La última semana del LHC en el CERN

Como ya viene siendo habitual en este blog os informaré del estado actual del LHC. La semana pasada (Week #40 del 2011), el LHC logró batir un nuevo récord de luminosidad instantánea, alcanzando 3,4 × 10³³ /cm² /s; además, la inyección número 2195 de este año (fill #2195) también fue de récord y alcanzó en CMS una luminosidad integrada de 120,1 /pb tras 17:17 horas (en ATLAS se alcanzaron 114,9 /pb). Ahora mismo, la luminosidad integrada total durante 2011 supera los 4,6 /fb (esta semana se acumularon unos 0,4 /fb) y todavía quedan cuatro semanas de colisiones de protones (antes de cambiar a iones pesados). El objetivo es alcanzar los 5 /fb, algo que se logrará fácilmente, por lo que se realizarán múltiples pruebas. Entre las pruebas iniciadas la semana pasada y que continuarán durante ésta se encuentra la inyección de paquetes de protones separados por 25 ns (las primeras pruebas se realizaron en 7 de octubre). Los científicos de ATLAS y CMS tendrán que decidir en estas pruebas si el incremento de luminosidad merece la pena y compensa el incremento en el fenómeno del apilamiento (pile-up) de colisiones, que complica el análisis de los datos de los detectores. Estas pruebas son clave para tomar la decisión de si el año que viene se trabajará con 25 ns o se continuará con 50 ns. Por ahora todo ha ido a las mil maravillas, pero la luminosidad utilizada era muy baja. Como muestra la figura que abre esta entrada, no todo es perfecto en el LHC y ha habido pequeños problemas que han requerido parar los haces y realizar ciertas reparaciones (que han requerido 29 horas). Durante las 168 horas de la semana pasada solo hubo haces estables durante 52 horas. Esta semana los números serán similares. Más información actualizada día a día.

La historia de la noticia de los neutrinos superlumínicos

Todavía la noticia de los neutrinos superlumínicos colea por ciertos medios. Quizás convenga recordar la historia de la noticia. Lo primero, mi historia. Cuando el jueves 22 de septiembre por la noche, en Bilbao, algunos colaboradores de Amazings me hablaron de los neutrinos superlumínicos, les comenté que yo ya conocía la noticia desde hacía un par de semanas (en realidad era desde el 16 de septiembre), que la había leído en el blog Resonaances (en realidad la leí en un comentario en dicho blog). Se esperaba una rueda de prensa para el 16 de septiembre, que se retrasó hasta el 23 de septiembre. También conocía la entrada de Tommaso Dorigo (aunque no recordaba que apareció el 19 de septiembre), que fue retirada rápidamente de su blog; la busqué el 23 de septiembre a primera hora de la mañana y no la encontré, ¿había soñado haber leído dicha entrada?; gracias a otros blogs (viXra y TRF) quedó constancia de la existencia de dicha entrada. Acabo de leer la historia de la noticia de los neutrinos en Philip Gibbs, “Embargoes and Neutrinos,” viXra log, October 7, 2011, que se basa en parte en Ivan Oransky, “Update from CERN communications director on neutrinos (potentially) traveling faster than light,” Embargo Watch, Sept. 26, 2011. Supongo que lo que sigue interesará solo a los que no la hayan leído ya en viXra.

El 12 de septiembre apareció en la web del CERN un anuncio de un seminario llamado crípticamente ”Seminar DG,” sin ningún tipo de explicación sobre su contenido. Según uno de los autores del blog Embargo Watch, el jefe de prensa del CERN, James Gillies, informó de la noticia de los neutrinos superlumínicos a muchos medios de prensa el día 13 de septiembre (parece ser que la fuente fue Marco Cattaneo, editor jefe de Le Scienze, la versión italiana de Scientific American). Los periodistas fueron informados de los elementos clave de la noticia pero bajo embargo, no podrían publicar nada hasta el día 16 de septiembre, tras la rueda de prensa oficial. Esta práctica es habitual para facilitar que los periodistas preparen con antelación la noticia que se anunciará en una rueda de prensa del CERN. Hay que aclarar que el experimento OPERA es independiente del CERN (aunque utiliza un haz de neutrinos producido allí), pero solicitó utilizar la sala de prensa del CERN por motivos organizativos (la noticia podía levantar mucha expectación y necesitaban una sala de prensa muy grande).

El 15 de septiembre apareció un comentario anónimo en el blog Resonaances sobre un efecto a 6,1 sigma que sería publicado en una rueda de prensa en el CERN al día siguiente. Algunos blogueros de física de partículas dudaban si el rumor era auténtico o no. Por una razón desconocida, la rueda de prensa fue aplazada hasta el 23 de septiembre. Sin embargo, el 16 de septiembre aparecieron comentarios anónimos en varios blogs (Resonaances, Not Even Wrong y Vixra) que indicaban que el efecto a 6,1 sigma había sido observado por OPERA y correspondía a la existencia de neutrinos superlumínicos.

El 19 de septiembre Dorigo publicó su opinión sobre este resultado en su blog A Quantum Diaries Survivor y muchos otros blogs se hicieron eco de ella (como viXra, The Reference Frame y otros). Según contó Dorigo más tarde, por presiones de la dirección del CERN (él trabaja en el experimento CMS) tuvo que retirar el post de su blog y lo programó para que volviera a aparecer tras el 23 de septiembre.

El 22 de septiembre un físico italiano (Antonino Zichichi) concedió una entrevista a un periódico italiano (Il Giornale) en el que deslizaba la noticia de los neutrinos superlumínicos. El embargo había sido violado y algunos medios (como Reuters) decidieron hacer lo mismo. El jefe de prensa del CERN, Gillies, volvió a recordar/informar a los periodistas de que la noticia no podía ser publicada hasta el día siguiente según las condiciones acordadas en el embargo. El embargo es un acuerdo “entre caballeros” sin que pueda haber medidas legales contra quien lo viole.

El 23 de septiembre apareció el manuscrito en ArXiv y la noticia fue ampliamente difundida por todos los medios de comunicación, incluso antes de que se iniciara el seminario (rueda de prensa) en el CERN. El comunicado de prensa oficial del CERN apareció tras el seminario. El resto ya es historia…

Mantener el embargo de una noticia como ésta durante un par de días es difícil, pero durante un par de semanas es imposible; siempre habrá alguien que se chive (viole el embargo).

El estado de la física de partículas en España

Nos lo cuenta Alberto Casas (Instituto de Física Teórica, IFT-UAM/CSIC, Madrid), “Theoretical Particle Physics in Spain. A brief overview and some comments,” RECFA Meeting, Madrid 2011. Alberto indica que hay 410 físicos en España trabajando en física de altas energías (en 2003 había 292), destacando un incremento del 260% en el número de postdocs (respecto a 2003). España es el noveno (#9) país del mundo en producción de artículos en física de partículas y su impacto es bastante bueno. El 3,2 % de los artículos en física de partículas teórica (artículos con menos de 10 autores) tiene algún coautor español y el 0,9% de los que tienen más de 10 autores (normalmente artículos en física de partículas experimental). Podemos concluir por tanto que en España se realiza más investigación teórica que experimental (manteniendo la tradición iniciada en los 1970). España es el quinto país europeo, tras Alemania, Italia, Francia y Rusia, en producción científica en física de partículas.

La comunidad española en física de partículas está sufriendo una transformación desde una perspectiva más teórica o matemática hacia otra más fenomenológica y aplicada (sobre todo en cosmología y astropartícula). En este proceso ha sido muy importante el inicio de las colisiones en el LHC del CERN, donde España tiene un importante papel. El mayor problema ahora mismo es la crisis financiera que está reduciendo los fondos invertidos en investigación básica. La recomendación de Alberto Casas a los jóvenes es que se incorporen a grupos de investigación en física de partículas experimentales, como las grandes colaboraciones de los experimentos del LHC en el CERN.

Qué pasó con… los pentaquarks

Los pentaquarks son partículas predichas por la leyes físicas de los quarks. En 2003 se publicó el descubrimiento del primer pentaquark Θ(1540); luego fueron otros como Φ(1860) y Θc(3100). Una verdad científica ha de ser verificada de forma independiente y la mayoría de los intentos de confirmar la existencia de estos pentaquarks fallaron. Hay experimentos que han observado 100 000 bariones Λ(1520) sin observar ni un solo pentaquark Θ(1540). En 2008 el Particle Data Group (PDG) excluyó a los pentaquarks de su listado de partículas. ¿Qué ley física prohíbe la existencia de los pentaquarks? Nadie lo sabe, pero todo apunta a que los pentaquarks y otros hadrones exóticos no existen (deberían haber sido descubiertos ya). El descubrimiento del primer pentaquark Θ(1540) apareció en Nakano et al., “Evidence for a Narrow S=+1 Baryon Resonance in Photoproduction from the Neutron,” Physical Review Letters 91: 012002, 2003. Fue una de las noticias más importantes en el año 2003 en física de partículas, como nos contó Frank Close, “Particle physics: Strange days,” News and Views, Nature 424: 376-377, 24 July 2003; en español podéis leer a Norberto N. Scoccola, “El exótico pentaquark. ¿Una nueva clase de partícula subatómica?,” Ciencia Hoy 13: 64-66, 2003. La retirada del pentaquark del PDG nos la contó C.G. Wohl (LBNL), “Pentaquarks,” publicado en K. Nakamura et al. (Particle Data Group) J. Phys. G 37: 07021, 2010. El ascenso y la caída de los pentaquarks lo cuenta muy bien Kandice Carter (Jefferson Lab), “The rise and fall of the pentaquark,” Symmetry 3: 16-19, 2006 (html). La explicación más razonable al pico observado en 1540 MeV es la ofrecida por E. Oset y A. Martínez Torres de la Universidad de Valencia, España [ver aquí, también aquí e incluso aquí]; resumiendo mucho, se trata de un “defecto” en la manera de analizar los datos experimentales que produce un pico (una resonancia) donde no tendría que haberlo.

La teoría de la interacción fuerte, llamada cromodinámica cuántica (QCD), predice la existencia de estados exóticos de quarks y gluones que no han sido observados en la Naturaleza. En concreto, los hadrones exóticos o multiquarks, las glubolas y los hadrones híbridos. Los tetraquarks son estados ligados formados por cuatro quarks (dos quarks y dos antiquarks, qqqq, o dos mesones ligados), y los pentaquarks son estados ligados formados por cinco quarks (qqqqq, qqqqq, o un barión ligado a un mesón). Las glubolas son partículas formadas únicamente por gluones, porque éstos pueden interaccionar entre sí. Y los hadrones híbridos son hadrones compuestos de forma simultánea por quarks y gluones (en los hadrones hay gluones virtuales, pero estos gluones de los hadrones híbridos no son virtuales). En general, las predicciones de la QCD a muy altas energías presentan un acuerdo excelente con los datos experimentales, pero a bajas energías no es posible realizar cálculos teóricos precisos con los que comparar los resultados de los experimentos. Para algunos físicos esto no es ningún problema y aceptan la QCD sin cuestionarla; sin embargo, otros físicos consideran que la QCD no estará confirmada hasta que estas dificultades sean resueltas. Un buen resumen sobre la física de los hadrones es el artículo de José Díaz y Juan Nieves, “Física Hadrónica: descifrando la interacción fuerte,” Revista Española de Física, Enero-Marzo 2008.

Ninguno de estos objetos exóticos ha sido identificado claramente en los experimentos realizados hasta ahora, aunque se han observado hadrones que se consideran posibles candidatos a hadrones exóticos, como las partículas f0(980) y f1(1320) que son candidatas a hadrones con 4 quarks (tetraquarks), f0(1370), f0(1500), f0(1710), η(1410) y η(1460) que son candidatos a glubolas y π1(1400), π1(1600), π(1800), π2(1900), que son candidatas a hadrones híbridos. El problema de todas estas partículas exóticas es que se observarían como resonancias muy estrechas y su medida requiere una resolución muy superior a su anchura, más allá de la alcanzable con los colisionadores de partículas convencionales. Hay que utilizar colisionadores con haces de partículas de muy alta resolución energética, que requieren el uso de técnicas de enfriamiento de haces con objeto de que todas las partículas del haz tengan la misma energía cinética con errores relativos de unas pocas partes por millón. Además, la vida media de estas partículas es muy corta, por lo que solo se pueden detectar los productos de su desintegración que también deben ser medidos con una resolución energética alta, por encima de la habitual en los detectores de los colisionadores convencionales.

El pentaquark Θ(1540) fue predicho por físicos teóricos rusos en 1997 (Dmitri Diakonov, Victor Petrov and Maxim Polyakov, “Exotic anti-decuplet of baryons: prediction from chiral solitons,” Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei, 359: 305-314, 1997). En el año 2003, físicos japoneses del laboratorio SPring-8 anunciaron el (posible) descubrimiento de este pentaquark en experimentos en los que rayos gamma de alta energía incidían sobre átomos de carbono-12. Este mismo año también observaron pentaquarks otros experimentos de todo el mundo (estadounidenses del Jefferson Lab, rusos del ITEP y alemanes de ELSA). Parecía que todo confirmaba la existencia de los pentaquarks. Pero pronto empezaron a surgir dudas, algunas incluso desde dentro de los propios experimentos (algunos “disidentes” refinaron los análisis estadísticos de los datos que apuntaban a los pentaquarks y observaron que su existencia se desvanecía como humo en el aire). Se realizaron búsquedas específicas centradas en encontrar los pentaquarks y no fueron encontrados. La evidencia en contra de los pentaquarks empezó a ser mucho más abundante que la evidencia a su favor.

Los físicos decidieron dedicar experimentos específicos a medir con precisión las propiedades de los pentaquarks. Los resultados fueron decepcionantes; por ejemplo, en abril de 2005, un grupo italiano de física nuclear del INFN repitió el experimento de 2003 pero acumulando 100 veces más datos y obtuvo resultados negativos. Alrededor del año 2007 se puede afirmar que el consenso de la mayoría de los físicos de partículas era que los pentaquarks no existían. ¿Por qué hay predicciones de la QCD que la Naturaleza decide no utilizar? Nadie lo sabe, pero todo el mundo confía en que algún haya una teoría unificada de la física de partículas que explique por qué la QCD es como es y que explique las razones por las cuales los pentaquarks (y otros hadrones exóticos) no existen (o no se pueden observar con los experimentos actuales).

Todo esto me lo ha recordado la noticia de más actualidad de la semana pasada, la noticia de los neutrinos superlumínicos (que como ya dije no pueden ser taquiones). Dentro de unos años sabremos si dicha noticia se confirma o se desmiente (aunque yo apunto a esto último). Los miembros de OPERA son los primeros interesados en ello, pues quién va a confiar en sus resultados sobre neutrinos tau cuando hay serias dudas sobre su manera de contar neutrinos muónicos. El futuro de OPERA es ser un experimento estrella en el estudio de la oscilación de neutrinos muónicos en neutrinos tau. Pronto, quizás dentro de dos o tres años, nadie se acordará de que una vez los científicos de OPERA lograron que los neutrinos se convirtieran en una noticia más importante que las noticias sobre el protón.

Un recordatorio para quien esté perdido y/o no se entere de nada

Las partículas que se encuentran en el núcleo de los átomos, los protones y los neutrones, son hadrones, partículas formadas por quarks. Se conocen 36 quarks diferentes (agrupados en tres familias, con dos “sabores” por familia, tres “colores” por cada quark y acompañados de sus antipartículas, los antiquarks). Los experimentos indican que los quarks libres no pueden ser observados, por lo que se forman estados compuestos de dos o tres quarks; los bariones son hadrones formados por tres quarks de tres colores diferentes; los mesones son hadrones formados por dos quarks (un quark y un antiquark); los dos quarks de la primera familia son el quark u (arriba) y el d (abajo), los de la segunda son el s (extraño) y el c (encanto), y los de la última familia son el b (belleza) y el t (top). La teoría de los quarks llamada Cromodinámica Cuántica (QCD) describe las interacciones entre quarks mediante el intercambio de bosones denominados gluones. Los gluones aparecen en ocho estados de color diferentes y tampoco pueden observarse como partículas libres.

Existen sólidas evidencias experimentales sobre la existencia de los quarks y de los gluones, denominados de forma común como partones. En las colisiones de alta energía que producen quarks libres de tercera o segunda generación, éstos se hadronizan de forma casi instantánea, formando mesones y bariones, que decaen de forma sucesiva en chorros (jets) de otros mesones y bariones de menor masa, hasta que al final solo quedan quarks de la primera generación. En las colisiones electrón-positrón a alta energía se ha demostrado que el número relativo de sucesos e⁺e^– → 2 jets, y e⁺e^– →  3 jets coincide con la proporción predicha por la QCD para los procesos e⁺e^– → qq, y e⁺e^– → qqg, donde q representa un quark, q su correspondiente antiquark y g un gluón.

QCD presenta una escala fundamental, ΛQCD ≈ 250 MeV = 0,25 GeV (como un cuarto de la masa de un protón), que separa su régimen perturbativo (procesos de producción de jets a altas energías) y no perturbativo (procesos hadrónicos). Relacionadas con esta escala aparecen dos propiedades fundamentales de la QCD: el confinamiento y la libertad asintótica. La primera de estas propiedades, de naturaleza no perturbativa (asociada a energías inferiores a ΛQCD), explicaría porque los quarks no han sido observados nunca como partículas libres, solo se observarían en la Naturaleza agrupaciones de quark y gluones cuya carga neta de color sea nula (los hadrones); agrupaciones con tres colores básicos (rojo-verde-azul) o tres anticolores básicos (celeste-rosado-amarillo), llamadas bariones, o agrupaciones con un color y un anticolor (como rojo-antirrojo o rojo-celeste). La propiedad de confinamiento nunca se ha probado de forma rigurosa a partir de QCD, pero existen resultados obtenidos a partir de simulaciones por odenador de la QCD en redes (lattice QCD), en la que se discretiza el espacio-tiempo, que apuntan claramente en esta dirección. Por otra parte, en los años 1970 varios investigadores, como ´t Hooft, Politzer, Gross y Wilczek, demostraron que la intensidad de la interacción entre quarks y gluones decrece a cortas distancias (menores de 1 fm), o energías superiores a ΛQCD. Gracias a esta propiedad, llamada libertad asintótica, se pueden realizar cálculos en QCD usando técnicas perturbativas y se pueden predecir las propiedades de los quarks de segunda y, sobre todo, tercera generación.

El púlsar del cangrejo emite rayos gamma ultraenergéticos imposibles de explicar por las teorías actuales

El Púlsar del Cangrejo (PSR B0531+21) es una estrella de neutrones situada en la Nebulosa del Cangrejo resultado de la explosión de una supernova que se observó en el año 1054. Este púlsar gira sobre sí mismo unas 30 veces por segundo, emitiendo rayos gamma muy intensos. Gracias a la red de telescopios llamada VERITAS se ha detectado su emisión de rayos gamma con una energía de más de 100 mil millones de electronvoltios (100 GeV), desafiando todos los modelos teóricos actuales, incapaces de predecir una radiación con una energía tan alta. El Púlsar del Cangrejo está muy cerca de nosotros y es uno de los objetos astronómicos mejor estudiados. Aunque su diámetro se estima en pocos kilómetros, está rodeado de una magnetosfera de unos 1000 km. La gran velocidad angular del púlsar acelera las partículas cargadas en la magnetosfera produciendo una fuerte emisión de rayos gamma. Los modelos teóricos afirman que la energía máxima de estos rayos es de unos 10 GeV, sin embargo, VERITAS los ha observado de hasta 400 GeV y podrían incluso alcanzar 1000 GeV. ¿Cómo es posible? Todavía es pronto para saberlo, pero todo indica que esta emisión proviene de algún lugar más allá de la magnetosfera del púlsar y que su origen podría ser el efecto Compton inverso (la disminución de la longitud de onda de un fotón al interaccionar con un electrón ultrarrelativista con el consiguiente incremento de su energía). Sin embargo,  los detalles de este proceso más allá de la magnetosfera del púlsar todavía no están claros. Ahora ha llegado el turno de los astrofísicos teóricos. Por cierto, VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) es un conjunto de cuatro telescopios de tipo Cherenkov (que estudian la luz de Cherenkov emitida por partículas ultraenergética que penetran en la atmósfera) situados en el sur de Arizona; estos telescopios son capaces de observar rayos gamma con energías superiores a 100 GeV (un billón de veces más energéticos que los fotones que emite nuestro sol). El artículo técnico es The VERITAS Collaboration, “Detection of Pulsed Gamma Rays Above 100 GeV from the Crab Pulsar,” Science 334: 69-72, 7 October 2011.

Los peligros de “pagar por publicar” en las revistas científicas de acceso abierto

Las revistas de acceso abierto, donde todo el mundo puede leer los artículos gratis, necesitan una fuente de financiación y la fuente más obvia son los propios autores. El autor investiga, escribe el artículo, formatea el artículo con el estilo de la revista y paga todos los gastos una vez que el artículo ha sido aceptado tras una revisión por pares. El “pagar por publicar” es un ejemplo de un remedio peor que la enfermedad, al menos en matemáticas. ¿Qué pasa cuando una revista no tiene suficientes artículos aceptados como para financiar todos sus gastos? O quiebra, o acepta más de la cuenta… La integridad de todos los procesos editoriales, incluso de la revisión por pares, peligran, fuera de toda duda. A mí no me gusta “pagar por publicar” y no soy el único. Ilya Kapovich (Universidad de Illinois en Urbana-Champaign) me ha quitado las palabras en “The Dangers of the “Author Pays” Model in Mathematical Publishing,” Notices of the AMS 58: 1294-1295, October 2011.

Los autores pagan unos miles de dólares por cada artículo publicado porque les prometen que el proceso de revisión será rápido y todo el proceso de publicación será veloz (la mayoría de las revistas de “pagar por publicar” prometen esto en sus páginas web). Pocas revistas prometen un proceso de revisión riguroso, lento y fiable. Nadie paga por eso. Como resultado muchas de estas revistas están publicando artículos que bien podrían ir a la papelera y que solo sirven para engrosar la vanidad de sus autores.

Yo, igual que Kapovich y quizás como todo el mundo, recibo todas las semanas varios correos invitándome a publicar artículos en revistas de “pago por publicar” y muy pocas veces junto a la invitación me indican que en mi caso será gratis. No, no caigo en la trampa, aunque alguno de mis doctorandos de vez en cuando me recuerda que muchas hasta tienen índice de impacto. ¡Qué me importará que tengan índice de impacto! Pero si tenemos dinero (público, pagado por todos los españoles) y podemos gastarlo en publicar rápido y seguro “pagando por publicar.” No, lo siento. Yo no caigo en la trampa. Incluso cuando me invitan a publicar gratis, que se ha dado el caso, me he dicho, sino publico pagando en esta revista, por qué voy a hacerlo gratis (no quiero la caridad de nadie).

Incluso, a mí muy pocas veces, Kapovich dice que a él muchas veces más, me han invitado a pertenecer al comité editorial de una de estas revistas (envíe su CV y le consideraremos como posible miembro). Siempre he rechazado estas invitaciones. Si no publico en una de estas revistas, porque me niego a hacerlo, por qué voy a pertenecer a su comité editorial. Digo yo. Mucha gente no comparte mi opinión (conozco a varios colegas que me han confesado que en la vida publicarán un artículo en algunas de las revistas en cuyo comité editorial se encuentran incluidos; da prestigio estar, pues ya está y “punto pelota”).

La revisión por pares en matemáticas (sobre todo en su parte más pura) es muy difícil, ya que el revisor debe garantizar que cualquier demostración en el artículo aceptado sea correcta (o al menos fuera de toda duda obvia). Ello requiere un estudio detallado de la demostración, paso por paso, revisando todos y cada uno de los argumentos, un análisis que el revisor realiza gratis y que le puede requerir meses de trabajo. No se puede realizar una revisión por pares con urgencia y aceptar cualquier demostración que parezca “razonable” porque el editor nos meta presión. Las demostraciones del artículo tienen que ser correctas (hasta donde los conocimientos matemáticos del revisor sean capaces de llegar). Si el revisor tras varios meses estudiando una demostración observa que es incapaz de saber si es correcta o no, debe indicarle al editor que busque otro revisor alternativo, que él no está preparado para cumplir con su labor con un 100% de fiabilidad. La revisión por pares en matemáticas no puede ser rápida y ágil, si queremos que sea fiable y rigurosa. Una demostración matemática no puede ser creíble, tiene que ser correcta.

Un problema añadido del sistema de “pago por publicar,” como nos indica Kapovich, es que muchos matemáticos reciben muy poco dinero público para financiar sus proyectos de investigación. Ya se sabe que a un matemático le basta con papel y lápiz para trabajar (hoy también necesita un ordenador). El dinero suele utilizarse para pagar viajes a congresos, cursos de verano, visitas a colegas y otras actividades de cooperación científica. Pocos investigadores piden dinero específico para “pagar por publicar” y cuando lo piden, muchos evaluadores de sus proyectos eliminan dicha partida por considerarla “inútil” (que publiquen donde es gratis, las revistas de “pago por publicar” son para los que escriben artículos de baja calidad).

Obviamente, en ciertas ciencias experimentales, este asunto es muy diferente. Publicar el primero y poder reclamar la prioridad de un descubrimiento merece “pagar por publicar” de la manera más rápida posible. Por ejemplo, los proyectos de investigación sanitaria en EE.UU., financiados por el NIH, deben incluir una partida específica para “pagar por publicar.” El NIH tiene una política que pretende favorecer la publicación en revistas de acceso abierto.

En mi opinión, que comparte Kapovich, la mejor manera de favorecer que todo el mundo tenga acceso a nuestras publicaciones científicas no es “pagar por publicar” sino publicar los manuscritos (preprints) en servidores como ArXiv. Allí todo el mundo puede acceder a nuestro artículo de forma gratuita y sin que el autor tenga que pagar nada. Además, la mayoría de las revistas internacionales aceptan que los artículos aparezcan en ArXiv, tanto antes de la revisión por pares como tras ella, aunque siempre en formato de manuscrito (la diferencia con el formato final de la revista es ridícula, puramente estética).

¿Qué opinas de todo esto? ¿Te parece necesario que todos los proyectos de investigación con financiación pública tengan una partida específica para “pagar por publicar”? ¿Debería haber una ley (o recomendación oficial) que obligara a (o recomendara) publicar todos los artículos de matemáticas en forma de manuscrito en ArXiv?

Un pequeño homenaje a Steve Jobs (1955-2011) y a los pioneros de los ordenadores personales

Me he enterado gracias a Mezvan en Menéame. Ha tenido ser que hoy, el mismo día en el que acabo de recibir mi iPAD 2 (aunque todo el mundo me recomendaba que esperara al iPAD 3). Todavía no he abierto la caja, lo dejaré para el fin de semana. Juguete nuevo, “novia” nueva, … Permíteme un pequeño homenaje a Steve Jobs y a todos los pioneros de los ordenadores personales a finales de los 1970 y principios de los 1980. Traduciré y resumiré el artículo de J. Abbate, “Getting small: a short history of the personal computer,” Proceedings of the IEEE 87: 1695-1698, Sep. 1999.

Los ”ordenadores personales” (PC) fueron el resultado natural de la tecnología de los circuitos integrados (chips), cada vez más pequeños, más fiables, más baratos y de menor consumo energético. Jack Kilby de Texas Instruments construyó en 1958 el primer circuito integrado funcional, diseño que mejoró Robert Noyce de Fairchild Semiconductor en 1959. Nadie soñaba en ese momento que estos circuitos integrados acabarían dando lugar a las CPU (unidad central de procesamiento) de los ordenadores personales. En 1969, una empresa japonesa de calculadoras llamada Busicom solicitó a Intel el desarrollo de un set de chips de propósito general: memoria ROM (Intel 4001), memoria RAM (Intel 4002), procesador de entrada/salida (Intel 4003) y CPU (Intel 4004). En 1971 estos productos ya estaban en el mercado en calculadoras, cajas registradoras, máquinas de facturación y cajeros automáticos. Nadie soñaba aún con el siguiente paso, construir un microprocesador completo. Las dificultades financieras de Busicom llevaron a la ruptura de su acuerdo con Intel, que decidió comercializar el 4004 de forma independiente. ¿Quién estaría entonces interesado en este producto? A finales de 1971, Intel comenzó a anunciar el 4004 como una “computadora en un chip,” convirtiéndose en la primera compañía en poner un microprocesador en el mercado. Para su sorpresa, muchos clientes se interesaron en este producto.

Intel decidió introducir el 8008 en 1972 y el exitoso 8080 en 1974. Otras compañías siguieron su ejemplo. Los microprocesadores se abrieron paso en el mercado de productos de consumo como lavadoras, hornos de microondas, equipos de música estéreo, equipos de video, automóviles, cámaras, teléfonos y hasta videojuegos. Pero el concepto de ordenador personal todavía no había nacido. Equipos de aficionados, desde sus propios garajes, fueron los que iniciaron la revolución del PC. La primera microcomputadora fue el Altair 8800, fabricado por una pequeña compañía llamada Micro Instrumentation Telemetry Systems (MITS). Ed Roberts, el dueño de MITS, soñó que quería un ordenador para su casa y su Altair 8800 era dicho ordenador. En enero de 1975 ya estaba en el mercado anunciado en la revista Popular Electronics, con un costo de solo 379 $ (un precio muy bajo para un ordenador). El Altair no era un equipo ”plug and play” que pudiera usar cualquier persona, se compraba en forma de kit y estaba dirigido a aficionados a la electrónica. La interfaz era muy primitiva y solo podía programarse en código binario; los números binarios se introducían uno a uno accionando unos interruptores en el panel frontal y la única salida era el parpadeo de unas luces LED. Pero Altair fue un éxito instantáneo y se convirtió en el icono de una subcultura. Nacieron revistas de informática como Byte y Popular Computing, y el mundo cambió para siempre.

Stephen Wosniak y Steve Jobs se encuentran entre los muchos que se inspiraron en Altair 8800 para formar su propia compañía, Apple Computer. Otros comenzaron a desarrollar software, entre ellos Bill Gates, quien junto con su amigo Paul Allen fundó la compañía Microsoft en 1975 para vender una versión del lenguaje de programación BASIC para el Altair. La mayoría de estas empresas sucumbieron al poco de empezar. Entre las que sobrevivieron se encuentra Apple. Su primer ordenador era similar a Altair, sin teclado, sin pantalla, una simple placa de circuito impreso. Wosniak soldaba estos circuitos en el garaje de los padres de Jobs, pero lograron vender cerca de 200, que no es poco. Su sucesor, el Apple II (ver la foto más arriba), era una cosa muy diferente, un producto similar a un ordenador actual, un producto dirigido a un público mucho más amplio. El Apple II tenía teclado, pantalla, disco duro y software, un ordenador listo para usar sin necesidad de ensamblaje. El Apple II apareció en el mercado en agosto de 1977 y su coste era de unos 1300 $. Un ordenador “plug and play” funcional que se convirtió en un éxito enorme. También en 1977 aparecieron otros ordenadores similares, como el Commodore PET y el Tandy/Radio Shack TRS-80. En Japón, NEC comercializó su primer personal “plug and play” en 1979, el PC-8001, y se convirtió en el mayor proveedor de PC en Japón. El primer ordenador personal ampliamente vendido en el Reino Unido fue el ZX80 Sinclair, que salió al mercado en 1980 por unas 100 £. En la prensa se anunciaba como “un ordenador para el hombre de la calle.” Fue seguido en 1981 por el ZX81, que se vendió por 50 libras.

El gigante azul, IBM, se olió el negocio y estableció en 1980 su proyecto PC, que salió al mercado en agosto de 1981. La arquitectura de IBM era “abierta,” que en lugar de estar patentada hasta el más mínimo detalle permitía a otras empresas hacer “clones” de su PC. En poco tiempo, los clones superaron la cuota de mercado de IBM, cuyo mercado se centró en los usuarios de negocios. La demanda del PC para uso doméstico superó todas las expectativas y en pocos años el PC se conviritió en el estándar de la industria.

Un ordenador para el “hombre de la calle” requiere software para el hombre de la calle. Lo que hizo que el ordenador personal despegara fue la disponibilidad de software que ayudó a la gente en sus tareas cotidianas. Las primeras aplicaciones software en el mercado fueron los juegos (o videojuegos), que tuvieron una aceptación muy buena. Entre 1978 y 1980, aparecieron las tres aplicaciones más importantes para un negocio: la hoja de cálculo, el procesador de textos y la base de datos. La primera hoja de cálculo fue VisiCalc, presentada en diciembre de 1979 para el Apple II, que fue desarrollada por Daniel Brinklin, un estudiante de MBA de la Harvard Business School, y Bob Frankson, un programador. VisiCalc era fácil de usar incluso para los neófitos y automatizaba muchas tareas tediosas en la contabilidad de una pequeña empresa. VisiCalc fue un gran éxito, fue la “killer application” que inspiró a muchos hombres de negocios a comprar computadoras personales por primera vez. 

Pero la clave para la incorporación de los ordenadores personales en todos los hogares fueron las interfaces gráficas de usuario (GUI) que se desarrollaron entre finales de los años 1960 y durante los 1970. El ratón, los iconos y las ventanas (tipo Windows) se desarrollaron antes de que hubiera ordenadores personales en el mercado. Por ejemplo, la idea de usar ventanas es de Alan Kay, un estudiante graduado en la Universidad de Utah, que en 1968 se imaginó un PC portátil que utilizaba comunicaciones inalámbricas que era utilizado como “libro de referencias dinámico” o Dynabook. Douglas Engelbart en el Instituto de Investigación de Stanford y Kay implementaron la idea en el nuevo Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto (PARC), creado por Xerox en 1969 para investigar en tecnologías avanzadas. Ellos crearon un ordenador personal de escritorio llamado  Alto que utilizaba iconos, ventanas, menús y un ratón. El primer prototipo de Alto fue terminado en 1973. El equipo del PARC también creó una serie de tecnologías de apoyo, como las redes locales tipo Ethernet, la impresora láser y uno de los primeros procesaores de texto WYSIWYG (“lo que ves es lo que obtienes”). El ordenador Alto tenía prácticamente todas las características de los PC actuales. Sin embargo, los gestores de la compañía Xerox no tuvieron la visión tecnológica de Steve Jobs y otros. El ordenador de Xerox que salió al mercado, llamado Star, recibió muy buenas críticas pero su alto coste (varios miles de dólares) impidió su incorporación en los hogares y en las oficinas de las pequeñas empresas.

El proyecto del ordenador Alto de Xerox tuvo una influencia enorme en Steve Jobs y en Apple. Xerox era una de los inversores de Apple y Jobs tuvo la oportunidad de echar un vistazo a Alto en el PARC en 1979. Se quedó “enamorado” de su interfaz gráfica de usuario (GUI), que incorporó a su proyecto del ordenador Lisa (cuyo alto precio, como Star, hizo que fuera un fracaso). Apple acertó con su siguiente proyecto, el Macintosh, un ordenador asequible y muy fácil de usar. El presidente (CEO) de Apple, John Sculley, puso en marcha una enorme campaña publicitaria para el Mac, incluyendo el famoso comercial de la Super Bowl de 1984, donde retrataba a Apple salvando a los usuarios de las garras del “Gran Hermano” (en referencia a IBM). La clave del Mac, aparte de su GUI, fueron el gran número de aplicaciones software que se desarrollaron para esta plataforma. El IBM PC no incorporó un sistema gráfico de ventanas hasta 1985, Microsoft Windows, pero esa ya es otra historia.

Steve Jobs, R.I.P.

Richard S. Hamilton y Demetrios Christodoulou ganan el millón de dólares del Premio Shaw de Matemáticas 2011

Cuando Grigory Perelman ganó el millón de dólares del Premio del Milenio del Instituto Clay por la demostración de la conjetura de Poincaré, que no aceptó, muchos se preguntaron por qué no se lo habían dado también a Richard S. Hamilton, padre del programa que llevó a la demostración (muchos llaman al flujo de Ricci-Hamilton a lo que Hamilton llama flujo de Ricci). Todo se ha arreglado ahora que la mitad del Premio Shaw de Ciencias Matemáticas de 2011, dotado con un millón de dólares, ha sido  concedido a Hamilton, la otra mitad ha sido para Demetrios Christodoulou. Ambos matemáticos han sido premiados por sus contribuciones al análisis geométrico, el estudio de la geometría de superficies y variedades utilizando ecuaciones en derivadas parciales. En concreto, el premio ha sido concedido a Christodoulou y Hamilton “por sus trabajos muy innovadores en el campo de las ecuaciones en derivadas parciales en geometría lorentziana y riemanniana y sus aplicaciones a la relatividad general y la topología.” Las ecuaciones en derivadas parciales no lineales utilizadas en geometría diferencial son muy elegantes pero su análisis matemático es muy difícil, en especial, por la aparición de singularidades. El trabajo de Christodoulou se ha centrado en las aplicaciones a la teoría general de la relatividad, donde las singularidades corresponden a agujeros negros y singularidades desnudas; su contribución más conocida ha sido la demostración de que la interacción entre ondas gravitatorias puede generar agujeros negros (superficies atrapadas) pero no singularidades desnudas. El trabajo de Hamilton en el flujo de Ricci es muy conocido gracias a la demostración de Perelman de la conjetura de Poincaré; su contribución más importante ha sido en conjunto con Perelman, el tratamiento de singularidades mediante técnicas de cirugía, que ha permitido demostrar la conjetura de geometrización de Thurston que permite clasificar todas las variedades tridimensionales. Web del premio Shaw y del Premio de Matemáticas 2011.

Demetrios Christodoulou nació en Atenas, Grecia, en 1951, es profesor de matemáticas y física en el ETH de Zúrich, Suiza e hizo su doctorado y fue profesor de la Universidad de Princeton, EE.UU. Richard S. Hamilton nació en Cincinnati, Ohio, en 1943, es profesor Davies de matemáticas en la Universidad de Columbia, y también se doctoró en Princeton.

Esta noticia es de antes del verano pero me enteré en el número de octubre de Notices of the AMS, y la traigo a colación porque estoy impartiendo un seminario sobre flujo de Ricci aquí en la Universidad de Málaga (Escuela de Ingenierías) y dentro de un rato me toca hablar de flujo de Ricci en superficies y su aplicación en la demostración del teorema de uniformización (conjeturado por Poincaré (1882) y Klein (1882) y demostrado por Koebe en 1907 y de forma independiente por Poincaré también en 1907).

El Premio Shaw de Astronomía 2011 ha sido concedido a Enrico Costa y Gerald J Fishman, por su liderazgo en misiones espaciales que han estudiado los rayos cósmicos y en concreto por demostrar que el origen de los brotes de rayos gamma (Gamma ray bursts o GRBs) es cosmológico.

El Premio Shaw de Ciencias de la Vida y Medicina 2011 ha sido concedido a Jules A Hoffmann, Ruslan M Medzhitov y Bruce A Beutler por sus aportaciones al descubrimiento de los mecanismos responsables de la inmunidad innata, la primera línea de defensa contra los patógenos. Como ya sabéis Hoffman y Beutler han recibido también el Premio Nobel de Medicina 2011 y el primero de forma póstuma.

HARPS descubre cinco supertierras una de ellas en la zona habitable de su estrella

El Santo Grial de la búsqueda de exoplanetas es encontrar un planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable de su estrella anfitriona, donde la temperatura permite que el agua se mantenga líquida. El instrumento HARPS del Observatorio Astronómico de La Silla ha encontrado cinco planetas con un tamaño algo mayor que la Tierra, una de ellas con una masa 3,6 veces la de la Tierra que se encuentraa en el borde de la zona habitable de su respectiva estrella. Se han detectado gracias a la técnica de la velocidad radial (la detección de las pequeñas oscilaciones de la posición de la estrella debido a la gravedad del planeta). Los cinco planetas han sido descubiertos en la zona habitable de las estrellas HD20794, HD85512 y HD192310; tres planetas con masas 2,7 veces, 2,4 veces y 4,8 veces la masa de la Tierra orbitan la estrella HD 20794 (que tiene al menos 4 planetas); un planeta con masa 3,6 veces la de la Tierra orbita HD 85512 (que ahora sabemos que tiene al menos dos planetas); y un planeta con una masa 16,9 veces la de la Tierra orbita HD 192310 (que ahora sabemos que tiene al menos tres planetas). El planeta más parecido a la Tierra entre ellos es HD 85512 b, con 3,6 veces la masa de la Tierra, es el que se encuentra en el borde (interior) de la zona habitable de su estrella. El artículo técnico es F. Pepe et al., “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone: I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512 and HD192310,” ArXiv, 17 Aug. 2011, como nos cuenta Jacob Bean, “Extrasolar planets: Homing in on another Earth,” Nature 478: 41–42, 06 October 2011.

PS: Título y dos frases han sido cambiados gracias al comentario de Daniel Marín. Gracias.

Por qué los editores de revistas científicas no quieren usar programas antiplagio y antifraude

Esta semana se estima que unos 27 000 artículos científicos recién publicados serán incorporados al Web of Science (WoS), la gran base de datos online de Thomson Reuters donde se encuentran las revistas que tienen índice o factor de impacto. Se estima que 5 o 6 de dichos artículos serán retractados por los editores de la revista donde han sido publicados. La retracción significa una declaración oficial de que el artículo es defectuoso a tal extremo de que debe ser retirado de la literatura científica (porque hay indicios de plagio, figuras alteradas o datos falsos). ¿Por qué debería preocuparnos la tasa de retracciones si es tan baja? Porque esta creciendo de forma exponencial. A principios de la década de los 2000 en el WoS solo aparecían unas 30 retracciones al año, sin embargo, en 2011 ya son más de 400. Este número está creciendo más que el número de artículos publicados (que ha crecido en la última década un 44%). Nos lo cuenta Richard Van Noorden, “Science publishing: The trouble with retractions,” News Feature, Nature 478: 26-28, October 6, 2011. Ver también “Do editors like talking about journals’ mistakes? Nature takes on retractions,” Retraction Watch, October 5, 2011, y Timothée Flutre et al., “Research community: Pilot scheme for misconduct database,” Nature 478: 37, 06 October 2011.

Según Nicholas Steneck, especialista en ética de la investigación de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, “yo creo que la razón no es que ahora haya más fraude, sino que se está detectando más fraude; para las revistas es más fácil y barato no intervenir y retractar cuando haya que hacerlo que introducir políticas específicas antifraude.” La misma opinión tiene John Ioannidis, profesor de política de la salud en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford en California, especialista en el estudio del fraude en publicaciones científicas, que afirma “no creo que ahora haya un auge en la producción de trabajos fraudulentos o erróneos.”

La escritora Ivan Oransky, editor ejecutivo de Reuters Health, Nueva York, afirma que “hay un montón de gestores de editoriales y una gran cantidad de editores de revistas que realmente no quieren que la gente sepa lo que está pasando en sus publicaciones.” En agosto de 2010, Oransky fundó con Adam Marcus el blog Retraction Watch, que desde su fundación ya ha recibido más de 1,1 millones de visitas y documentado 200 retracciones. Otro sitio similar es Scientific Red Cards.

En las encuestas, entre el 1% y el 2% de los científicos admiten haber fabricado, falsificado o modificado los datos o los resultados al menos una vez. Pero en la última década, los avisos de retracción de artículos publicados se han incrementado desde el 0,001% al 0,02% del total. Ioannidis afirma que esto es solo “la punta del iceberg.” El crecimiento de las retracciones puede tener su causa en la aparición de software para detectar el plagio y la manipulación de imágenes, combinado con el mayor número de lectores que internet aporta a los trabajos de investigación. En el futuro, este tipo de software podría permitir detectar estos fraudes antes de la publicación, evitando la necesidad de una retracción posterior. El problema es que muchos editores son reacios a utilizar este tipo de software.

¿Por qué no actúan los editores contra el fraude? La mayoría piensa que es un problema menor para su revista. De hecho, muchos artículos retractados son citados incluso mucho después de haberse detectado el fraude. Y muchos artículos son citados por artículos que corrigen los ”fallos” que han llevado a su retracción. Pocas revistas eliminan completamente el artículo retractado de sus bases de datos. Más aún, muchas revistas indican la retracción con un pequeño mensaje difícil de ver, con lo que muchos lectores incautos estudian el artículo retractado como si no lo hubiera sido.

Drummond Rennie, editor adjunto de la revista Journal of the American Medical Association, indica que hay dos razones para explicar el comportamiento de los editores que “esconden” las razones por las que ha ocurrido la retracción: el miedo y la carga de trabajo. El miedo porque muchos editores temen ser demandados si publican contenido que puede ser calificado de “difamatorio” contra los autores. La carga de trabajo porque gestionar en detalle todas las disputas de autoría, las acusaciones de la fabricación de datos y otras formas de fraude es mucho más costoso de lo que parece. “Se necesitan decenas o cientos de horas de trabajo para llegar al fondo de lo que está pasando.” Pero, si el editor es voluntario debería asumir sus compromisos y asegurar la integridad de la información que publica en su revista.

Los comentarios en el blog Watch Retraction dejan muy claro que a la mayoría de los científicos les gustaría separar conocer en detalle los aspectos del artículo que han motivado la retracción, ya que muchas retracciones afectan solo a una pequeña parte de los resultados del artículo y el resto del artículo puede ser una contribución científica libre de fraude. No hay que olvidar que las retracciones no siempre son debidas a la mala conducta o fraude por parte de los autores. Aún así son todo un estigma para la carrera de muchos científicos. Si no lo fuera, muchos autores confesarían los errores que han descubierto en sus propios artículos gracias a investigaciones posteriores, solicitando la retracción de la parte correspondiente de sus propios artículos, sin afectar al resto.

La mayoría de los expertos considera que la transparencia es la clave para la gestión de las retracciones. Debe quedar muy claro por qué se retracta un artículo concreto y qué partes del artículo se ven afectadas por la retracción y cuáles no. El problema es que los editores son los que tienen la sartén por el mango y son ellos los que deben encargarse de gestionar de forma transparente las retracciones. Quizás algún día sea así, pero por ahora estamos lejos de ese momento.

Premio Nobel de Química 2011: Los cuasicristales

El israelita Daniel Shechtman (Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel) ha recibido el Premio Nobel de Química 2011 por el descubrimiento experimental de los cuasicristales. En mi opinión, hubiera estado muy bien que también fuera premiado el famoso físico y matemático Roger Penrose, que teorizó sobre los cuasicristales en los 1970. De hecho el año 2009 yo predecía un posible Premio Nobel de Física para “ROGER PENROSE y DAN SCHECHTMAN por los cuasicristales, quizás la única manera de darle un Nobel a Penrose, [aunque] tampoco lo veo claro;” pues le han dado el de Química y se han olvidado de Roger. En la foto que abre esta entrada he incluido algunos patrones cuasicristalinos que se observan en los mosaicos de la Alhambra, Granada, España (también se observa este tipo de teselado en otros monumentos en Irán, Irak, Turquía o Afganistán). El laureado Shechtman descubrió los cuasicristales en un microscopio electrónico el 8 de abril de 1982; nadie pensaba que fuera posible encontrar en la realidad “cristales” cuasiperiódicos. Por ello, el descubrimiento de Shechtman fue muy polémico y controvertido (la mayoría de los físicos y químicos de materiales pensaba que era imposible que existieran). En la actualidad se fabrican cuasicristales en el laboratorio e incluso han sido observados en formaciones cristalinas naturales. Information for the Public. Scientific Background

Para más información recomiendo el artículo de Enrique Macía, “Los cuasicristales y sus posibles aplicaciones,” Revista Española de Física 12: 20-26, 1998 [ya están disponibles los artículos de la REF en la web].

La física altas energías avanza paso a paso

Esta figura muestra los experimentos más importantes del mundo en física de alta energía o física de partículas elementales. En el eje horizontal se muestra la energía en el centro de masas de las colisiones en estos experimentos. En el eje vertical se muestra la luminosidad o, más o menos, el número de colisiones por segundo que son capaces de producir. La figura agrupa los laboratorios en dos globos, los laboratorios que buscan alcanzar la mayor energía posible en las colisiones (en azul) y los que buscan alcanzar el mayor número posible de colisiones observadas por segundo (en rosado). El punto del LHC del CERN aparece donde estará cuando funcione a máxima energía. También aparece el ILC que es un acelerador lineal aún en fase de diseño (y faltan CLIC y MuC). No recuerdo de dónde saqué esta figura (debe ser una presentación sobre el futuro SuperKEKB). Me gusta esta figura porque muestra que el avance en física de altas energías va paso a paso.

Curso de Leonard Susskind sobre teoría de cuerdas y teoría M

Hace un tiempo nos hicimos eco de los Cursos de Física Teórica de Leonard Susskind en la Universidad de Stanford que están gratis en youtube. El curso pasado Leonard impartió un curso de teoría de cuerdas y teoría M que yo he disfrutado, a ratos, este verano. Todavía no había dicho nada en este blog, pero creo que es el momento de recomendaros a todos dicho curso. Os dejo aquí la primera sesión (el resto las podréis disfrutar en esta playlist recopilada por Lubos Motl). ¡Qué lo disfrutéis!

 

La física del quark top se congregó la semana pasada en la Costa Brava española

La vida del quark top es tan corta (media billonésima de billonésima de segundo) que es el único quark que no forma hadrones (ni mesones ni bariones), pues no le da tiempo de formarlos antes de desintegrarse (el tiempo de hadronización es 10 veces mayor, suficiente para hadronizar todos los quarks excepto el top). Por ello, el top es de enorme importancia para estudiar las propiedades de un quark aislado, ya que el resto de los quarks se observan dentro de mesones o bariones. La cuarta conferencia internacional sobre la física del quark top se ha celebrado en Sant Feliu de Guixols, en la Costa Brava española (TOP 2011). Quería haberme hecho eco del evento durante su desarrollo, pero no ha podido ser. Para los interesados, el mejor punto de partida es la charla de Adrian Signer (Univ. Durham), “Top Quark: Theory Status,” TOP 2011, que repasa el contenido/objetivo de todas las sesiones, y la charla de Roberto Tenchini (INFN Pisa), “Top2011: a summary of the workshop,” TOP 2011, que resume lo más relevante del evento (la figura de abajo es de dicha charla).

El Tevatrón del Fermilab ha cedido el testigo de la física del quark al LHC del CERN, que ya es toda una fábrica de quark tops; basta recordar que en un solo día, el 14 de septiembre, en el fill #2105, que duró 16,5 horas y se grabaron en disco 113,4 /pb de datos (2,6 veces más datos que en todo el año 2010), se produjeron unos 18 000 pares top-antitop (fuente del dato). La gran diferencia entre el LHC y el Tevatrón es el problema del pileup (el apilado de colisiones o vértices primarios); en el LHC ya se han registrado colisiones con 20 vértices primarios, lo que complica mucho el análisis de precisión de estas colisiones (que más parecen un plasma de quarks y gluones que otra cosa). El otro gran problema de la física del top en el LHC son las predicciones teóricas, cuya incertidumbre (para la aproximación NLO es del orden del 5%) es mayor que error experimental que se está logrando (y que está bajando conforme se acumulan colisiones); los físicos teóricos calculistas (fenomenólogos) tienen mucho trabajo por delante, porque el futuro de la física de partículas es la física de precisión. Por ejemplo, el modelo estándar predice que 0,9990 < |Vtb| < 0,9992 al 90% CL, pero los resultados experimentales (ver la figura de arriba) tienen todavía un error del orden del 10%. Determinar si hay desviaciones con respecto al modelo estándar significará que hay algo más. Pero por ahora todo indica que la física del quark top es la predicha por el modelo estándar, salvo por la famosa asimetría adelante-atrás (forward-backward asymmetry) en la producción de quarks y antiquarks top en las colisiones protón-antiprotón del Tevatrón (cuando la energía del par top-antitop es mayor de 450 GeV, resulta que el top prefiere emitirse en la dirección del haz de protones incidente y el antitop prefiere emitirse en la dirección del haz de antiprotones, pero mucho más de lo que el modelo estándar predice; ver la figura de abajo). Posibles explicaciones teóricas a esta anomalía son revisadas por J. A. Aguilar Saavedra (Univ. Granada), “Overview of models for the tt asymmetry,” TOP 2011, y la posibilidad de observarla en LHC por Thomas Pfeiffer, “Charge asymmetry at LHC,” Top 2011, y por Freya Blekman, “Searches for same-sign top pair production at the LHC,” Top 2011, entre otros.

Cambiando de tema, muy emotiva ha sido la charla de Yvonne Peters (Univ. Manchester, on behalf of CDF & DZero), “Tevatron Legacy,” Top2011. Yvonne nos recuerda que en 1992, el experimento CDF del Tevatrón determinó el primer límite inferior para la masa del top, Mtop > 91 GeV; en 1994, el experimento DZero hizo lo propio, Mtop > 131 GeV; combinados estos datos con los de LEP se obtenía en 1994 un intervalo de masas 155 GeV < Mtop < 185 GeV; a finales de 1994 ya había “evidencias” débiles de la existencia del quark top en CDF. El 24 de febrero de 1995 se enviaron al mismo tiempo a Physical Review Letters (PRL) dos artículos, uno de CDF y otro de DZero proclamando el descubrimiento del quark top. En DZero se habían analizado 50 /pb de datos de colisiones y se habían observado 17 eventos que indicaban que la masa del top era de Mtop = 199 ± 30 GeV, se había descubierto el top con una evidencia de 4,6 σ. En CDF se habían analizado 67 /pb de colisiones y se habían observado 19 eventos que indicaban que Mtop = 176 ± 13 GeV, con una evidencia de 4,8 σ. Combinando ambos experimentos se concluía que se había descubierto el quark top con una evidencia superior a 5 σ. Quizás algún día le den el Premio Nobel de Física a este descubrimiento.

El LHC obtendrá este año unos 5 /fb de colisiones y el próximo, como mínimo, otro tanto, con lo que a finales de 2012 estarán disponibles más de 10 /fb de colisiones a 7 TeV c.m. en cada uno de los grandes experimentos del LHC, es decir, ATLAS y CMS. ¿Qué se puede esperar conocer con dicha información sobre el quark top? Nos lo cuenta Andrea Giammanco, “Top physics prospects with 10/fb at 7 TeV,” Top 2011. El gran problema del LHC en relación a la física del quark top es el gran error sistemático que tiene su estudio debido a la complejidad de las colisiones. Acumular más de 5 /fb no lleva a una mejora de la precisión en las medidas debido a que estos errores no se reducen acumulando más colisiones; la fuerza bruta, como casi siempre, no permite mejorar los límites de precisión. Los físicos tienen que desarrollar nuevas técnicas de análisis que permitan reducir los errores sistemáticos de algunas medidas concretas. De hecho, los especialistas ya están desarrollando métodos no convencionales para lograrlo, que serán puestos en práctica el año próximo.

En resumen, una gran conferencia que ha tenido lugar en España, demostrando que nuestro país es toda una potencia en física teórica y de altas energías.

Premio Nobel de Física 2011: La energía oscura y la expansión acelerada del espaciotiempo

Ya tocaba y por eso, casi he acertado. El Nobel de Física ha recaído en el descubrimiento de la expansión acelerada del universo. La mitad del premio ha sido para Saul Perlmutter (Supernova Cosmology Project, LBNL y Universidad de California en Berkeley), nacido en 1959, y la otra mitad a partes iguales para Brian P. Schmidt (High-z Supernova Search Team, Universidad Nacional de Australia), nacido en 1967, y Adam G. Riess (High-z Supernova Search Team, Universidad de Johns Hopkins), nacido en 1969. Los tres laureados son norteamericanos. Mi última predicción de hace dos días era “Mi última apuesta es para Adam G. Riess (Universidad Johns Hopkins, Maryland) y Saul Perlmutter (Universidad de California) por el descubrimiento de que la expansión del universo se está acelerando (Thomson Reuters los nominó en 2010). Pero ahora que lo pienso, quizás sean candidatos más firmes el año que viene, 2011, tras la publicación de los primeros datos del satélite Planck en marzo del año próximo.” Me he equivocado en esto último, les han dado el Nobel este año, sin esperar a la publicación de los primeros resultados del satélite Planck sobre el fondo cósmico de microondas y la energía oscura. “Written in the stars,” Information for the public. “Scientific Background,” Information for scientists.

Nadie sabe lo que es la energía oscura. Pero en 1998 se descubrió que algo está acelerando la expansión cósmica y a ese algo se le ha bautizado como energía oscura. Los dos grupos que han obtenido el Nobel utilizando supernovas de tipo Ia como candelas para medir grandes distancias en el universo. Sumando los resultados de ambos equipos se estudiaron unas 50 supernovas cuya luminosidad era más débil de la esperada según los modelos teóricos, por alguna razón parecía que estaban más lejos de lo esperado. La explicación más razonable era que la expansión del universo se estaba acelerando. Desde 1998 gran número de estudios cosmológicos han verificado la hipótesis de la energía oscura, que parece una hipótesis robusta, aunque nadie sepa realmente qué es.

Más en este blog sobre este apasionante tema: “El enigma de la energía oscura,” 4 enero 2011; “Las supernovas Ia son candelas estándar para medir distancias mucho más robustas de lo que se pensaba,” 30 junio 2010; “El problema de la energía oscura y el origen de las supernovas de tipo Ia,” 18 febrero 2010; “Energía oscura para torpes (o dark energy for dummies),” 23 septiembre 2009; “Espectaculares simulaciones de la explosión de una supernova tipo Ia,” 19 agosto 2008.

En este blog también nos hemos eco de opiniones en contra de la existencia de la energía oscura: “Nuevos datos de supernovas Ia indican que la energía oscura podría variar con el tiempo,” 13 abril 2009; “La gravedad cuántica como solución para la materia oscura y la energía oscura,” 24 junio 2009; “Nueva solución de las ecuaciones de Einstein explica la aceleración del universo sin necesidad de energía oscura,” 18 agosto 2009; “La energía oscura como resultado de las ondas gravitatorias de la inflación primordial,” 11 septiembre 2009; “El secreto de la energía oscura podría estar en el Modelo Estándar escondido tras el “fantasma de Veneziano”,” 17 septiembre 2009; “Se publica un artículo que contradice la evidencia de materia y energía oscuras en los datos de WMAP-5,” 18 junio 2010.

Por qué los neutrinos de OPERA no pueden ser taquiones

Figura 13 del artículo de la colaboración OPERA = http://arxiv.org/abs/1109/1109.4897

Según la relatividad de Einstein, aplicada a los taquiones, partículas con una masa en reposo imaginaria pura (el cuadrado de la masa es un número negativo) que se mueven a una velocidad mayor que la luz, conforme la energía de un taquión crece, su velocidad decrece y se aproxima de forma asintótica a la velocidad de la luz (por encima). Los famosos neutrinos superlumínicos observados por el experimento OPERA tienen una velocidad constante, que casi no depende de la energía; más aún, la velocidad crece ligeramente con la energía, en lugar de decrecer. Por tanto, podemos afirmar con rotundidad que los neutrinos de OPERA no son taquiones. Pueden ser partículas superlumínicas exóticas, pero no pueden ser taquiones.

La energía de una partícula tiene dos componentes, la energía en reposo, llamada masa, y la energía en movimiento, llamada energía cinética, que depende de la velocidad de la partícula. Las medidas cosmológicas de la masa de los neutrinos indican que su masa en reposo es muy pequeña, luego para neutrinos de alta energía toda su energía es cinética; además, a mayor velocidad, mayor energía. Si un experimento mide la velocidad de un grupo de neutrinos que tienen cierta energía y la velocidad de otro grupo emitidos por la misma fuente que tienen el triple de dicha energía, dicho experimento tiene que observar que la velocidad de ambos grupos de neutrinos es diferente. Los del segundo grupo, los más energéticos, tienen que ser más rápidos.

El experimento OPERA ha medido la velocidad de neutrinos emitidos en el CERN que alcanzan un observatorio en Gran Sasso, en el centro de Italia, tras recorrer unos 730 km en línea recta por el interior de la Tierra. Todos los neutrinos han sido emitidos por la misma fuente pero su energía se distribuye en un cierto intervalo con una media de 17 GeV (la energía en reposo (masa) de un protón es casi 1 GeV) [véase el lado derecho de la figura que abre esta entrada]. Los investigadores han separado los neutrinos observados en Gran Sasso en dos grupos, los que tienen energía menor de 20 GeV (con una media de 14 GeV) y los que tienen una energía mayor (con una media de 43 GeV) [véase el lado izquierdo de la figura que abre esta entrada]. Para su sorpresa y para la sorpresa de todos los que lean esto, han observado que la velocidad de los neutrinos en ambos casos es idéntica (dentro de los márgenes de error considerados); una velocidad mayor que la velocidad de luz en el vacío, pero independiente de la energía de las partículas [de hecho, como se ve en el lado izquierdo de la figura que abre esta entrada, el punto medio crecio un poco en lugar de decrecer, pero una banda de error muy grande].

Según la relatividad de Einstein, aplicada a los taquiones, conforme la energía de un taquión crece, su velocidad decrece y se aproxima de forma asintótica a la velocidad de la luz. Los datos experimentales de OPERA son inconsistentes con lo predicho para los taquiones según la teoría de la relatividad. Más aún, los resultados de estudios previos, en los que los neutrinos tienen menor energía, como en MINOS y las observaciones de neutrinos producidos por la supernova SN 1987A, complican aún más el asunto, pues requieren que la energía de los neutrinos depende de la velocidad de forma no monótona. Un sinsentido para cualquier físico.

Aberrón me entrevistó el pasado lunes porque iba a escribir un artículo sobre los neutrinos (“Agárrame esos neutrinos,” 28 sep. 2011) que apareció el miércoles en lainformacion.com. El artículo está muy bien y recomiendo su lectura a todos. Por teléfono traté de explicarle a Aberrón por qué tengo dudas sobre la estimación de los errores sistemáticos en el experimento de OPERA, en especial en relación a la medida del instante en el que salen los neutrinos. Sin posibilidad de garabatear en una hoja de papel, le puse como ejemplo la determinación del momento en que llega un tren a una estación y la diferencia que hay entre que se trate de un talgo o un AVE (recordad que tiene la forma del pico de un martín pescador). Fui incapaz de lograr que Aberrón se enterara de lo que quería decir, a veces una imagen vale más que mil palabras. Traté de ponerle como ejemplo la foto finnish en una competición de atletismo, pero creo que empeoré aún más la cosa. En la versión final de su artículo Aberrón se limitó a mencionar de pasada la foto finnish. Aunque puede que me repita una vez más, quizás una imagen vale más que mil palabras.

Figura 11, inferior-izquierda, del artículo de OPERA = http://arxiv.org/abs/1109/1109.4897

Mira esta figura. Verás clarísimamente que hay un desfase de unos 60 ns entre la curva roja y la curva imaginaria que une los puntos negros. ¿No lo ves? Vuelve a mirar la figura. Los picos de la curva roja también se ven muy claros en la curva imaginaria que une los puntos negros. ¡Cómo que no lo ves! Los científicos de la colaboración OPERA dicen que se ve clarísimo. Bueno, … a lo mejor es un problema de escala, de la escala del eje de abscisas. Lo mejor será usar el efecto lupa. Los científicos de OPERA han hecho un zoom de los frentes trasero y delantero de la figura anterior. Su resultado es la siguiente figura.

Figura 12, abajo, del artículo de OPERA = http://arxiv.org/abs/1109/1109.4897

Esta figura es la que se ha utilizado para medir la diferencia de 60 ns entre la curva roja y la curva imaginaria que pasa por los puntos negros. ¿Ves ahora la diferencia de 60 ns entre ambas curvas? ¡Cómo que no! Mira bien, anda, vamos. Hay zonas donde la diferencia parece más pequeña que 60 ns y zonas donde parece mayor. Pero el ajuste obtenido por la colaboración OPERA indica que la diferencia total entre ambas curvas es de 60 ns. ¿Lo ves ahora? Mira bien la banda de error horizontal de los puntos negros, observa que tiene una anchura de 50 ns (el binning de los datos que ha utilizado la colaboración OPERA). ¿Qué pasaría si los centros de los puntos gordos estuvieran desplazados 25 ns a la izquierda o a la derecha? En mi opinión habría un cambio en las curvas que podría hacer que la diferencia de 60 ns cambie bastante. Me gustaría poder hacer un análisis estadístico de estos datos, pero el artículo de OPERA incluye la figuras pixeladas y en muy baja resolución (si fueran figuras PS generadas por Matlab yo podría extraer los datos originales con precisión).

A mí me molesta mucho esta figura desde que el viernes 23 de septiembre en la conferencia del CERN una de las personas del público preguntó por esta cuestión al conferenciante y éste salió por la tangente. Mis dudas sobre el resultado del experimento OPERA nacieron en ese momento y se ratificaron cuando leí el artículo. Conforme pasa el tiempo se refuerzan cada vez más. Todo apunta a errores sistemáticos…  

Por cierto, uno de los miembros senior de OPERA (la Dra. Caren Hagner), que no ha querido firmar el famoso artículo, ha sido entrevistada por un periódico alemán (FAZ). Bee nos lo ha traducido del alemán al inglés en “FAZ: Interview with German member of OPERA collaboration,” Backreaction, October 2, 2011. La entrevista no tiene desperdicio, aunque muchos la calificarán de sensacionalista. Según Hagner si se hubiera esperado dos meses más, se podría haber repetido el análisis del experimento de forma independiente, confirmando o refutando el resultado de la propagación superlumínica. ¡Toma ya!

Frau Hagner, usted es uno de los líderes del grupo alemán del experimento OPERA, pero si se busca su nombre en el artículo (preprint), no aparece.

Una docena de colegas y yo hemos decidido no firmar el artículo (preprint). No tengo dudas sobre el experimento, solo creo que es prematuro que se hayan hecho público los resultados. Un resultado tan extraordinario como la propagación más rápido que la luz requiere que se hubieran hecho más pruebas. Pero entonces el artículo se hubiera retrasado unos dos meses. Algunos miembros de OPERA y yo misma hubiésemos querido que estas pruebas adicionales se hubieran hecho.

¿Qué tipo de pruebas?

Lo primero, un segundo análisis independiente. En física de partículas, si alguien cree que ha descubierto una nueva partícula o efecto, en general no hay un solo grupo analizando los datos sino varios. Y si todos obtienen el mismo resultado, entonces podemos estar convencidos de que es correcto. Este proceso no se ha hecho con OPERA.

¿Por qué no?

Porque no había tiempo. Un efecto como la propagación a una velocidad mayor que la luz requiere controles muy cuidados. Podría haber un error en los programas de ordenador, por ejemplo. Sin embargo, la mayoría de los miembros de la colaboración han preferido una publicación rápida.

Sin palabras.

PS: Quizás convenga que detalle los cálculos que indico en esta entrada con números. Los autores del artículo de OPERA han dividido los neutrinos en dos grupos con energías medias de GeV, y GeV, y han medido los tiempos de llegada anticipada de los neutrinos correspondientes dando como resultado ns, y ns, resp., lo que conduce a valores de dados por , y . Aplicando la fórmula de la teoría de la relatividad para taquiones, pero con masa y , resulta que se esperaría un valor de . Si los neutrinos fueran taquiones, un incremento en el triple de la energía significaría un cociente , cuando el cociente observado es del orden de la unidad (nueve veces más pequeño). Los cálculos en más detalle los podéis encontrar, por ejemplo, en Jerrold Franklin, “Superluminal neutrinos,” ArXiv, 2 Oct 2011.

Premio Nobel Medicina 2011: Cómo se activa el sistema inmunitario innato y el papel de las células dendríticas en el adaptativo

La mitad del Premio Nobel de Medicina 2011 ha sido para Bruce A. Beutler (1957, EE.UU.) y Jules A. Hoffmann (1941, Luxemburgo), por sus descubrimientos sobre la activación del sistema inmunitario innato, y la otra mitad para Ralph M. Steinman (1943, Canadá), por su descubrimiento de las células dendríticas y su papel en el sistema inmunitario adaptativo de los mamíferos. El sistema inmunitario (inmune o inmunológico) protege a un organismo contra las enfermedades identificando y matando a las bacterias, virus, hongos y otros patógenos. Buetler y Hoffman descubrieron unas proteínas receptoras capaces de reconocer a estos patógenos y activar la respuesta defensiva del organismo. Steinman descubrió las células dendríticas del sistema inmunitario adaptativo que permite la denominada “memoria inmunológica,” que recuerda a cada patógeno gracias a un antígeno característico y propio de ese patógeno en particular. Las células dendríticas son claves en la fase “presentación de los antígenos” a otras células del sistema inmune encargadas de reconocerlos, como los linfocitos T. Nobel Prize Press Release.

El descubrimiento de Jules Hoffmann tuvo lugar en 1996 gracias al estudio del sistema inmune de la mosca del vinagre. Su estudio de las mutaciones de un gen llamado Toll demostró su papel en la activación del sistema inmune, ya que las moscas con mutaciones en este gen eran incapaces de iniciar una defensa contra infecciones de bacterias y hongos. Bruce Beutler descubrió en 1998 que un receptor del gen Toll (Toll-like receptor o TLR) era el responsable de reconocer a ciertos productos bacterianos (lipopolisacáridos o LPS) que sobreestimulaban el sistema inmune. La respuesta del sistema inmune se desencadenaba cuando TLR se acoplaba a los LPS. Este mecanismo es similar al utilizado por las céllas de los mamíferos. Los descubrimientos de Hoffmann y Beutler iniciaron una explosiíon en la investigación del sistema inmune innato y en la actualidad se han identificado una docena de TLR tanto en humanos como en ratones. Ralph Steinman descubrió en 1973 un nuevo tipo de célula del sistema inmune que bautizó como células dendríticas que pueden activar la respuesta de los linfocitos T, las células del sistema imnue adaptativo responsables de la memoria inmunológica contra diferentes sustancias. Sus primeros estudios fueron vistos con mucho escepticimo, pero su trabajo posterior demostró fuera de toda duda el papel tan importante de las células dendríticas. El trabajo de los tres premiados ha sido fundamental en el estudio de la vacunas y de las enfermedades relacionadas con el sistema inmunitario.

Poltorak A, He X, Smirnova I, Liu MY, Van Huffel C, Du X, Birdwell D, Alejos E, Silva M, Galanos C, Freudenberg M, Ricciardi-Castagnoli P, Layton B, Beutler B., “Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice: Mutations in Tlr4 gene,” Science 282: 2085-2088, 1998 [4539 citas Google Scholar].

Lemaitre B, Nicolas E, Michaut L, Reichhart JM, Hoffmann JA, “The dorsoventral regulatory gene cassette spätzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in drosophila adults,” Cell 86: 973-983, 1996 [1907 citas Google Scholar].

Steinman RM, Cohn ZA, “Identification of a novel cell type in peripheral lymphoid organs of mice,” J. Exp. Med. 137: 1142-1162, 1973 [107 citas Google Scholar].

Steinman RM, Witmer MD, “Lymphoid dendritic cells are potent stimulators of the primary mixed leukocyte reaction in mice,” Proc Natl Acad Sci USA 75: 5132-5136, 1978 [466 citas en Google Scholar].

Schuler G, Steinman RM, “Murine epidermal Langerhans cells mature into potent immunostimulatory dendritic cells in vitro,” J Exp Med 161: 526-546, 1985 [785 citas en Google Scholar].

La semana que viene se anuncian los Premios Nobel, ¿cuáles son tus predicciones?

Los premiados con el Premio Nobel 2011 de Fisiología o Medicina, Física y Química serán anunciados el próximo lunes 3, martes 4 y miércoles 5 de octubre, respectivamente. Ha llegado el momento de los apuestas y de las predicciones.

¿Quién será el ganador del Premio Nobel de Química 2011?

En el año internacional de esta materia, hay que empezar por este premio. Yo no soy químico y para responder a esta pregunta tendría que consultar a mi amigo César, químico autor del blog Experientia Docet, pero como supongo que él publicará sus propias predicciones en su sitio, me permitiré el lujo de meter la pata.

Mi apuesta más segura es Takeshi Oka, profesor emérito en la Universidad de Chicago y uno de los padres de la astroquímica. Oka ha ganado múltiples premios y ya tiene cierta edad. Coincido en esta apuesta con “Predictions for the 2011 Nobel Prize in Chemistry,” Chembark, September 7th, 2011. Se nota que soy físico y le tiro a la química física.

Mi siguiente apuesta es Sir J. Fraser Stoddart, profesor en la Universidad de Northwestern y uno de los padres de las máquinas moleculares y de la nanotecnología molecular. Thomson Reuters lleva colocándole en la antesala del Nobel desde el año 2002, así que se trata de una apuesta segura.

Mi última apuesta es triple, Jean M. J. Fréchet (Universidad de California), Donald A. Tomalia (Universidad Central de Michigan) y Fritz Vögtle (Universidad de Bonn) por el desarrollo de los polímeros dendríticos, funcionalizados o inteligentes. Thomson Reuters los ha puesto en la parrilla para el Nobel este año y la verdad es que se lo merecen.

No me recriminéis si no he puesto a vuestro favorito, hay cientos de químicos que merecen el Nobel… ¿Te atreves a indicar tu favorito en los comentarios? Por cierto, para ayudarte, las predicciones Thomson Reuters de este año y las históricas, otras apuestas y muchas otras más.

¿Quién será el ganador del Premio Nobel de Física 2011?

Una apuesta segura, según Thomson Reuters, son Alain Aspect (Instituto de Óptica del CNRS, Francia), John F. Clauser (J.F. Clauser & Associates, California, EE.UU.) y Anton Zeilinger (Universidad de Viena, Austria), por su investigación en el entrelazamiento cuántico y sus experimentos que verificaron las desigualdades de Bell. Se lo merecen y sería un premio muy bien repartido entre Europa y EE.UU. Cuando yo estudiaba física hace más de 20 años muchos compañeros me comentaron que su deseo era trabajar en los fundamentos de la mecánica cuántica, tanto en experimentos como los de Aspect como en el campo de la computación cuántica (en aquel momento era un campo emergente que Peter Shor todavía no había encumbrado a la gloria).

Otra apuesta segura, también según Thomson Reuters, son Eli Yablonovitch (Universidad de California en Berkeley, EE.UU.) y Sajeev John (Universidad de Toronto, Canadá), por su invención y desarrollo de los cristales fotónicos (materiales ópticos con un salto de banda fotónico).

Por supuesto, no puedo y no quiero olvidar al español Juan Ignacio Cirac (Instituto de Óptica Cuántica, Garching, Alemania), que lo podría obtener en conjunto con Anton Zeilinger (Universidad de Viena, Austria), e incluso con Peter Zoller (Universidad de Innsbruck, Austria). Para todos los españoles sería la mayor alegría posible (pero por desgracia me temo que este año soy más pesimista que el pasado).

Mi última apuesta es para Adam G. Riess (Universidad Johns Hopkins, Maryland) y Saul Perlmutter (Universidad de California) por el descubrimiento de que la expansión del universo se está acelerando (Thomson Reuters los nominó en 2010). Pero ahora que lo pienso, quizás sean candidaots más firmes el año que viene, 2011, tras la publicación de los primeros datos del satélite Planck en marzo del año próximo.

¿Quiénes son tus favoritos? Coméntalo en los comentarios, valga la redundancia. Por cierto, para ayudarte, las predicciones Thomson Reuters de este año y las históricas, y muchas otras más.

¿Quién será el ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2011?

La verdad es que, así a bote pronto, no se me ocurre nadie. Consultando las propuesta de Thomson Reuters para este año, yo me decantaría por Robert S. Langer (MIT o Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, EE.UU.) y Joseph P. Vacanti (Harvard Medical School y Massachusetts General Hospital, Boston, EE.UU.), por sus trabajos en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa.

Por supuesto, los candidatos eternos del genoma, Francis S. Collins  (National Human Genome Research Institute, Maryland, EE.UU.) y J. Craig Venter (Venter Science Foundation, Rockville, Maryland, EE.UU.) son firmes candidatos al Nobel de medicina por su contribución al desciframiento del genoma humano.

¿Quiénes son tus favoritos? Usa los comentarios si te apetece… ya os mantendré informados del resultado final.

La hormiga que aprendió a ser un elefante

¿Puede una hormiga construir una relación estable y duradera con un elefante? Nos relata el cuento de la hormiga y el elefante la doctora congoleña Francine Ntoumi en “The Ant Who Learned to Be an Elephant,” Science 333: 1824-1825, 30 September 2011. La hormiga, la Facultad de Ciencias de la Salud de la Universidad Marien Ngouabi de Brazzaville (República del Congo), se asoció con un magnífico elefante, la Universidad de Tübingen (Alemania), gracias a un proyecto europeo. El elefante es hermoso, musculoso y respetado por todos los animales en la selva. La hormiga es pequeña y todos la  ignoran. Me ha gustado este cuento africano, similar a los “cuentos del mundo” que yo leo a mi hijo. Os lo traduzco y resumo de forma libre.

La hormiga solicitó autorización nacional para llevar a cabo un proyecto de investigación clínica. La hormiga tuvo que esperar 15 largos meses para su aprobación institucional por el Comité de Ética del Congo y dos meses más para la autorización del Ministerio de Salud. Un retraso de 17 meses podría poner en peligro el resto del proyecto, pensó alarmada la hormiga. El plan de trabajo era mal entendido por las autoridades y la hormiga temía que el elefante quisiera seguir adelante prescindiendo de ella.

La hormiga se dio cuenta de que un equipo de investigación de calidad debe ser multidisciplinario, formado por jóvenes investigadores y científicos senior seleccionados en una convocatoria abierta. Los otros animales en la selva veían el nuevo enfoque de la hormiga con recelo.

Para invertir en infraestructura, la hormiga renovó y equipó una instalación abandonada en el laboratorio de biología molecular de la primera Facultad de Ciencias de la Salud. Los otros animales comenzaron a apreciar el trabajo duro de la hormiga. La felicitaron por el cambio, lo que la animó a mantener su espíritu.

Para crear una cultura de la investigación, la hormiga tuvo que ser reflexiva e innovadora. Estimuló discusiones científicas mediante encuentros científicos periódicos. Pero, ¿cómo atraer a estudiantes y científicos a estas reuniones y fomentar su interés y lealtad? La hormiga utilizó hordas de estudiantes para instar a otros a participar. Un año más tarde, la sala de reuniones estaba siempre llena de un público entusiasta.

Finalizados estos desafíos, la hormiga invitó a los elefantes a su casa para compartir una taza de té. Les habló de todos sus logros y les mostró las nuevas instalaciones. Cuando el elefante volvió a casa, sonriendo y convencido, se preguntó: “¿qué tipo de hormiga más rara, una hormiga que actúa como un elefante?”

La hormiga logró su primer objetivo. Ahora la hormiga espera poder mantener el impulso positivo y establecer equipos de investigación locales estables que de forma regular publiquen en revistas científicas internacionales.

La moraleja de la historia va dirigida a los jóvenes científicos del Congo que se preguntan cómo pueden contribuir al progreso de país: La metamorfosis de la pequeña hormiga en un elefante majestuoso es posible, pero requerirá tiempo, astucia y determinación.

Las emociones colectivas de la humanidad observadas en tiempo real gracias a Twitter

Gracias a Twitter, cada día más de 100 millones de usuarios envían más de 230 millones de tweets (mensajes de texto de hasta 140 caracteres de longitud). Un análisis psicolingüístico de estos mensajes permite determinar el estado de ánimo colectivo de cientos de millones de personas. Michael Macy, sociólogo de la Universidad de Cornell, y su estudiante de doctorado Scott Golder han utilizado los mensajes de Twitter para estudiar la emoción colectiva de la humanidad y lo han publicado en Science. La búsqueda de palabras que indican emociones, tanto positivas (fantástico, estupendo, …) como negativas (miedo, pánico, …), permite estudiar cómo evoluciona el estado emocional de la humanidad. Para su sorpresa, hay un patrón común: todos nos levantamos por la mañana con las pilas cargadas y un ánimo positivo, que disminuye conforme avanza el día, con ciertos rebotes por la noche. Este patrón se produce tanto los días laborables como los fines de semana, aunque en general somos más felices durante los fines de semana, cuando el máximo de ánimo positivo se retrasa un par de horas. También influyen en nuestro ánimo las estaciones; desde finales de diciembre hasta finales de junio, conforme el día se va haciendo más largo, cada vez nos volvemos más positivos, algo opuesto a lo que ocurre entre julio y diciembre. Lo más sorprendente es que estos patrones no dependen de la cultura, de las zonas horarias o de la latitud donde vivamos, según Macy todo el mundo muestra patrones similares. Por tanto, debe haber una respuesta biológica, un reloj biológico, que controle nuestras emociones colectivas. Todo esto me recuerda a la hipótesis de Gaia, que la Tierra es como un ser vivo y la humanidad en su conjunto dota a Gaia de poderosas emociones colectivas. Lo interesante de este estudio es que demuestra que los fenómenos sociales a gran escala pueden ser estudiados gracias a Internet y las herramientas de comunicación social que se han desarrollado en los últimos años. Nos lo ha contado Greg Miller, “Sociology: Social Scientists Wade Into the Tweet Stream,” News & Analysis, Science 333: 1814-1815, 30 September 2011, haciéndose eco del artículo técnico de Scott A. Golder, Michael W. Macy, “Diurnal and Seasonal Mood Vary with Work, Sleep, and Daylength Across Diverse Cultures,” Science 333: 1878-1881, 30 September 2011.

EL estudio de Golder y Macy no es el primero que utiliza Twitter para estudiar los fenómenos sociales a escala global y no será el último. Ya se ha estudiado la propagación de los rumores, la transmisión de ideas políticas, las tácticas utilizadas en las campañas electorales para influir en la intención de voto, etc. Las revueltas en Egipto, Libia y otros países del norte de África durante los últimos meses han demostrado que Twitter puede jugar un papel clave en la coordinación y en la difusión de eventos sociales, lo que para sociólogos e historiadores es una oportunidad única para seguir casi en tiempo real la evolución de estos acontecimientos. Por primera vez en la historia estos científicos sociales podrán realizar investigación experimental en tiempo real. Los científicos sociales tendrán que formar equipos multidisciplinares con investigadores en informática y estadística para aprovechar todo el potencial que ofrece la internet. El futuro nos deparará muchas sorpresas en este campo.