial, pero no es tan fácil. Cómo se puede lograr que el elefante se suba a la balanza que está pensada para camiones y se quede quieto sin balancearse. Cómo afectan los movimientos del animal a la lectura de la balanza. Cómo se transporta en la India a un elefante hasta un lugar que tenga una balanza para camiones. El alto coste del transporte y las dificultades técnicas han hecho que los elefantes no sean pesados con la regularidad que los controles veterinarios requieren. S. Wijeyamohan de la Universidad de Peradeniya, Sri Lanka, ha diseñado una nueva balanza para pesar elefantes con alta precisión que es fácil de transportar en un camión y permite medidas in situ sin necesidad de desplazar al elefante largas distancias. La nueva balanza fue utilizada por primera vez el 10 de marzo de 2010 para pesar a 6 elefantes; una vez  se colocó la balanza en el suelo, fueran pesados en solo 25 minutos. Un éxito que augura que esta balanza será utilizada con regularidad para pesar con fines veterinarios a toda la población de elefantes en cautividad en Sri Lanka. Más detalles en el artículo técnico S. Wijeyamohan, Bruce Read, Charles Santiapillai, “Obtaining accurate body weights of captive elephants in Sri Lanka,” Current Science 99: 1033-1035, 25 october 2010.

El peso de un elefante adulto supera fácilmente una tonelada. Un elefante africano (Loxodonta africana) cazado en Angola en 1955 llegó a alcanzar las 10 toneladas (peso estimado). Los elefantes asiáticos (Elephas maximus) son mucho más pequeños: el peso medio de las hembras es de 2.720 kg, siendo 4.160 kg el máximo medido o estimado; los machos son más pesados, siendo su peso medio 3.600 kg y el máximo medido de 5.400 kg. El peso de un elefante depende de su dieta, ejercicio y salud. Los veterinarios deben determinar de forma rutinaria el peso de los elefantes jóvenes para determinar que están creciendo correctamente. También es importante para decidir la dosis correcta de medicamentos que se ha de suministrar a los animales enfermos. Algunos estudios recomiendan a los zoológicos y circos que controlen el peso de sus elefantes de forma periódica.

El procedimiento más obvio para pesar un elefante es utilizar una balanza para pesar camiones. El problema en la India es que transportar un elefante hasta un lugar donde haya una balanza de este tipo es difícil y caro. Además, el animal tiene que estar bien entrenado para saber donde debe colocarse y que debe mantenerse quieto. Los camiones no se balancean por lo que este tipo de balanzas no están preparadas para pesar a un animal. Se puede pesar con precisión de esta forma a los elefantes de circo, pero muchos elefantes domésticos y en zoológicos no han sido entrenados para ello. 

Un procedimiento mucho más simple y preciso es usar una balanza con una plataforma en la que el elefante pueda colocar de forma cómoda sus cuatro patas de forma firme. Los autores del artículo han diseñado dicha balanza (ver figura que abre esta entrada) y ha sido fabricada por la compañía Asano Lanka (Pvt) Ltd. de Sri Lanka especializada en la fabricación de balanzas de precisión. La balanza puede doblarse por la mitad y puede ser transportada por un camión. Abierta tiene una longitud de 2’415 m., una anchura de 1  m, una altura de 6 cm (entre las dos partes de la plataforma una vez se despliega hay una distancia de 1’5 cm); cerrada pesa 240 kg. La plataforma tiene 8 sensores en las 4 esquinas y están calibrados para medir con precisión pesos entre 500 kg y 6.000 kg (aunque según los autores también da medidas aceptables en el rango de 2 kg a 10.000 kg). Se estima que descargar la balanza y colocarla para empezar a realizar medidas requiere unos 20 minutos y que en media hora se pueden pasar hasta 7 elefantes.

Aunque no es una noticia científica, me ha llamado la atención. Yo, en mi ignorancia, pensaba que el problema de pesar elefantes de forma precisa había sido resuelto hace muchos años.

Curiosidades científicas del último número de la revista Science

"Anatomía del corazón" más conocida como "¡Y tenía corazón!" del pintor Enrique Simonet y Lombardo.

Hay muchos tipos de inteligencia y sus fronteras mutuas no están claras. ¿Qué es la inteligencia colectiva? Una pregunta difícil de contestar ya que es difícil diferenciar este término de la inteligencia social o de la empatía. Un nuevo estudio publicado en Science proclama haber encontrado la respuesta. Estudiaron a 600 participantes que dividieron en grupos de entre dos y cinco personas para resolver una serie de problemas. Los grupos que obtuvieron el mejor rendimiento fueron los que estaban formados por una proporción mayor de mujeres, cuyos miembors presentaban una mayor capacidad para dialogar entre ellos y una mayor sensibilidad social hacia el grupo. Un dato curioso del que se han hecho eco la mayoría de los medios es que a más mujeres, más inteligencia colectiva. Hay que destacar que otros factores importantes también se enmarcan en el estereotipo femenino: a más capacidad para captar los sentimientos y pensamientos ajenos, más inteligencia colectiva; en ausencia de liderazgo en el grupo y mayor equidad en el diálogo entre los miembros, mayor inteligencia colectiva. También es curioso que la inteligencia colectiva no se correlaciona con la inteligencia general de los miembros de cada grupo. El trabajo técnico es Anita Williams Woolley et al., “Evidence for a Collective Intelligence Factor in the Performance of Human Groups,” Science 330: 686-688, 29 October 2010. En español recomiendo Dolors Reig, “Cerebro emocional y trabajo colaborativo: la nueva importancia,” el caparazón, 3 oct. 2010.

Los roedores más antiguos de Europa han sido encontrados en París. Dos dientes fósiles similares a los de una ardilla, así como un trozo de mandíbula, indican según Thierry Smith, del Real Instituto Belga de Ciencias Naturales de Bruselas, que los roedores modernos aparecieron por primera vez en Europa casi al mismo tiempo que en América del Norte, hace unos 57 millones de años, mucho antes de lo que se pensaba. La mayoría de las órdenes modernos de mamíferos, como los ungulados y los primates, no aparecieron hasta hace unos 56 millones de años, cuando el clima se calentó notablemente. Nos lo ha contado Ann Gibbons, “Society Of Vertebrate Paleontology: When Rodents Marched Into Paris,” News Focus Science 330: 583, 29 October 2010.

Los mecanógrafos expertos cuando cometen un error al escribir tratan de corregirlo sobre la marcha. Perciben estos errores de dos formas distintas: son sensibles a las pulsaciones del teclado a través de sus propios dedos, sin necesidad de leer el texto, y ven otros errores directamente en pantalla, tras leer el texto que acaban de escribir. Un estudio científico ha demostrado que ambas vías cognitivas están bien separadas. Lo mismo ocurre cuando conducimos un coche o tocamos un instrumento musical. El estudio técnico es Gordon D. Logan, Matthew J. C. Crump, “Cognitive Illusions of Authorship Reveal Hierarchical Error Detection in Skilled Typists,” Science 330: 683-686, 29 October 2010. Un vídeo en inglés con una entrevista a los autores del estudio.