Rumores y nueva información no oficial sobre la búsqueda del bosón de Higgs

Nadie en el LHC quiere afirmar con rotundidad que el Higgs existe, porque quizás no exista, o porque es políticamente incorrecto, pero mucha gente se está atreviendo a anticipar el resultado que se obtendrá tras combinar todos los datos obtenidos en 2011 por ATLAS y CMS, los dos grandes experimentos del LHC en el CERN. Estas combinaciones no oficiales se basan en el teorema central del límite y han de ser cogidas con alfileres, sin embargo, son un punto de partida para tener una idea de lo que podremos contemplar en la figura oficial que se publicará en marzo de 2012. Esta figura en concreto ha sido obtenida por un “bloguero anónimo” y aparece en una charla de Eilam Gross sobre la búsqueda del Higgs que está disponible en youtube (ver al final de esta entrada). No hay que ser Gross, ni ver el final de su charla para interpretar lo que nos dice esta figura. Si existe un Higgs con cierta masa, la línea negra debe tener la forma de un pico ancho con un valor máximo de la unidad; si no existe el Higgs con cierta masa, la línea negra debe tener un valor nulo; la banda en azul es la banda a 1 sigma. ¿Qué nos dice esta figura? Que los datos de diciembre del LHC apuntan a un Higgs con una masa entre 124 y 125 GeV/c²; los datos de CMS que apuntan a un Higgs de unos 119 GeV/c² quedan bastante minimizados en esta figura combinada.

Los que gusten pueden comparar la figura que abre esta entrada con esta otra, obtenida por Philip Gibbs, que ofrece una conclusión muy similar (y que además se atreve a combinar también los datos de LEP y del Tevatrón, ver detalles en viXra log). Perdóname, pero me gustan estas figuras, igual que me ha gustado la charla de Gross. Si tienes una hora y media y te interesa el tema, la charla merece la pena. Por lo menos es mucho más corta que leer en detalle su artículo Glen Cowan, Kyle Cranmer, Eilam Gross, Ofer Vitells, “Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics,” Eur. Phys. J. C 71: 1554, 2011 (ArXiv preprint), muy interesante por cierto.

La figura de exclusión obtenida por este “bloguero anónimo” que nos muestra Gross presenta claramente un exceso alrededor de 125 GeV/c², aunque quizás demasiado por encima de la unidad; si quieres saber más detalles puedes consultar el final del vídeo de la charla de Eilam Gross.

Estas figuras puede que sean un reflejo de lo que veremos en marzo en la figura oficial ALTAS+CMS, pero para entonces se incorporarán nuevos canales de búsqueda en ATLAS (hubo un cambio en los parámetros del simulador de Montecarlo oficial de ATLAS que ha introducido retrasos en el análisis de ciertos canales) y se mejorará el análisis estadístico de las colisiones de CMS; estos cambios podrían conducir a que la señal a 125 GeV se refuerce y a ello apuntan ciertos rumores, según Peter Woit, “This Week’s Rumor,” Not Even Wrong, 10 Jan. 2012. El rumor de la semana pasada era que los datos de CMS en el canal difotónico muestra una señal más fuerte que la versión preliminar publicada el 13 de diciembre; el pico observado por CMS alrededor de 123,5 GeV ha crecido hasta 124 GeV, y su significación estadística ha subido de 2,3 a 3 sigmas, lo que incorporando el efecto “look elsewhere” implica subir de 0,8 sigma a 2,0 sigma. Combinado con ATLAS, este resultado refuerza la señal de un Higgs con una masa alrededor de 125 GeV. Sin embargo, habrá que esperar a la publicación de la combinación oficial ATLAS+CMS para confirmar este rumor.

Por ahora, a falta de confirmación definitiva, todo apunta a que el LHC funcionará en 2012 con colisiones protón-protón a 8 TeV c.m. (en el centro de masas). Los expertos creen que es seguro incrementar la energía de los haces de 3,5 TeV a 4 TeV y las ventajas de este incremento en la búsqueda de un Higgs con una masa alrededor de 125 GeV son importantes; si todo va bien, con solo 5 /fb de datos a 8 TeV c.m. en 2012, combinando CMS y ATLAS ya se obtendría una evidencia a 5 sigma del Higgs.

¿Por qué se utiliza 5 sigma como señal de un descubrimiento y no otro valor? Esta pregunta se la hacen a Eilam Gross al final de su charla y la razón es sencilla, el efecto “look elsewhere” aplicado a un Higgs que no sabemos la masa que tiene. Una fluctuación estadística a 3 sigma es más probable si el rango de masas estudiado es mayor; pongamos un ejemplo sencillo, que salgan 5 caras seguidas en 10 tiradas de una moneda tiene una probabilidad del 11%, pero en 100 tiradas es del 81% y en 300 supera el 99%. Cuando se pensaba que el Higgs podría tener una masa entre 40 y 1000 GeV, se consideró que 3 sigma era poca evidencia y se tomó 5 sigma como imprescindible para evitar fluctuaciones muy probables debido al efecto “look elsewhere.” Eilam Gross confiesa (en el turno de preguntas, tratando de ser lo más políticamente correcto posible) que en ATLAS ya se han observado varias fluctuaciones para el Higgs entre 3 y 4 sigma que han desaparecido tras un análisis posterior. Ya os he comentado en varias ocasiones que en mi opinión, teniendo en cuenta el el efecto “look elsewhere,” incluso 5 sigma puede que no sea suficiente para un descubrimiento definitivo del Higgs; obviamente, una vez se haya descubierto esta partícula este efecto dejará de tener sentido. Os dejo la interesante charla de Gross en youtube por si alguno tiene una hora y media para disfrutar con la física del Higgs y la estadística de la búsqueda del Higgs en pie de igualdad.

XI Carnaval Química: Adiós a las baterías de litio, llegan las baterías recargables de aluminio

Las baterías recargables de litio están por doquier, pero el litio es escaso y su coste se ha disparado en los últimos años. Las baterías recargables de aluminio prometen ser la solución. Más baratas, más seguras (el litio es propenso a incendiarse) y basadas en el aluminio, el tercer elemento químico más abundante de la corteza terrestre. Todo son ventajas, en apariencia, ya que las baterías recargables de aluminio, a temperatura ambiente, funcionan peor que las de litio, porque los iones de aluminio son más grandes que los de litio y tienden a formar grupos que se mueven más lentamente que los de litio en los electrodos, reduciendo su conductividad. La investigación en este campo está todavía en sus inicios, pero promete mucho al tener un mercado potencial de 10 mil millones de dólares (el mercado mundial de baterías de litio, que se ha multiplicado por cinco en la última década). Teléfonos móviles, ordenadores portátiles, herramientas eléctricas sin cables, coches eléctricos y un sinnúmero de otros gadgets que utilizan baterías de litio, dentro de lustro utilizarán baterías de aluminio.  Lynden Archer, ingeniero químico de la Universidad de Cornell, y sus colegas han dado un paso de gigante en 2011 al utilizar líquidos iónicos y un electrolito de nanohilos de óxido de vanadio que aceleran el transporte de los iones de aluminio. Navaneedhakrishnan Jayaprakash, postdoc en el grupo de Ascher, es el primer autor del artículo del trabajo que presenta las baterías de aluminio recargables. Estas baterías utilizan un electrolito que contiene AlCl₃  en un líquido iónico (EMI.Cl, cloruro de 1-etil-3-metilimidazolio), nanohilos de V₂O₅ en el cátodo y aluminio en el ánodo. Alcanzan una capacidad de carga de 305 mAh/g en el primer ciclo de recarga y 273 mAh/g tras 20 ciclos de carga; además, el comportamiento electroquímico es muy estable. Una gran promesa que todavía tiene que salir de los laboratorios para llegar a la industria, pero una promesa en firme hacia el futuro de la energía en el siglo XXI, la electricidad como fuente primaria de energía. Nos lo cuenta Robert F. Service, “Al Bids to Vie With Li in Battery Wars,” Science 335: 163, 13 January 2012, que se hace eco de la repercusión que ha tenido el artículo técnico de N. Jayaprakash , S. K. Das, L. A. Archer, “The rechargeable aluminum-ion battery,” Chemical Communications 47: 12610-12612, 3 Nov. 2011, en la conferencia de la Materials Research Society (MRS), Fall Meeting, December 2011.

Esta breve entrada participa en la XI Edición del Carnaval de Química, organizado por Daniel Martín Reina, autor del blog La Aventura de la Ciencia. El plazo para publicar las entradas participantes en la XI Edición empezó el 1 de enero y terminará el 31 de enero. El organizador se enterará de las entradas que participan en esta edición dejando un comentario en su entrada, comunicándolo vía Twitter a @CarnavalQuimica o @monzonete.

 

Atención, pregunta: Quién es el culpable del mal rendimiento de los alumnos de secundaria

Finlandia, otra vez Finlandia, otra vez el informe PISA, otra vez, pero esta vez en la revista Science. Las reformas educativas emprendidas en EE.UU. para mejorar el nivel de los estudiantes en ciencias y matemáticas (TIMSS) y en el informe PISA no han surtido efecto. Todo el mundo sabe que no hay soluciones rápidas, pero en EE.UU. buscan algún culpable, ellos son así. Quién es el culpable de que los alumnos no hayan mejorado. Las asociaciones de padres apuntan con el dedo acusador a los profesores y maestros. Los profesores y maestros se excusan en que el ambiente en el que trabajan no es el adecuado, no son respetados por padres y alumnos, y sienten que la sociedad no confía en su labor. Además, los mejores estudiantes universitarios no quieren ser profesores de enseñanza secundaria, ya que consideran que es un trabajo mal pagado que no está respetado por la sociedad como debiera. Igualito que en España. Todo lo contrario que en Finlandia. Otra vez se habla de Finlandia. Nos lo cuenta John E. Burris, “It’s the Teachers,” Science 335: 146, 13 January 2012.

Las mejoras metodológicas implantadas en el sistema educativo de EE.UU. en aras a una educación científica de calidad en ciencias básicas y matemáticas, tales como la docencia centrada en el alumno, el aprendizaje basado en la investigación, la solución colaborativa de problemas y las reformas en los planes de estudio no han surtido el efecto esperado. Ningún método puede ser aplicado con éxito sin maestros brillantes, bien preparados y bien apoyados. En la última década Finlandia ha obtenido los primeros lugares en los exámenes PISA (Program for International Student Assessment). ¿Cómo lo ha logrado? Reclutando como maestros y profesores de secundaria a los mejores estudiantes, los más brillantes, y capacitándolos para su labor de forma excelente. Además, se les ha dado libertad para desarrollar sus habilidades docentes, independencia en cuanto a las metodologías a usar y tiempo suficiente para preparar sus clases e interaccionar con sus compañeros y alumnos fuera del aula. Finlandia reconoce el papel capital de los docentes en la sociedad, los maestros son respetados por todos y hay una alta demanda de jóvenes que quieren ser maestros. Todo lo contrario que en EE.UU. Todo lo contrario que en España.

¿Qué se puede hacer en España para mejorar esta situación? Finlandia no era así. Han pasado décadas desde que Finlandia decidió cambiar el ambiente de aprendizaje en enseñanza secundaria y ahora está recogiendo los frutos. Ahora Finlandia tiene uno de los mejores sistemas educativos del mundo. ¿Cuándo empezaremos a aplicarnos el parche en España? ¿Qué opinas al respecto de lo que afirma Burris en su entrada? ¿Quién es el culpable del mal rendimiento de los alumnos de secundaria?

Los pingües beneficios de PLoS ONE, la revista científica más grande del mundo

Una de nuestras lectoras, Mariana Benítez, me ha recordado que no he comprobado cuántos artículos ha publicado la revista PLoS ONE en el año 2011: según el ISI Web of Science han sido 12.077 artículos (en 2010 fueron solo 6.723 y en 2009 solo 4.004). PLoS ONE es la revista más grande, en número de artículos, del mundo. Ella nos comenta que la editorial PLoS se ha financiado, hasta hace poco, por la caridad de instituciones públicas y donaciones privadas y que no busca el ánimo de lucro. Yo no estoy de acuerdo. Lo siento, Mariana, no puedo estar de acuerdo.

En el año 2008, la editorial PLoS publicó 4.366 artículos (según el ISI WOS) y tuvo unos ingresos de 8,9 M$ (millones de dólares), en 2009 publicó 6.361 artículos y tuvo unos ingresos de 9,4 M$ y en 2010 recibió por donaciones y dinero público solo 0,5 M$ (la fuente des estos datos es un informe financiero de PLoS).

¿Cuántos ingresos ha tenido PLoS en 2010? Tras publicar 8.933 artículos ha tenido unos ingresos de 15 M$, un incremento del 60% respecto a 2010 (la fuente de estos datos es otro informe financiero de PLoS); en 2010 ha recibido de instituciones públicas 2 M$ (cuatro veces más de lo que indicaba en el informe anterior).

Según el último informe financiero de PLoS, no han tenido beneficios hasta 2010; dicho año se han gastado 12,2 M$ en publicar los 8.933 artículos. Hasta entonces sus balances eran negativos. Ya se sabe, publicar online 8.933 artículos con revisión por pares cuesta 12,2 M$. ¿PLoS vivió “hasta hace poco” de la “caridad” de las instituciones públicas? Lo siento, Mariana, pero no me lo creo. Debo ser muy incrédulo.

¿Cuántos ingresos tendrá PLoS en 2011? ¿Cuánto beneficio tendrá? Ha publicado 14.162 artículos (más del triple que en 2008); haz las cuentas. ¿Seguirá recibiendo dinero de la “caridad” pública?

VI Carnaval Tecnología: El joven español Tomás Palacios nos habla en Nature de la electrónica basada en nanohilos

Me encanta seguir el trabajo de Tomás Palacios (26 julio 1978) uno de los jóvenes ingenieros más prometedores de nuestro país, profesor en el prestigioso MIT (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, EE.UU.) e IP (investigador principal) de un grupo de más de 20 investigadores. Pero me encanta aún más verlo escribir en Nature. Hoy nos deleita con “Applied physics: Nanowire electronics comes of age,” News & Views, Nature 481: 152–153, 12 January 2012 (la ciencia española debe estar feliz de lograr un doblete N&V hoy en Nature.

Los nanohilos semiconductores han sido una de las tecnologías más prometedoras para substituir a los dispositivos electrónicos actuales, pero los problemas derivados de su fabricación a gran escala han limitado mucho esta tecnología. Sajal Dhara y sus colegas indios en el Instituto Tata de Investigación Básica, Mumbai, India,  publican en Applied Physics Letters  una nueva técnica de fabricación de transistores basados en nanohilos que promete revolucionar esta tecnología. El artículo técnico es Sajal Dhara et al., “Facile fabrication of lateral nanowire wrap-gate devices with improved performance,” Appl. Phys. Lett. 99: 173101, online 24 October 2011.

Los transistores son interruptores electrónicos con tres terminales metálicos (fuente, drenador y puerta). En los transistores de efecto de campo (FET), omnipresentes en los circuitos electrónicos modernos, un flujo de corriente intenso entre la fuente y el drenador se controla mediante un pequeño voltaje aplicado a la puerta. La corriente fluye a través de una región plana llamada canal. El rendimiento del dispositivo se puede mejorar si el canal se transforma en un objeto tridimensional y un nanohilo es ideal para ello. Dhara et al. fabrican nanohilos de arseniuro de indio (InAs) mediante una nueva técnica de litografía sencilla y eficiente. Una capa de InAs se envuelve entre dos películas de polímero que se exponen a un intenso haz de electrones que elimina la película de polímero de forma selectiva. En los transistores de nanohilos, éstos actúan como canal y se utiliza otra técnica para incorporar el drenador, la fuente y la puerta. Otras técnicas de fabricación de nanohilos requieren aplicar varios pasos de litografía, así como diferentes ataques químicos. La nueva tecnología de estos autores tiene además una gran ventaja, los dispositivos tienen una movilidad de los electrones diez veces mayor que la obtenida mediante otras técnicas de fabricación de nanohilos.

Obviamente, este trabajo de investigación es un primer paso y no resuelve el gran problema de esta tecnología, cómo integrar miles de millones de transistores de nanohilos en un chip basado en tecnologías microelectrónicas convencionales. Sin embargo, en 2011 se han desarrollado varias técnicas para lograrlo (que utilizaban técnicas litográficas más complejas) y que prometen ser adaptables con facilidad a la nueva tecnología de fabricación. Uno de estos avances fue obtenido por Intel utilizando unos dispositivos de nanohilos llamados tripuerta (como el que aparece en la fotografía electrónica que abre esta entrada). Estos nanohilos se sección rectangular tienen una de sus caras unida a un substrato. Esta geometría permite obtener dispositivos de nanohilos compatibles con las tecnologías microelectrónicas convencionales y que se pueden integrar en la mismo circuito integrado.

La integración de transistores convencionales y de nanohilos promete mejorar con creces el rendimiento de los dispositivos electrónicos, tanto en capacidad de integración (mayor número de transistores por centímetro cuadrado), como en frecuencia de reloj (número de gigahercios). No solo los nanohilos, también las nanocintas (los que son más anchos que altos), están evolucionando muy rápido hacia su uso comercial en dispositivos de alto rendimiento para aplicaciones especializadas. La tendencia a media plazo será su incorporación a los chips de propósito general. Tomás Palacios acaba su artículo recordando la gran promesa de los nanohilos y las nanocintas, los dispositivos tridimensionales que incrementarán hasta límites de ciencia ficción la capacidad de almacenamiento sin restar velocidad. El futuro de los microprocesadores para dispositivos móviles, radares y otros sistemas inalámbricos es la electrónica tridimensional (con nanohilos formando estructuras micrométricas).

Esta entrada participa en la VI Edición del Carnaval de la Tecnología, organizado por José Manuel López Nicolás en su recomendable blog  Scientia. Recuerda, para participar en el Carnaval tienes que publicar una entrada en tu blog que, de una forma u otra, esté relacionada con uno de los muchos campos que abarca la Tecnología, y dejar un comentario en esta entrada de Scientia y mandando un tweet a la cuenta de Twitter del Carnaval de la Tecnología (@TecnoCarnaval). Tenéis de plazo hasta el día 25 de este mes.

El origen más probable del remanente SNR 0509–67.5 de una supernova tipo Ia es la colisión de dos estrellas enanas blancas

Da gusto ver un artículo News & Views en Nature firmado por un español, española en este caso. Pilar Ruíz Lapuente, Universidad de Barcelona, firma “Astrophysics: Progenitors of type Ia supernovae,” Nature 481: 149–150, 12 January 2012, un artículo ilustrado con una foto del remanente SNR 0509-67.5  de una supernova de tipo Ia que explotó hace 400 ± 50 años. En teoría una supernova de tipo Ia es el resultado de la explosión de una enana blanca cuya masa ha superado cierto umbral, el límite de estabilidad de Chandrasekhar, alrededor de 1,4 veces la masa del Sol; hay dos mecanismos posibles para que la masa de la enana blanca crezca hasta alcanzar dicho límite, la transferencia de masa de una estrella compañera y la colisión de dos enanas blancas. Identificar la estrella progenitora que cedió su masa es muy difícil, sobre todo para supernovas observadas hace cientos de años, pero hay técnicas que permiten observar el eco de la luz que emitió dicha estrella. La progenitora de la  supernova SN 1572 observada por Tycho Brahe a los 26 años de edad ha sido identificada por este método (no sin controversia). Sin embargo, la progenitora de la supernova cuyo remanente SNR 0509-67.5 se observa en la Gran Nube de Magallanes no ha sido observada. Gracias a que el eco de la luz de esta estrella puede ser observado desde la Tierra, esta ausencia parece indicar que esta supernova de tipo Ia es el resultado de la colisión de dos enanas blancas. No se puede asegurar al 100%, pero los autores del artículo publicado en Nature hoy afirman que la evidencia es de 3 sigmas. Sí, en Astronomía también se utilizan las técnicas de contraste de hipótesis nulas cuando se quiere afirma que algo no observado ha podido pasar. El artículo técnico es Bradley E. Schaefer, Ashley Pagnotta, “An absence of ex-companion stars in the type Ia supernova remnant SNR 0509−67.5,” Nature 481: 164–166, 12 January 2012.

El telescopio Kepler descubre dos nuevos planetas circumbinarios, que orbitan dos estrellas en lugar de una

La mayoría de las estrellas de tipo solar son binarias, forman parte de un grupo de dos o más estrellas en órbita mutua. El primer planeta circumbinario, Kepler-16, fue descubierto por el telescopio Kepler (Science, septiembre 2011). Hoy se publica en Nature la observación de dos más, Kepler-34 b y Kepler-35 b, ambos son planetas gigantes gaseosos. Kepler-34 b orbita dos estrellas tipo solar cada 289 días y Kepler-35 b orbita un par de estrellas más pequeñas (89% y 81% la masa del Sol) cada 131 días. Haber encontrado 3 planetas circumbinarios con órbitas casi coplanares a sus dos estrellas entre todos los planetas observados por Kepler permite estimar el porcentaje de planetas de este tipo entre las estrellas cercanas a nosotros en la Vía Láctea; el nuevo artículo estima que el ~1% de las estrellas binarias tienen planetas gigantes en orbita casi coplanar con dichas estrellas; este resultado implica que debe haber más de un millón de planetas de este tipo en nuestra galaxia. Nos lo cuenta John Southworth, “Astronomy: A new class of planet,” Nature, published online 11 Jan. 2012, que se hace eco del artículo técnico de William F. Welsh et al., “Transiting circumbinary planets Kepler-34 b and Kepler-35 b,” Nature, published online 11 January 2012.

Los planetas circumbinarios son famosos entre los aficionados a la ciencia ficción gracias al planeta Tatooine en Star Wars. Algunos planetas circumbinarios pueden ser habitables, aunque los tres descubiertos hasta ahora no lo son. Kepler-16 b es demasiado frío, y Kepler-34 b y Kepler-35 b son demasiado calientes. Además el clima de estos planetas es muy extremo. Conforme Kepler vaya observando nuevos planetas seguro que se encontrarán más ejemplos y quizás alguno sea habitable, quizás alguno sea Tattoine.

El telescopio espacial Kepler de la NASA está revolucionando la ciencia de los exoplanetas. Kepler está estudiando una población de 150.000 estrellas en las constelaciones del Cisne (Cygnus) y la Lira (Lyra) y ya ha encontrado más de 2.000 candidatos de planetas en tránsito a través de su estrella (lo que requiere una alineación adecuada entre el plano orbital de los planetas y nuestro punto de vista). Hace un siglo se pensaba que nuestro sistema solar era un ejemplo típico de sistema planetario, pero todo cambió cuando se descubrió en 1995 el planeta 51 Pegasi b, un gigante gaseoso (su masa es la mitad de la de Júpiter) que orbita su estrella a solo 0,052 UA (unidades astronómicas), es decir, 100 veces más cerca que Júpiter orbita el Sol. Quizás nuestro sistema solar no era tan típico como pensábamos. Pero hay planetas aún más exóticos, como WASP-17, el planeta más masivo, con un radio doble que el de Júpiter y una densidad de solo el 6%) y WASP-18, cuya masa es 10 veces la de Júpiter pero orbita a su estrella una vez cada 23 horas (Júpiter orbita el Sol cada 11,9 años terrestres).

John Ellis sobre el bosón de Higgs y Philip Gibbs (viXra log), con dos cojones

John Ellis es a los físicos lo que Paul Erdős es a los matemáticos y es habitual hablar del número de Ellis en pie de igualdad al número de Erdős. Este físico teórico del CERN está por encima del bien y del mal, y su opinión es seguida con atención por todos los expertos, sobre todo los más jóvenes. Cuando muchos físicos del CERN critican con dureza al físico y bloguero Philip Gibbs por sus combinaciones no oficiales LHC+Tevatron+LEP para la búsqueda del bosón de Higgs, John Ellis, con dos cojones, las reivindica y recuerda que “acertó con su anterior combinación” (“but he was right last time!”). Porque así es, queridos lectores, la última vez acertó, porque la estadística y el teorema central del límite son así, permiten combinar datos estadísticos por “la cuenta de la vieja” y obtener un resultado fiable (como ya os conté). John Ellis también se hace eco de la estimación de la masa del bosón de Higgs obtenida por el mexicano Jens Erler (que firma como miembro del IAS), cuya noticia en este blog ha sido muy criticada por alguno de vosotros. Esta transparencia está extraída de la charla de John Ellis, “Higgs, more Higgs, less Higgs or Higgsless?,” 10 Jan. 2012, impartida en The Zurich phenomenology workshop: Higgs search confronts theory, ETH Zurich, 9-11 January 2012 (página indico). La charla es muy técnica (salvo quizás las primeras 21 transparencias); ahora bien, si eres físico tienes que ver las transparencias, porque las disfrutarás como yo lo he hecho. John Ellis nunca defrauda.

La charla de Gregorio Bernardi, “Higgs results from the Tevatron,” nos recuerda que este año, los resultados del Tevatrón serán claves para la búsqueda del Higgs. En Moriond 2012 (3-10 marzo) se publicará el resultado de la búsqueda del Higgs con 10 /fb en el Tevatrón, que será sensible al rango de masas entre 100 y 185 GeV. Especialmente el canal de desintegración del Higgs en un par de quarks bottom será clave para entender si las observaciones del LHC publicadas en diciembre corresponden o no al bosón de Higgs del modelo estándar, ya que este canal deberá mostrar una señal clara (aunque no concluyente). El Tevatrón sigue vivo y coleando, como debe ser, como ya hemos dicho varias veces en este blog.

El director científico de ITER nos explica de qué va esto de ITER

http://cdsweb.cern.ch/record/1343736

“Fusion Plasma Physics in Magnetic Fusion,” DJ Campbell (la física básica de la fusión)

http://cdsweb.cern.ch/record/1344490

“Physics of Tokamak Plasmas,” DJ Campbell (detalles de la física de la fusión)

Las dos charlas de D.J. Campbell, director científico de ITER, en el CERN merecen la pena; en la primera nos cuenta los conceptos básicos (quizás ya los conozcas pero no está mal recordarlos) y la segunda profundiza en más detalles sobre la física de los plasmas en ITER, un laboratorio científico de fusión que nació en noviembre de 2006, que se empezó a diseñar 20 años antes; ITER pretende ser el proyecto clave para el desarrollo de una futura fuente de energía eléctrica basada en la fusión nuclear en tokamaks. La CEE, China, EE.UU., India, Japón, Rusia y Corea unieron sus esfuerzos científicos en fusión por confinamiento magnético en ITER, un laboratorio experimental en construcción en Cadarache, Francia (la sede de la Empresa Común Europea ‘Fusion for Energy’ que lidera ITER tiene su sede en Barcelona, España). ITER quiera estudiar la fusión D-T (deuterio-tritio), demostrando que es una vía posible; no será fácil lograr un rendimiento Q>10  (Q es el cociente entre la energía de salida tras la ignición y la energía de entrada para lograrla) durante unos cientos de segundos. No será fácil, pero en mi opinión es una vía que tenemos que explorar.

http://cdsweb.cern.ch/record/1344809

“Fusion Technology for ITER, the ITER Project,” Guenter Janeschitz (por qué ITER es como es)

http://cdsweb.cern.ch/record/1344810

“Further Development Towards a DEMO Fusion Power Plant,” Guenter Janeschitz (sobre DEMO, el futuro de ITER)

Guenter Janeschitz nos explica en estas dos charlas las tecnologías de fusión de ITER;  su primera charla trata de justificar por qué ITER es como es (comparándolo con ITER98, una máquina más grande que hubo que rediseñar para reducir su coste) y en su segunda charla nos explica las tecnologías que se estudiarán en ITER con el futuro desarrollo de DEMO en mente, el primer reactor de fusión (experimental). Guenter acaba su charla hablando de la “vía ultrarrápida hacia la fusión comercial” y estima que un programa tipo Apollo podría lograr un reactor de fusión comercial en un mínimo de 16 años, pero con un coste prohibitivo; la vía “normal” no ofrecerá un reactor comercial hasta como pronto 2050 y posiblemente no antes de 2060.

La ignición (con Q>1) de la fusión por confinamiento inercial queda fuera de la agenda del NIF para 2012

El año 2012 iba a ser el año de la ignición de la fusión en el  Instalación Nacional de Ignición (NIF); todo estaba planificado para ello, obtener a final de año un rendimiento total de 5 MJ (megajulios); sería la primera vez que se demostrase la ignición de la fusión por confinamiento inercial. Pero hay otras prioridades que van a retrasar esta investigación, hasta tal punto  que no se sabe si este objetivo de 2012 estará en la agenda del NIF para el año 2013. Así lo atestigua un documento no publicado al que han tenido acceso los editores de la revista Science. El problema no es el retraso de un año o dos en la agenda de la investigación en fusión en el NIF, ese problema es nimio, el problema es que mucha gente quiere leer entre líneas que este retraso es debido a que los responsables científicos del NIF no confían en lograr que la fusión sea una fuente de energía práctica, a que creen que el camino marcado por NIF no es el camino correcto. Yo no lo creo así, pero es mi opinión personal; conozco a mucha gente que utilizará este retraso como la mejor prueba posible (ahora) de que la fusión por confinamiento inercial es malgastar dinero a mansalvas. Penoso, pero cierto. Así nos lo cuenta Daniel Clery, “Energy: Laser Fusion Project Alters Goals, Fueling Concern Over Its Strategy,” Science 335: 23, 6 January 2012.

La fusión como fuente de energía tiene dos grandes vías de progreso, el confinamiento magnético, liderado por ITER, aún en construcción en Cadarache, y el confinamiento inercial inducido por láser, liderado por NIF, hasta que el proyecto HiPER de la CEE vea la luz. Las esperanzas de los investigadores en fusión de todo el mundo están puestas en NIF, hasta que ITER entre en funcionamiento (entre 2018 y 2020). El objetivo de NIF, financiado por el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE), es utilizar 192 haces de luz del láser más potente del mundo para aplastar  una diminuta esfera de combustible en el centro de una cápsula cilíndrica (llamada hohlraum), hasta alcanzar temperaturas y presiones más altas que las que hay en el centro del Sol. No basta con lograr la ignición de la fusión, también hay que sostenerla durante un tiempo suficiente para que se fusione una fracción importante del combustible utilizado y se debe demostrar que se produce un saldo positivo de energía (una ganancia mayor de la unidad). Lograr estos objetivos es mucho más sencillo en la fisión (utilizada en los reactores de las centrales nucleares convencionales) pero en la fusión se requiere ir paso a paso.

Hasta el 21 de diciembre de 2011, los planes para el NIF durante el año 2012 eran los siguientes. A finales de marzo se tendría que lograr una evidencia firme de haber logrado la ignición, aunque con una ganancia Q<1. A finales de junio se esperaba demostrar una ganancia Q=1. Finalmente, a finales de septiembre se tendría que haber logrado una ganancia de energía, Q>1, de al menos unos 5 MJ (megajulios). El programa de investigación de NIF hacia la ignición (llamado NIC por National Ignition Campaign) que acabará en 2012 obtendría un éxito clave para el futuro de la fusión, que entraría en una nueva fase hacia un reactor de fusión comercial. Sin embargo, Edward Moses, director del NIF, presentó el 21 de diciembre los nuevos planes para 2012, que retrasan 3 meses cada una de las dos primeras etapas y excluyen la tercera etapa del NIC; la financiación para lograr la ignición de la fusión inercial con Q>1 pasa a tener un futuro  incierto. ¿Qué programa sustituirá a NIC? ¿Financiará el Congreso de los EE.UU. la continuación de un proyecto “fracasado” como NIC? Mucha gente augura grandes recortes en financiación para el NIF.

Edward Moses justifica el retraso en el proyecto NIC por la demanda de los otros usuarios de NIF, los interesados en las simulaciones de explosiones nucleares para asegurar la eficacia del arsenal nuclear, así como otros fines científicos (no especificados). Además, le ha quitado importancia a la etapa 5-MJ del NIC, asegurando que lograr Q=1 en 2012 ya es un gran objetivo cumplido para NIF; lograr una ganancia de 5 MJ debería ser solo una cuestión de afinar ciertos detalles técnicos.  Pero algunos dudan incluso de que se alcance Q=1 a finales de septiembre, cuando acabe la financiación del programa NIC. Si no se lograse, mucha gente cree que será muy difícil que NIF logre una segunda campaña de financiación con los “mismos” objetivos que NIC.

NIF ha sido polémico desde el principio. Los científicos de fusión pudieron proponer una máquina tan grande y costosa como NIF gracias a sus usos militares, pero compaginar estos estudios con el programa experimental de fusión no ha sido fácil. Además, muchos opinan que los objetivos en fusión de NIF eran demasiado ambiciosos, un salto demasiado grande respecto a los avances obtenidos en el pasado. Uno de los críticos más acérrimos es el físico Stephen Bodner, ya jubilado, que fue director de un programa de fusión láser en el NRL (Naval Research Lab); según Bodner el diseño “indirecto” de NIF no es adecuado (los láseres no inciden de forma directa sobre el combustible sino sobre el hohlraum, una cápsula que lo contiene); en su opinión, solo se logrará una ganancia Q>1 con un diseño “directo” (aunque dicho diseño requiere láseres más potentes). Otros críticos también apuntan a problemas con el diseño del hohlraum, que no garantiza una implosión simétrica del combustible.

Permíteme opinar, aunque mi opinión puede ser incorrecta. En EE.UU. toda instalación de investigación mixta, civil y militar, tiene un gran problema, los usuarios militares tienen prioridad sobre los civiles. Para el público general la NIF busca demostrar la ignición de la fusión nuclear por confinamiento inercial; pero en realidad la prioridad son las investigaciones militares de alto secreto. Para el público general los 3500 millones de dólares que ha costado el NIF, el sistema de láseres más potente del mundo situado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), California, es una inversión justificada y necesaria para el futuro de la energía en EE.UU; pero NIF fue diseñado para investigaciones militares y su usos civiles son un simple “lavado de cara.” Para el público general es urgente obtener una solución al problema de la energía, al de la crisis de las reservas de combustibles fósiles y al del cambio climático; pero los militares tienen otra visión de la realidad.

El satélite Planck y el 70 aniversario de Stephen Hawking

Hoy, hace 70 años, nació Stephen Hawking, para algunos, el físico teórico vivo más importante. Yo no diría tanto, pero las charlas del workshop que se ha organizado con motivo de esta celebración (a la que Hawking no ha podido asistir por motivos de salud, está en un hospital) son muy interesantes, a priori. No he visto todas las charlas (completas solo las del primer día y otras a retazos sueltos); por fortuna, han sido grabadas en vídeo gracias a Intel para disfrute de todos. El programa técnico tiene muy buena pinta y si tienes unos cuantos ratos (son más de 20 horas en vídeo), merece la pena ver el vídeo de las charlas del primer día, del segundo día, del tercer día y las de hoy, último día.

La primera charla en vídeo, de las charlas del primer día, es la de David Spergel, sobre el fondo cósmico de microondas (CMB) y las contribuciones del  ATC (Atacama Cosmology Telescope) a los datos sobre multipolos más allá de los ofrecidos por WMAP 7; la charla es muy interesante, aunque todo lo que cuenta es conocido. Yo destacaría el resumen de los resultados sobre “El Gordo” (el cúmulo galáctico ACT-CL J0102-4915, el más masivo, el más caliente, el más luminoso en rayos X y el que presenta el efecto de Sunyaev-Zeldovich más brillante de entre todos los que tienen z>0,6); yo aún no he hablado en este blog de “El Gordo” (un nombre muy navideño) y no voy a hacerlo hoy, pero los interesados disfrutarán de Felipe Menanteau et al., “The Atacama Cosmology Telescope: ACT-CL J0102-4915 “El Gordo,” a Massive Merging Cluster at Redshift 0.87,” ArXiv, 5 Sep 2011.

Al final de la charla de Spergel le han preguntado lo que le tenían que preguntar, ¿qué sabe de los resultados del satélite Planck? “La gente que sabe, no dirá nada, y los dicen algo, no saben nada.” Afirma lo que todo el mundo espera, que se han visto “cosas excitantes” pero solo 1 o 2 sigma, y hasta que no se publiquen los datos oficiales en enero de 2013 no se sabrá si se cofirman o si se refutan. Le preguntan si Planck ha visto ondas gravitatorias cósmicas (una de las predicciones de los modelos de  inflación cósmica) y afirma sin rubor que no lo sabe y que no se sabe aún. Esta charla confirma lo que ya nos dijo  Aniello Mennella (for the Planck Collaboration) en “The microwave sky after one year of Planck operations,” ArXiv, 10 Oct 2011 [invited presentation at the 13th ICATPP Conference on Astroparticle, Particle, Space Physics and Detectors for Physics Applications (Villa Olmo, Como 3-7 October 2011)]; hasta enero de 2013 no se harán públicos los primeros resultados de Planck sobre el CMB y los resultados definitivos no se publicarán hasta 2014. Parece que se confirma que en la conferencia que en febrero de 2012 se celebrará en Bolonia, Italia, con los “primeros” resultados de Planck, no presentará los primeros resultados sobre el CMB; lo siento si he dado esperanzas al respecto a alguno de los lectores de este blog.

Las charlas del primer día de Daniel Eisenstein (sobre energía oscura), de Alan Guth (sobre inflación eterna) y del argentino Luis Lehner (sobre agujeros negros y ondas gravitatorias) me han parecido poco interesantes; entre ellas hay un vídeo publicitario de Intel sobre el superordenador COSMOS, en el que aparece Stephen Hawking hablando de la importancia de la supercomputación en cosmología.

Mi opinión sobre la relación entre los neutrinos superlumínicos de OPERA y el experimento IceCube

Algunos lectores me habéis pedido mi opinión en relación a los datos sobre los neutrinos superlumínicos del experimento IceCube, que son datos en contra de que sean superlumínicos; estas noticias, y muchas otras, hacen referencia al artículo técnico de Ramanath Cowsik, Shmuel Nussinov, Utpal Sarkar, “Superluminal Neutrinos at OPERA Confront Pion Decay Kinematics,” Phys. Rev. Lett. 107: 251801, 16 Dec. 2011 [gratis en ArXiv]. Lo primero es lo primero, estos tres investigadores no son miembros de la Colaboración IceCube y dicho artículo no es un artículo de dicha colaboración. Lo segundo, el análisis cinemático que presenta dicho artículo está basado en hipótesis “razonables” que podrían ser incorrectas. Veamos cuáles son dichas hipótesis y cuáles son sus consecuencias.

Un pión sublumínico que decae (o se desintegra) en un muón sublumínico y un neutrino muónico superlumínico puede violar la invarianza Lorentz o no. El experimento OPERA ha observado neutrinos superlumínicos que violan la invarianza Lorentz, ya que su dependencia E(p), entre su  energía y su momento lineal, no es la predicha por la teoría de la relatividad especial para taquiones. Cowsik y sus colegas cuantifican esta violación obteniendo una desigualdad válida para cualquier expresión general E(p), bajo las condiciones de que se cumple la conservación de la energía y el momento, la energía es positiva y la velocidad v=dE(p)/dp. Bajo estas condiciones “razonables” la violación de la invarianza Lorentz se cuantifica mediante un parámetro η que cumple que 0 ≤ η ≤ 1−(m/M)², donde m y M son las masas en reposo del muón y del pión, respectivamente; no hay violación para η=0 y ésta es máxima en el otro extremo.

La velocidad de los neutrinos relativa a la velocidad de la luz en el vacío, α=(v−c)/c, es una función del parámetro de violación de la invarianza Lorentz, es decir, α (η); esta relación es cinemática y se cumple para cualquier relación general E(p) bajo las hipótesis del artículo. Para los neutrinos observados en el experimento OPERA, la relación general predice α < 4 × 10^-6, sin embargo, el resultado experimental es α < 2,5 × 10^-5; por tanto, los autores concluyen que debe haber un error sistemático en el experimento OPERA. Por supuesto, se puede dar el caso de que las hipótesis de partida sean incorrectas. Los autores utilizan datos de IceCube y otros experimentos que detectan neutrinos de los rayos cósmicos para acotar el valor de α (η); el valor más restrictivo viene dado por IceCube que afirma que α < 10^-12 para neutrinos muónicos, aunque para los neutrinos electrónicos observados gracias a la supernova SN 1987A se tiene que α < 10^-20.

Los autores concluyen de su análisis cinemático “general” que los neutrinos muónicos de OPERA no pueden ser superlumínicos porque su predicción para el valor de  α (η) es un orden de magnitud menor que el observado. En mi opinión, afirmar que su conclusión deriva de IceCube es interpretar de forma sesgada el artículo técnico.

Por cierto, el artículo “Datos sobre los neutrinos superlumínicos experimento IceCube,” Teknociencia.com, está muy bien ilustrado con interesantes vídeos que recomiendo a todos.

Música dominical: Pink Floyd y “like black holes in the sky…”

Twitter y Youtube tienen sus ventajas; todos las conocéis. A mí me han permitido recordar la famosa canción de Pink Floyd titulada “Another Brick in the Wall” (“Otro ladrillo en el muro”) que afirmaba sin rubor que “No queremos educación, ni control mental” (en inglés ”We don’t want no education, we don’t want no thought control”). Esta canción cuestionaba el papel de la escuela a la hora de mantener la hegemonía cultural y económica vigente en las sociedades democráticas modernas; la escuela que propaga mitos y que disfraza la verdad porque supone una amenaza para el status quo. Parece que hablo con palabras de Noam Chomsky, lo siento. Bueno, al grano, ¡a disfrutar con Pink Floyd! Por cierto, como dice @Irreductible en Twitter, aprovecha esta oportunidad que “Se admiten apuestas… ¿Cuánto va a durar ESTO en youtube?”

La masa del bosón de Higgs es 124,5 ± 0,8 GeV/c² al 68% C.L., combinando teoría y experimento

Jens Erler (Institute for Advanced Study, Princeton, NJ, EE.UU.) nos presenta la mejor estimación teórica a día de hoy para la masa del bosón de Higgs del modelo estándar, caso de que exista, Mh = 124,5 ± 0,8 GeV/c² al 68% C.L.; para obtenerla ha combinado los tests de precisión de la teoría electrodébil y los resultados de las búsquedas experimentales del Higgs en LEP2, el Tevatrón y el LHC. La interpretación estadística de este resultado no requiere correcciones debidas al efecto “mirar a otro lado” (look-elsewhere effect). El análisis estadístico bayesiano realizado por Erler permite acotar la masa del bosón de Higgs en un intervalo muy pequeño, 123,7 GeV/c² < Mh < 125,3 GeV/c² con una significación estadística de 2,4 sigmas (o del 98,2 %). Según el autor, cuando la combinación ATLAS+CMS del LHC acumule más de 12 /fb de datos será posible obtener un resultado con una significación mayor de 5 sigmas; si tiene razón significa que para el verano próximo podría proclamarse un descubrimiento definitivo del bosón de Higgs (descubrimiento combinando datos teóricos y experimentales, ya que el descubrimiento experimental a 5 sigmas requerirá acumular más datos de colisiones). El artículo teórico es sencillo y fácil de leer, por lo que recomiendo su lectura a todos los físicos interesados: Jens Erler, “Weighing in on the Higgs,” ArXiv, 3 Jan 2012.

Viñeta de Forges  en El País, 5 ene. 2012.

Fabrican hormigas supersoldado reactivando rasgos “dormidos” mediante un tratamiento hormonal

La re-evolución es una técnica de ingeniería genética que rescata rasgos (fenotípicos) perdidos durante la evolución genética de una especie; lo más fácil es rescatar rasgos ancestrales que aún se mantienen en especies del mismo género. Las hormigas Pheidole morrisi tienen tres fenotipos diferentes: obreras, soldados y reina; sin embargo hay hormigas del género Pheidole (que contiene 1100 especies) que presentan un cuarto fenotipo, los supersoldados. Ehad Abouheif (Universidad McGill, Quebec, Canadá) y sus colegas han aplicado un tratamiento hormonal a hormigas P. morrisi que ha permitido crear en laboratorio supersoldados a partir de soldados. El tratamiento hormonal con feromonas se ha aplicado durante el desarrollo de las larvas. Mediante un tratamiento en tres etapas, como ilustra la figura de arriba, los investigadores son capaces de inducir en una larva el fenotipo de reina o el de obrera, luego diferenciar entre el fenotipo de obrera obrera y obrera soldado, y finalmente diferenciar entre obreras soldado y obreras supersoldado. Esta última transición corresponde a un rasgo “dormido” en la especie P. morrisi, que ha sido despertado gracias al tratamiento hormonal que debe ser aplicado en el momento adecuado. El análisis filogenético indica que la diferenciación entre soldados y supersoldados era una característica común de un ancestro del género Pheidolede hace entre 35 y 60 millones de años; algunas especies de este género han conservado este rasgo ancestral, pero la mayoría lo han perdido. Lo sorprendente del nuevo trabajo es que un tratamiento hormonal controlado permita recuperarlo. La gran pregunta que uno se hace es si será posible hacer lo mismo con muchos rasgos dormidos en otros insectos y si será posible hacerlo en otros artrópodos de interés industrial. El artículo técnico es Rajendhran Rajakumar et al., “Ancestral Developmental Potential Facilitates Parallel Evolution in Ants,” Science 335: 79-82, 6 January 2012. Me gustaría leer lo que tienen que decir sobre este tema en Entomoblog, que ya se hicieron eco en Twitter (@entomoblog) del artículo de Wynne Parry, “Scientists Make Supersoldier Ants,” LiveScience, 05 January 2012.

La figura de arriba muestra los tres fenotipos normales de las hormigas P. morrisi (solo tienen alas las reinas) y la de abajo parte del árbol filogenético del género Pheidole.

Regalo de Reyes: Una velada con Brian Cox en la Royal Institute

 

Seguro que ya conoces este vídeo de la charla de Brian Cox, famoso divulgador británico, físico de ATLAS (el mayor experimento del LHC en el CERN). Brian cuenta lo que todo físico sabe, pero dirigido hacia un público general. La clave de su charla no es el contenido, es el espectáculo. No sé si soy el único, pero a mí Cox me recuerda mucho a Sagan. ¡Qué lo disfrutéis!

Un vídeo que explica cómo funciona la capa de invisibilidad espacio-temporal

Esta figura muestra el funcionamiento paso a paso de la capa de invisibilidad espacio-temporal capaz de ocultar a un observador la ocurrencia de un evento. Quizás te facilite su comprensión verla en el vídeo de Rose Eveleth (un vídeo que vale más que mil palabras). El secreto son dos cristales ópticos, el de la izquierda adelanta las frecuencias azules y retrasa las rojas, y el de la derecha al contrario (adelanta las rojas y retrasa las azules); tras pasar por ambos medios la onda incidente (en a) recupera su estado como si no hubiera pasado nada (en g), pero justo en medio aparece un hueco que oculta cualquier cosa que pueda pasar por él cuando se encuentra entre ambos cristales, como se muestra en d. Cualquier cosa que allí ocurra será ocultada al observador. El vídeo lo ilustra con el paso de un objeto. Creo que sobran más palabras, el vídeo es muy bueno y está basado en la figura de arriba, que es mucho más clara que la que aparece en el artículo técnico original, que incluyo abajo. Creo que esta entrada ilustra muy bien la importancia de elegir convenientemente una figura para ilustrar un fenómeno; si la figura no es buena (como la de abajo) la explicación no queda tan clara; además, una buena figura sobre un fenómeno dinámico da pie a que cualquiera haga un buen vídeo. La figura de arriba es del artículo del genial Robert W. Boyd, junto a Zhimin Shi, “Optical physics: How to hide in time,” Nature 481: 35–36, 05 January 2012; el vídeo de Rose Eveleth aparece en el artículo de John Matson, “Time Cloak Hides Very Brief Events [Animation],” Scientific American, Blogs, January 5, 2012; el artículo técnico original donde aparece la figura de abajo es Moti Fridman, Alessandro Farsi, Yoshitomo Okawachi & Alexander L. Gaeta, “Demonstration of temporal cloaking,” Nature 481: 62–65, 05 January 2012.

Cuando un defecto se convierte en virtud, el telescopio espacial Kepler y la música de las estrellas

El telescopio espacial Kepler de la NASA no solo ha revolucionado la búsqueda de planetas fuera del Sistema Solar sino también la astrosismología. Para descubrir exoplanetas en las variaciones del brillo de una estrella es necesario comprender todas las fuentes de estas variaciones; una de ellas son las ondas acústicas que alcanzan su superficie y que se producen por la actividad magnética en su interior. Estas vibraciones, similares a “terremotos estelares,” permiten estudiar el tamaño, edad y composición química del interior de una estrella. Los telescopios espaciales a la búsqueda de exoplanetas, como el francés COROT (Convection, Rotation and Planetary Transits), lanzado en 2006, y Kepler de la NASA, lanzado en 2009, no tenían como misión la astrosismología, pero se han convertido en la gran baza de este campo al permitir escuchar a cientos de estrellas a la vez gracias a que pueden registrar variaciones en el brillo estelar de una parte en mil. Toda una orquesta de estrellas que interpreta una sinfonía celestial en la que las estrellas más pequeñas son las flautas, los de tamaño medio son los trombones y las gigantes se escuchan como tubas. La atmósfera terrestre era la causa de que la astrosismología haya podido estudiar solo las 20 estrellas brillantes más cercanas al Sol. Sin tener en mente que el defecto se convirtiera en virtud, las misiones COROT y Kepler incluyeron en sus equipos a astrosismólogos para estudiar los “defectos” provocados por las ondas acústicas en la búsqueda de exoplanetas. Esta ondas hacen que el brillo de la estrella varíe en una escala de minutos, mientras que los tránsitos planetarios pueden durar horas. Ahora mismo la avalancha de datos astrosismológicos obtenidos por COROT y sobre todo Kepler promete revolucionar este campo. Nos lo ha contado Ron Cowen, “Kepler’s surprise: The sounds of the stars,” Nature 481: 18–19, 05 January 2012; ver también esta charla sobre la misión Kepler, la web del KASC (Kepler Asteroseismic Science Consortium) y la del DASC (Danish AsteroSeismology Centre).

William Chaplin (Universidad de Birmingham, GB) y sus colegas publicó en abril de 2011 el análisis de las oscilaciones acústicas observadas por Kepler en 500 estrellas de tipo solar. La estrellas tenían el tamaño predicho por la teoría para su brillo, pero la distribución de masas difería de lo esperado. La astrosismología es una herramienta experimental clave para el estudio de los procesos de formación estelar y con ellas de la formación galáctica. Kepler también ha obtenido datos muy interesantes sobre las estrellas gigantes rojas y las fases de su evolución (el Sol dentro de unos 5000 millones de años se convertirá en una gigante roja). En la primera fase de evolución de una gigante roja aún se consume hidrógeno en una capa fina alrededor de su denso núcleo (un par de veces más grande que la Tierra), para en una fase posterior procederse al consumo de helio en el núcleo. La diferencia entre ambas fases puede ser estudiada en detalle gracias a los datos astrosismológicos de Kepler, como  publicó en marzo de 2011 el astrónomo Timothy Bedding (Universidad de Sydney, Australia) y sus colegas. Este mismo grupo ha publicado en diciembre pasado la primera medida de la rotación del núcleo de una gigante roja, que es una diez veces más rápido que la velocidad de rotación de la superficie. Estos resultados confirman los modelos teóricos sobre la formación de estrellas gigantes rojas y permiten datar su edad con mayor precisión.

La misión Kepler finalizará a finales de noviembre de 2012; muchos astrónomos han solicitado una prórroga, pero no está claro si la NASA logrará financiación para ello. Algunos astrosismológos opinan que Kepler permitirá estudiar la variación de las oscilaciones acústicas del Sol durante un ciclo magnético solar (alrededor de 1 parte en 10.000 durante 11 años). Dada la preocupación actual con los posibles estragos que pueda causar en los satélites de la Tierra y las redes de comunicación las erupciones solares, quizás estas oscilaciones acústicas permitan predecir con gran precisión la duración y la intensidad de los ciclos solares. La medida de los ciclos de actividad magnética en otras estrellas también ayudará mucho a entender estos detalles. Por todo ello, muchos astrosismólogos desean que la misión Kepler se extienda durante 7 u 8 años (los técnicos afirman que el telescopio espacial podría sobrevivir en el espacio más de 10 años). Quizás la misión astrosismológica de Kepler, el defecto transformado en virtud, sea quien prolongue su vida mucho más allá de lo previsto.

Johannes Kepler,  astrónomo del siglo XVII que dio nombre a este telescopio espacial, llamó la música de las esferas a la estructura en capas de las órbitas planetarias en el sistema solar. La música celestial podría tener un papel clave en los descubrimientos más importante que nos ofrecerá el telescopio espacial Kepler.

Más información sobre astrosismología con el telescopio espacial Kepler en la KITP Conference “The Impact of Asteroseismology across Stellar Astrophysics” que tuvo lugar entre el 24 y el 28 de octubre de 2011. En la web tenéis todas las charlas en vídeo y con sus transparencias en pdf. Os recomiendo la charla de Travis Metcalfe (NCAR), “Observational Properties of Red Giant Stars,” la de Tim Bedding (Univ. Sydney), “Observational Properties of Red Giant Stars,” la de Hans Kjeldsen (Aarhus Univ.), “Overview of Observational Asteroseismology,” o la de Ben Brown (Univ. Wisconsin), “Convection in Main Sequence Stars.” Os dejo abajo dos conferencias de Travis Metcalfe (de unos 30 minutos cada una).

Por qué muchos lagartos y dinosaurios tienen la cola tan larga

Por la misma razón que los malabaristas utilizan una pértiga tan larga para mantener el equilibrio en una cuerda floja, los lagartos y dinosaurios  aprovechan la ley de conservación del momento angular. En el caso de los lagartos de fuego (Agama agama), la cola les permite mantener el equilibrio mientras están por el aire durante un salto desde una plataforma horizontal hasta otra vertical. El vídeo de youtube que abre esta entrada lo ilustra a la perfección; forma parte de la información suplementaria del artículo publicado en Nature por Thomas Libby (Universidad de California, Berkeley) y sus colegas. El momento angular se conserva salvo que actúe fuerzas externas; cuando se mueve la cola en cierta dirección, la conservación del momento angular obliga a que el cuerpo se mueva en la dirección contraria para compensar. La figura de abajo lo ilustra bastante bien. Nos lo ha contado R. McNeill Alexander, “Biomechanics: Leaping lizards and dinosaurs,” Nature, published online 04 January 2012, que se hace eco del artículo técnico de Thomas Libby et al., “Tail-assisted pitch control in lizards, robots and dinosaurs,” Nature, published online 04 January 2012; también se leer la noticia de Robert Sanders, “Leaping lizards and dinosaurs inspire robot design,” EurekAlert!, 4 Jan. 2012.

Libby y sus colegas han observado que cuando el lagarto de fuego tiene que aterrizar en una superficie vertical tras un salto tiene que inclinar su cuerpo con la “nariz hacia arriba” y que lo logran dando un impulso con su cola durante el vuelo; al impulsar la cola hacia la cabeza, ésta y el tronco se curvan hacia atrás de manera natural debido a la conservación del momento angular. Estos investigadores han desarrollado un modelo matemático que han verificado gracias a un pequeño robot (también ilustrado en el vídeo) al que han colocado una cola flexible. Gracias a un giróscopo y aun algoritmo de control adecuado se logra que el salto del robot en una rampa inclinada, similar a la de los saltadores de esquí, acabe con una caída perfecta sobre sus ruedas. La compensación activa de su postura durante el salto es clave para este logro. Tanto los ingenieros industriales interesados en la biomecánica como los interesados en los algoritmos de control activo disfrutarán con este interesante artículo publicado en Nature.

Muchos animales tienen colas largas para aprovechar la conservación del momento angular,  los canguros, los gatos e incluso algunos dinosaurios corredores, como los velocirráptores. Alexander opina que este trabajo de Libby et al. es aplicable también a algunos dinosaurios carnívoros, como los Deinonychus, que se cree que cazaban en grupo y presentan largas colas; gracias a ellas es posible que estos terópodos pudieran saltar sobre sus víctimas y utilizar sus enormes garras para aferrarse fuertemente a ellas y poder atacarlas en la parte más vulnerable de su garganta. Hay varios dibujos en Internet que muestran a los Deinonychus en el aire, saltando sobre una gran presa, con la cola hacia arriba, como indica el trabajo de Libby et al.; sin embargo, muchos de estos dibujos muestran un salto demasiado alto (por encima de la cruz de su presa) y lo más probable es que solo pudieran saltar hasta asirse en vertical sobre un costado de su presa.

Las 10 entradas más visitadas en La Ciencia de la Mula Francis en 2011

No son 10, pero son las entradas más visitadas (con más de 10000 visitas) en este blog durante 2011. Hoy este blog cumple 4 años y casi 4 millones de visitas (que se alcanzarán en enero de 2012). ¡Gracias a todos!

Qué suena mejor al oído, un vinilo, un CD o un DVD de audio		27.232
Por qué a los hombres con ojos azules les gustan más las mujeres con ojos azules		25.704
Premio Nobel de Física 2011: La energía oscura y la expansión acelerada del espaciotiempo		22.573
La explicación de la primera pizarra de Sheldon en la serie “Big Bang”		20.752
Cómo dibujaban los matemáticos la trayectoria de una bola de cañón antes de la invención del cálculo		19.396
La diferencia entre el incendio del motor de un coche de hidrógeno y uno de gasolina		17.793
Lo que nos inspiran los cuerpos desnudos y semidesnudos de la gente		17.380
¿Pueden volar los mosquitos bajo la lluvia?		16.438
Un transportador de ángulos en la tumba de un arquitecto egipcio		13.516
La cascada de Escher y su explicación		13.118
Sheldon Lee Cooper, de la sitcom “Big Bang,” aparece en la prestigiosa revista Reviews of Modern Physics		10.900
Dualidad onda-partícula (o el electrón como onda en el espacio de momentos)		10.795
Premio Nobel Medicina 2011: Cómo se activa el sistema inmunitario innato y el papel de las células dendríticas en el adaptativo		10.430

Las entradas más visitadas (con más de 20000 visitas) en este blog durante sus cuatro años de vida son las siguientes.

Por qué a los hombres con ojos azules les gustan más las mujeres con ojos azules		45.726
Cómo miran las mujeres el cuerpo desnudo de los hombres estudiado gracias al eyetracking		44.637
Cómo miran los hombres el cuerpo desnudo de las mujeres estudiado gracias al eyetracking		41.115
Dualidad onda-partícula (o el electrón como onda en el espacio de momentos)		30.510
Qué suena mejor al oído, un vinilo, un CD o un DVD de audio		27.233
El error aritmético en “El Principito” de Antoine de Saint-Exupéry que el traductor al español corrigió		24.406
Premio Nobel de Física 2011: La energía oscura y la expansión acelerada del espaciotiempo		22.573
XII Carnaval de la Física: Espectacular vídeo de una gota de agua rebotando en un substrato de nanotubos de carbono		22.388
¿Cómo estudiar para los exámenes? (o como para aprender hay que pasar el mal trago de los exámenes)		22.249
La explicación de la primera pizarra de Sheldon en la serie “Big Bang”		20.752
Por qué los rusos no llegaron a pisar la Luna		20.255

Las estadísticas del número de visitas por mes son las siguientes y muestran que octubre de 2011 ha sido el mes con más visitas.