La ciencia de la Champions League mientras uno ve el partido entre el Barcelona y el Manchester

No me gusta el fútbol, pero estoy delante del televisor viendo la final de la Champions League entre el Barcelona y el Manchester, así que tendré que procrastinar gracias a Google Scholar para no aburrirme.

Yo siempre se lo digo a mis alumnos cuando les veo con muletas o con una escayola, ¿qué, jugando al fútbol? Y la mayoría de las veces acierto. Porque el fútbol es un deporte de contacto muy peligroso, más aún para los jugadores profesionales. El riesgo de lesiones entre los jugadores de fútbol de la UEFA Champions League es mayor que entre los jugadores de los equipos nacionales que intervienen en competiciones internacionales. Así lo concluyeron los estudios de M. Waldén, M. Hägglund, J. Ekstrand, “UEFA Champions League study: a prospective study of injuries in professional football during the 2001–2002 season,” British Journal of Sports Medicine 39: 542-546, 2005; y J. Ekstrand, M. Hägglund, M. Waldén, “Injury incidence and injury patterns in professional football: the UEFA injury study,” British Journal of Sports Medicine 45: 553-558, 2011. El primero de estos estudios siguió las lesiones durante la temporada de 2001-2002 de 266 jugadores de 11 clubes de 5 países europeos, mucho de los cuales pertenecen a los equipos nacionales de sus propios países. Se registraron 658 lesiones, es decir, unas 9,4 ± 3,2 lesiones por cada 1000 horas de juego. El riesgo de lesiones por partido es mucho mayor para los equipos ingleses y holandeses (41,8 ± 3,3 lesiones por cada 1000 horas jugadas), que para los equipos franceses, italianos y españoles (24,0 ±  7,9). El 15% de las lesiones son graves (requieren una baja de al menos 4 semanas). El segundo de estos estudios amplió el estudio a las temporadas de 2001 a 2008. Para los 23 equipos estudiados se registraon 4.483 lesiones, es decir, unas 8,0 lesiones cada 1000 horas. El número de lesiones cada 1000 horas durante los partidos (27,5) es mucho mayor que durante los entrenamientos (4,1). No se observó ninguna tendencia en la serie temporal de lesiones que indica que la competición europea sea en 2008 más dura que en 2001. Menos mal. Aún así, espero que este partido entre Barcelona y Manchester sea “limpio” y el “juego duro” no acabe siendo lo que recuerden mañana la mayoría de los aficionados. El Barça ya ha marcado su primer gol y el Manchester ha empatado (no sin polémica).

¿Qué pasará en el partido? La matemática y la estadística no pueden ofrecer ninguna respuesta. “No debe olvidarse que uno de los ingredientes “básicos” del fútbol es la capacidad de que cualquier equipo puede vencer a cualquier otro equipo; por ello, la probabilidad de un resultado “sorpresa” es bastante alta y estas “sorpresas” difícilmente pueden ser recogidas por los modelos matemáticos.” Alfredo G. Hernández-Díaz, Ramón Sala Garrido, Rafael Caballero Fernández, “Estimación de parámetros del rating ELO para la liga de fútbol española 2009/2010,” XVIII Jornadas ASEPUMA, Santiago de Compostela 2010, Anales de ASEPUMA, 18: 507. Ha marcado el Barcelona un segundo tanto, mientras yo estaba leyendo cómo ha evolucionado su eficiencia defensiva y su eficiencia ofensiva en la liga española desde 2002/2003 hasta 2009/2010. Como es un artículo en español te dejo que lo disfrutes a tu ritmo: Lourdes Canós Darós, Maria Jose Canós Darós y R. Sala Garrido, “Productividad y Eficiencia en Liga Española de Fútbol. (2002/03-2009/10),” XVIII Jornadas ASEPUMA, Santiago de Compostela 2010, Anales de ASEPUMA, 18: 507. Nuevo gol del Barcelona, con un 3-1 es difícil que pierda. Me ha gustado el artículo de Dimitris Karlis & Ioannis Ntzoufras, “Robust fitting of football prediction models,” IMA Journal of Management Mathematics 22: 171-182, 2011 [copia gratis].

El FC Barcelona logra una nueva Champions. ¡Enhorabuena a todos los culés!

Ha acabado el partido mientras leía Kimio Kase et al., “Real Madrid CF – FC Barcelona: Análisis de las estrategias económica y deportiva el período 2000-2006,” IESE Business School, CSBM, Junio 2006. “En Europa, el fútbol es el deporte más popular y tanto el Real Madrid CF como el FC Barcelona son referentes en términos de aficionados, audiencias e ingresos. Ambas entidades deportivas se han matenido como “clubes” deportivos, cuando la mayoría de los clubes de fútbol en España han pasado a ser sociedades anónimas deportivas. En el período 2000-2003, el Real Madrid CF partía de una delicada situación económica que pudo resolver equilibrando el presupuesto y saneando la estructura del balance gracias a la venta de la ciudad deportiva; en el ámbito deportivo, alcanzó dos Campeonatos de Liga a nivel nacional, una Champions League y una Copa Intercontinental. En el mismo período, el FC Barcelona incurrió en un desfase presupuestario importante que agravó la difícil situación económica del club; en el ámbito deportivo no consiguió éxito alguno. En el período 2003-2006, el Real Madrid CF mantuvo una situación económica saneada, logrando ser “el club (de fútbol) más rico del mundo;” sin embargo, no logró alcanzar ningún éxito deportivo. Por el contrario, el FC Barcelona ha mejorado su equilibrio presupuestario anual, aunque no la complicada situación de su balance; en cambio, ha obtenido relevantes éxitos deportivos: dos Campeonatos de Liga y una UEFA Champions League.” Recuerda, el artículo está escrito en 2006. Las conclusiones, al final, te dejo que las leas tú. A mí no me han convencido.

Cuándo se anunciarán los primeros resultados con colisiones de 2011 en el LHC del CERN

Este evento difotónico observado en ATLAS es espectacular, pero se observó el año pasado. Todavía no se ha publicado ningún artículo en ninguna revista, congreso o seminario que presente el análisis de colisiones en el LHC del CERN obtenidas durante 2011. ¿Qué depararán dichas colisiones? El evento que abre esta entrada fue obtenido el 14 de octubre de 2010 y muestra una colisión en la que se producen dos fotones que abandonan el punto de colisión en direcciones opuestas con una masa en su centro de masas de Mγγ = 679 GeV, ¿qué se puede haber desintegrado de esta forma? En el año 2010 tras el análisis de 36 /pb (inversos de picobarn) de datos de colisiones se observaron 8090 eventos difotónicos, 1650 de los cuales tenían  Mγγ > 120 GeV, y 13 de los cuales tenían Mγγ > 500 GeV. ¿Qué son estos eventos difotónicos de alta energía? Podría tratarse de un evento G→γγ, la primera evidencia de un gravitón. ¿Especulativo? Sí, lo es, pero ya se han obtenido más de 500 /pb = 0,5 /fb de datos de colisiones en el LHC, en los que deberían ocultarse más de 175 eventos de este tipo. ¿Qué deparará el análisis de todos esos datos? Nadie espera grandes sorpresas, pero incluso los indicios podrían apuntar a algo grande… Esta figura y la siguiente han sido extraídas de la charla de Mayoko Kataoka, “Search for new Physics with Di-photon in ATLAS,” Electroweak & beyond SM, Photon 2011, 26 May 2011.

Las figuras con pocos datos de colisiones son siempre sugerentes. Se observan curvas que nos llevan a profundas elucubraciones, como cuando vemos a una voluptuosa mujer embutida en su vestido y ponemos en marcha los rayos X de nuestra imaginación (el que esto escribe es hombre, que las lectoras cambien mujer por hombre). Pero conforme el número de datos crece muchas de estas curvas se suavizan y se desvelan los derroteros que nos conducen de nuevo al punto de partida, a confirmar el modelo estándar de las partículas elementales, una de las teorías más bellas y más profundas que el hombre ha desarrollado durante el siglo XX.

¿Cuándo se publicarán los primeros análisis de los datos de colisiones de 2011 en el LHC? Realmente nadie lo sabe, pero muchos estamos expectantes a cada nuevo artículo que surge en el CERN, a cada nueva conferencia, a cada nuevo seminario, … somos frikis de la física de partículas y disfrutamos siéndolo. Philip Gibbs, “Seminar Watch,” viXra log, May 27, 2011, apuesta por la conferencia “Physics at LHC 2011” que se celebrará entre el 5 y el 11 de junio. Valerie Jamieson, “CERN press chief: We’ll never plug blockbuster leaks,” New Scientist 18 May 2011, apuesta por los seminarios internos del CERN de la serie “Joint EP/PP/LPCC” (en el pasado han sido utilizados para dicho tipo de anuncios). Pero lo que hay que tener claro es que los resultados espectaculares no se esperan para este verano, ni siquiera para finales de este año. Yo creo que las grandes sorpresas en el LHC serán la salsa del próximo verano, el verano de 2012, muchas de las cuales tendrán su confirmación definitiva en la primavera o verano de 2013.

Estamos a punto de tocar con los dedos el algodón de las nubes. Me preguntaba mi hijo si las nubes son comestibles y si lo son qué sabor tendrán; ¿sabrán igual que las nubes de algodón de azúcar? Me preguntaba si los gigantes se las comen, ¿harán agujeros en las nubes por los que caerán hasta el suelo? Porque todo el mundo sabe que los gigantes viven en las nubes.

PS: Me gustaría aclarar qué quiero decir cuando digo que no espero sorpresas tras el análisis de los datos de colisiones del LHC durante este año (2011). Durante este verano se obtendrán 1/fb de datos de colisiones y en otoño se alcanzarán los 2/fb, e incluso puede que más aún. Con 1/fb de datos hay mucha “nueva física” que podría ser encontrada o podrá ser refutada. Por ejemplo, una cuarta generación de partículas elementales. Prácticamente todo el espacio de parámetros posibles será explorado en el LHC con 1/fb de colisiones. Así que para finales del verano (con suerte a mediados de agosto) sabremos si hay una cuarta familia de quarks y leptones o si no la hay. También hay otros fenómenos asociados a “nueva física” que podrán ser descartados con sólo 1/fb de datos (como muchos modelos supersimétricos). Sin embargo, en mi opinión personal, no soy experto, la mayoría de las cosas más interesantes en física de partículas (el Higgs, la supersimetría, dimensiones extra, etc.) tendrán que esperar a que se acumulen más datos.

Publicado en Science: Puertas lógicas implementadas mediante espintrónica

Muchos creen que el futuro de la ley de Moore pasa por los avances en espintrónica. La idea es utilizar el espín de los electrones para implementar operaciones booleanas utilizando puertas lógicas (AND, OR, NOT) sin necesidad de mover los electrones a través de cables. Khajetoorians et al. publican en Science un método para implementar operaciones lógicas utilizando el espín de los electrones en átomos individuales sin que haya que mover dichos electrones entre átomos vecinos, basta aplicar un campo magnético externo controlable. Para la fabricación a escala atómica de estos dispositivos utilizan la tecnología del microscopio de efecto túnel, herramienta que también usan para la lectura de los estados de las puertas lógicas. Por ahora estas nuevas tecnologías están limitadas por el tamaño del circuito combinacional implementado y sólo se han logrado implementar circuitos muy sencillos. Sin embargo, según los autores, nada limita la escalabilidad de la idea. El artículo técnico es de Alexander Ako Khajetoorians, Jens Wiebe, Bruno Chilian, Roland Wiesendanger, “Realizing All-Spin–Based Logic Operations Atom by Atom,” Science 332: 1062-1064, 27 May 2011. Se hacen eco de dicho artículo Andreas Heinrich y Sebastian Loth, “Physics: A Logical Use for Atoms,” Perspective, Science 332: 1039-1040, 27 May 2011.

En las tecnologías microelectrónicas convencionales los bits de información están representados en la carga almacenada en condensadores y son procesados ​​por puertas lógicas basadas ​​en transistores. Cualquier otra tecnología que pretenda sustituir al silicio debe ofrecer ambas cosas, un mecanismo fácil, rápido y eficiente para almacenar la información y otro mecanismo similar para realizar las operaciones lógicas. La espintrónica ofrece una buena solución al primer problema: el almacenamiento de información en los espines de los electrones permite una escritura y lectura de la información de alta velocidad y con un consumo de energía reducido. Sin embargo, las soluciones espintrónicas al segundo problema, la implementación de puertas lógicas, todavía están en fase emergente. Por ello el artículo de Khajetoorians et al. es un importante paso hacia adelante en las tecnologías espintrónicas. Aún así, hay que recordar que la fabricación de este tipo de nanodispositivos es lenta y complicada ya que colocar uno a uno los átomos en un sustrato adecuado utilizando una punta de un microscopio de efecto túnel.

Cada átomo puede estar en dos estados diferentes |0> o |1> dependiendo de la orientación de su magnetización. Khajetoorians et al. han construido cadenas lineales de estos átomos (cadenas antiferromagnéticas, porque acarrean un espín) en las que los átomos actúan como las cuentas de un collar de perlas. Estas cadenas están conectadas a dos imanes controlables capaces de inyectar pulsos de campo magnético en la cadena de átomos. Estos imanes con forma triangular actúan como señales de entrada del dispositivo. En la figura que abre esta entrada tenéis una imagen de este dispositivo incluyendo su funcionamiento observado mediante un microscopio de efecto túnel. En la figura las dos entradas son α y β; en la entrada α el estado se cambia de 1 a 0, o de 0 a 1 aplicando sendos pulsos magnéticos de +1,75 T y de −1,75 T, resp.; en la entrada β el estado cambia de 1 a 0, o de 0 a 1 aplicando pulsos magnéticos de −0,4 T y +0,4 T, resp. En la figura se muestra la actuación de una puerta lógica tipo OR (una disyunción lógica); los informáticos e ingenieros electrónicos notarán que Heinrich y Loth han utilizado el símbolo de una puerta AND en lugar de una OR en su figura; yo no he querido arreglar este error y he copiado su figura en la parte superior de la mía como ellos lo han presentado. Os recuerdo a los demás la diferencia; en una puerta AND la tabla de verdad es 00→0, 01→0, 10→0, y 11→1, pero en una puerta OR es 00→0, 01→1, 10→1, y 11→1; la parte inferior de la figura que abre esta entrada está extraída del artículo de Khajetoorians et al. y muestra una puerta OR (pero no presentan el símbolo circuital correspondiente en su artículo).

En resumen, aunque muchos dirán que implementar una puerta OR o una puerta NOT, solamente, es algo “pobre” comparado con los miles de millones de puertas que se implementan en los circuitos microelectrónicos convencionales, ello no quita que estemos ante un gran trabajo técnico en espintrónica que muestra que es un campo emergente con un futuro muy prometedor. Quizás dentro de 20 años (extrapolando la ley de Moore) lleguemos al momento en el que la ley de Moore deje de ser válida pues representar información en algo más pequeño que un átomo parece inimaginable, ¿o no?