Juan Maldacena y Nima Arkani-Hamed, con motivo de haber recibido sendos premios de 3 millones de dólares el año pasado, nos brindan dos espléndidas conferencias en el Instituto de Estudio Avanzado (IAS) de Princeton, el 3 y el 26 de octubre de 2012, resp. ¡Qué las disfrutéis! Merecen la pena.
Si os apetece ver también el resto de las conferencias de los premiados, podéis disfrutarlas en vídeo siguiendo este enlace.
La mayoría de los físicos piensan que la materia oscura está formada por partículas que aún no han sido detectadas. En los últimos años varios experimentos apuntan a partículas ligeras, con una masa menor de 10 GeV/c² (p.ej. CDMS II apunta a 8,6 GeV/c²). Tal tipo de materia oscura tendría dos consecuencias astrofísicas que podrían ser detectadas por los astrónomos. Primero, estas partículas serían atrapadas por las estrellas y se acumularían en su interior; esto afectaría poco a estrellas como el Sol, pero afectaría mucho a estrellas de baja masa (menor de 0,2 masas solares) pues cambiaría la temperatura de su núcleo; el cambio se notaría en la evolución de su curva de luminosidad con el tiempo. Y segundo, también afectaría a la corriente de estrellas de Sagitario que cruza el plano de nuestra galaxia, cambiando el número de partículas de materia oscura que esperamos detectar en los experimentos de búsqueda directa. Por ahora, ambos efectos no han sido observados, aunque la incertidumbre experimental es alta; quizás en los próximos años se puedan observar estos fenómenos. Nos lo cuenta Andrew R. Zentner, “Stuff that happens in astrophysics if the dark matter is light,” slides, que resume sus resultados de sus tres artículos: Andrew R. Zentner, Andrew P. Hearin, “Asymmetric Dark Matter May Alter the Evolution of Low-mass Stars and Brown Dwarfs,” Phys. Rev. D 84: 101302, 2011 [arXiv:1110.5919]; Chris W. Purcell, Andrew R. Zentner, Mei-Yu Wang, “Dark Matter Direct Search Rates in Simulations of the Milky Way and Sagittarius Stream,” JCAP 08(2012)027 [arXiv:1203.6617]; y Chris W. Purcell, Andrew R. Zentner, “Bailing Out the Milky Way: Variation in the Properties of Massive Dwarfs Among Galaxy-Sized Systems,” accepted by JCAP, 2013 [arXiv:1208.4602].
Por ahora es sólo pura especulación, pero el LHC del CERN ha observado una discrepancia en el número de sucesos WW que apunta a la existencia de una nueva partícula supersimétrica, un chargino o un sleptón. La discrepancia ha sido observada por ATLAS a 7 TeV c.m. (los datos de ATLAS a 8 TeV c.m. aún no están publicados) y por CMS a 8 TeV c.m. Por supuesto, la solución puede ser tan sencilla como que no sabemos calcular bien la cantidad de sucesos WW que predice el modelo estándar (el cálculo actual es NLO) y un cálculo más preciso (p.ej. NNLO o NNLL) puede eliminar la discrepancia entre teoría y observación. Aún así, esta anomalía es muy sugerente y les recuerda a los que ya han matado a la supersimetría en el LHC que todavía es pronto para recurrir al forense. Nos lo cuenta David Curtin, “Sniffing out new physics with Standard Model Standard Candles,” Pheno 2013, May 6, 2013 [slides]. También conviene consultar David Curtin, Prerit Jaiswal, Patrick Meade, “Charginos Hiding In Plain Sight,” Phys. Rev. D 87: 031701, 2013 [arXiv:1206.6888]; y David Curtin, Prerit Jaiswal, Patrick Meade, Pin-Ju Tien, “Casting Light on BSM Physics with SM Standard Candles,” arXiv:1304.7011, 25 Apr 2013.
PS: Más información en la charla de Krzysztof Rolbiecki (IFT-CSIC, Madrid), “Light stops and WW cross section,” Planck 2013, 20–24 May 2013, Bonn [slides; arXiv:1303.5696].
Antonio Alfonso Faus, profesor emérito de la UPM (Escuela de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio), hablará sobre el “Efecto de la expansión del universo sobre la velocidad de la luz” el jueves 6 de junio de 2013, a las 19:00, en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, Salón de Actos, Plaza del Cardenal Cisneros, Ciudad Universitaria, Madrid. La conferencia forma parte del programa de las Jornadas de Historia y Filosofía de la Ingeniería, la Ciencia y la Tecnología.
Resumen: “Desde hace casi un siglo se sabe que el universo se está expandiendo, y desde hace una década se ha anunciado que se expande aceleradamente. Estos hallazgos proceden de las mediciones de las frecuencias de la luz de galaxias lejanas, bajo el supuesto de que la velocidad c de la luz es constante. Este parece ser el caso dentro de nuestra galaxia, pero puede que no sea el caso en el espacio intergaláctico, por lo que es prudente y muy interesante analizar el efecto real de la expansión intergaláctica sobre esta velocidad. El efecto hace disminuir a la velocidad c a un ritmo determinado. Con ello la expansión misma que se calcula por las frecuencias resulta significativamente afectada y puede cambiar el panorama cosmológico actual.”
PS: El programa de las XVI Jornadas de Historia y Filosofía de la Ingeniería, la Ciencia y la Tecnología se inició el lunes 27 de de mayo y a partir de esta semana puedes disfrutar de las siguientes en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. Avda. Complutense s/n. Ciudad Universitaria:
Martes 4 de junio. 19:00 horas. Mesa Redonda sobre: “Ecoemprendimiento: una oportunidad para la nueva ingeniería.”
“El ecodiseño en la ingeniería agronómica.” D. Domingo Gómez Orea (Dr. Ingeniero Agrónomo. Catedrático de la U.P.M. Vocal del Comité de Ingeniería y Desarrollo Sostenible (CIDES) del I.I.E.)
“El empleo verde.” D. Enrique Rodríguez Fagúndez (Ingeniero Agrónomo. Licenciado en Derecho. Vocal del Comité de Ingeniería y Desarrollo Sostenible (CIDES) del I.I.E. Presidente del Comité de Tecnologías para la Defensa del I.I.E.)
“Metodología para el cálculo de indicadores de diagnóstico y seguimiento del cambio climático.” D. Juan José Prieto Viñuela (Licenciado en Ciencias Físicas. Dr. Ingeniero de Armamento. Dr. en Ciencias Económicas)
“Ecoworking, una iniciativa de trabajo en red.” D. Alejandro Gómez Villarino (Ingeniero Agrónomo)
“EMPRENDAE, ayudando a crear emprendedores.” D. Luis Morales Carballo (Experto en Eco-emprendimiento)
Miércoles 5 de junio. 19:00 horas. “En torno a la fuerza nuclear fuerte y su posible y trascendente relación con el electromagnetismo.” D. José Molina Rodríguez (Dr. Ingeniero del CIAC. Licenciado en Ciencias Físicas. Dos medallas de oro (una con mención especial) en la exposición de inventores de Bruselas, 1968. Vocal del Comité de Inventiva y Creatividad del I.I.E.)
Jueves 6 de junio. 19:00 horas. “El efecto de la expansión del Universo sobre la velocidad de la luz.” D. Antonio Alfonso Faus (Dr. Ingeniero Aeronáutico y Dr. en Ciencias Físicas y Matemáticas por la Universidad de Minnesota (USA). Profesor Emérito de la U.P.M.)
Lunes 10 de junio. 19:00 horas. “La ‘partícula de Dios’: el Bosón de Higgs.” D. Francisco González de Posada (Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Exrector de la Universidad de Cantabria. Académico de la Real Academia Nacional de Medicina).
Miércoles 12 de junio. 19:00 horas. “Ingeniería para la búsqueda de vida en los cuerpos celestes.” D. Antonio Martín-Carrillo Domínguez (Ingeniero Aeronáutico. Dr. en Ciencias Económicas y Empresariales. Máster MBA (USA). Presidente de Foro Aeronáutico). “¿Por qué existe el día con su noche velada de estrellas?” D. Juan Gerardo Muros Anguita (Ingeniero Aeronáutico y Vocal del Comité de Ingeniería y Sociedad de la Información del I.I.E.).
Jueves 13 de junio. 19:00 horas. “La riqueza de un lenguaje para un pase de modelos.” D. José Manuel Amaya García de la Escosura (Dr. Ingeniero Agrónomo. Profesor Emérito de la U.P.M. Vocal del Comité de Enseñanza del I.I.E.).
A partir del día 17 de junio puedes disfrutar de las siguientes charlas en el Instituto de la Ingeniería de España. C/ General Arrando, 38:
Lunes 17 de junio. 19:00 horas. “Mis relaciones con las matemáticas, la ingeniería y la agricultura.” D. Darío Maravall Casesnoves (Dr. Ingeniero Agrónomo y Dr. en Ciencias Matemáticas. Académico de las Reales Academias de Ciencias y de Doctores. Doctor Honoris Causa de la Universidad Politécnica de Valencia).
Lunes 24 de junio. 19:00 horas. “Aportación española a la ciencia y tecnología mundial.” D. Domingo Escudero López (Dr. Ingeniero Aeronáutico e Ingeniero Geógrafo. Académico Numerario de la Real Academia de la Mar. Presidente del Comité de Terminología del I.I.E.).
Martes 25 de junio. 19:00 horas. ACTO DE CLAUSURA en el Instituto de la Ingeniería de España. C/ General Arrando, 38. CONFERENCIA DE CLAUSURA “Ciencia, Ingeniería y Sociedad.” D. Edelmiro Rúa Álvarez (Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Profesor Emérito de la U.P.M. Exdirector de la E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos de Madrid. Expresidente del Colegio Nacional de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos).
Hay experimentos que contradicen las teorías en boga. Descubrir un error en dichos experimentos reafirma dichas teorías y permite que muchos físicos respiren con alivio. El telescopio espacial Hubble midió la distancia a la estrella binaria SS Cygni y resultó ser mucho más grande de lo esperado. O bien la teoría de los discos de acreción era incorrecta, o bien Hubble había medido mal la distancia. Miller-Jones et al. publican en Science una nueva medida de la distancia a SS Cygni utilizando radiotelescopios que contradice a Hubble y confirma las predicciones de las teorías de los discos de acreción en binarias. ¡Menos mal! Se han utilizado VLBA (Very Long Baseline Array) y EVN (European VLBI Network) entre abril de 2010 y octubre de 2012. Nos lo cuenta M. R. Schreiber, “One Good Measure,” Science 340: 932-933, 24 May 2013, que se hace eco del artículo técnico de J. C. A. Miller-Jones et al., “An Accurate Geometric Distance to the Compact Binary SS Cygni Vindicates Accretion Disc Theory,” Science 340: 950-952, 24 May 2013.
Mucha gente cree que Einstein dijo que introducir la constante cosmológica fue el “mayor error de su vida.” Pero se trata de un mito. Einstein nunca lo dijo. O si lo dijo en privado no existe ningún documento que lo acredite. La frase “el mayor error” o “la mayor metedura de pata” (en inglés “the biggest blunder“), en relación a la constante cosmológica y Einstein, fue escrita por primera vez por el físico George Gamow en un artículo publicado en septiembre de 1956 en la revista Scientific American (recuerda que Einstein murió en abril de 1955). Gamow repitió esta frase varias veces en otros textos y gracias a ello se popularizó esta cita apócrifa como si fuera del propio Einstein.
Por supuesto, el mito no quita que Einstein se sintiera descontento con haber introducido la constante cosmológica y que en una carta al cosmólogo Georges Lemaître le dijera que “soy incapaz de creer que una cosa tan fea pueda ser real en la Naturaleza” (“I was unable to believe that such an ugly thing should be realized in Nature”). Pero, la frase en inglés “the biggest blunder” fue acuñada por Gamow a modo de hipérbole y atribuida a Einstein por otros. Hay muchos mitos alrededor de la figura de Einstein que se propagan con el tiempo, nadie sabe muy bien el porqué. Me ha recordado este hecho, bien conocido por los que hemos leído biografías rigurosas de Einstein, el artículo de Mario Livio, “Lab life: Don’t bristle at blunders,” Nature 497, 309–310, 16 May 2013.
En su artículo, Livio nos recuerda también que en julio de 1991 se publicó en la revista Nature un artículo de los astrónomos Andrew Lyne, Matthew Bailes y S.L. Shemar que anunciaba el descubrimiento del primer planeta extrasolar; yo recuerdo este artículo porque entonces yo estaba suscrito a Nature en papel y la recibía con placer todas las semanas. Para sorpresa de todo el mundo no estaba orbitando una estrella similar al Sol, sino un pulsar (una estrella de neutrones residuo de la explosión de una supernova). Pocos meses más tarde, en enero de 1992, los autores tuvieron que retractarse de este artículo, pues su error era debido a que no habían corregido de forma adecuada el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Yo recuerdo haber leído dicha retracción con cierta inquietud, pues entonces pensaba que los artículos publicados en Nature eran muy fiables gracias a su rigurosa revisión por pares. Y además, la semana anterior se había publicado otro descubrimiento similar, un sistema planetario con dos exoplanetas.
Livio nos recuerda, yo no lo sabía, que Lyne reveló su error en una reunión de la Sociedad Astronómica Americana, donde recibió una clamorosa ovación por ello. Justo después de su charla, el astrónomo Aleksander Wolszczan anunció que había descubierto otros dos planetas extrasolares orbitando otro púlsar. Su artículo en Nature, junto a D.A. Frail, titulado “un sistema planetario alrededor del púlsar PSR 1257+12,” corrió mucha mejor suerte, pues fue confirmado con un artículo en Science en 1994, titulado “confirmación de planetas de masa terrestres alrededor del púlsar PSR 1257+12.” Gracias a ello, Wolszczan y Frail están en la carrera hacia el Premio Nobel (de hecho, mucha gente afirma que el primer planeta extrasolar se descubrió en 1994, olvidando el descubrimiento de 1992).
Wolszczan siempre ha dicho que el artículo de Lyne fue la “inyección de confianza” que le convenció de que las señales en sus datos sobre el púlsar PSR 1257+12 eran señales reales de exoplanetas. Si su artículo a Nature no hubiera sido enviado antes de la retracción de Lyne, quizás, Wolszczan hubiera descartado dichas señales y no sería uno de los candidatos más firmes al Premio Nobel de Física en los próximos años.
Los errores son una parte esencial del proceso científico. Si te ha picado la curiosidad esta entrada, y tienes acceso a una suscripción a Nature, te recomiendo leer el artículo de Livio en Nature. No te arrepentirás.
Permíteme sacar unas frases fuera de contexto de un artículo sobre la falsabilidad como criterio para diferenciar entre ciencia y pseudociencia escrito por mi amigo César Tomé (@EDocet), “Las teorías científicas no son falsables,” Cuaderno de Cultura Científica, 30 Abr 2013: “la llamada teoría de cuerdas, por ejemplo, es una pseudociencia. Lo que implica que debe haber algo más que la capacidad de predicción empírica comprobable si hemos de considerar una hipótesis como la teoría de cuerdas como perteneciente al ámbito de la ciencia, algo que pocos dudan. Por consiguiente, si la falsabilidad debe ser un criterio para considerar una hipótesis como científica, y lo es, pero no así su capacidad de predicción empírica, entonces no es una característica de las hipótesis.” Y concluye su interesante artículo de opinión con: “Por tanto, las teorías científicas no son falsables, son tratadas como tales. La falsabilidad, quede claro, es una actitud.“
Como yo decía en mi artículo “Introducción a la teoría de cuerdas” en el número 1 de la revista Amazings, por cierto, muy criticado tanto por legos como por expertos: “La teoría de cuerdas es un marco teórico [la palabra correcta es modelo], como puede serlo la mecánica clásica. Verificar la segunda ley de Newton (fuerza es igual a masa por aceleración) es imposible de forma general, no se puede demostrar que no haya alguna fuerza clásica que no la cumpla. Sólo se puede verificar esta ley para fuerzas concretas (la gravedad de Newton o la fuerza de Coulomb). Lo mismo pasa con la teoría de cuerdas. Sus predicciones dependen de la compactificación concreta para las dimensiones extra del espaciotiempo utilizada. El desacuerdo con los experimentos de una compactificación concreta no invalida la teoría, pues podría haber otra que sí estuviera de acuerdo con ellos. Por ejemplo, hay compactificaciones que predicen cuatro generaciones de partículas elementales, cuando solo se conocen tres, o que predicen que los neutrinos no tienen masa en reposo, cuando se sabe que la tienen, o que predicen que la constante cosmológica es negativa, de hecho en las teorías con supersimetría es difícil incorporar una constante cosmológica positiva como la implicada por la existencia de la energía oscura. Sin embargo, estas predicciones erróneas no invalidan el marco teórico de las cuerdas. La teoría de cuerdas también realiza predicciones genéricas que son independientes de la compactificación, como la existencia de la gravedad y de la supersimetría, pero hasta que no se conozca la versión definitiva de la teoría será difícil diseñar experimentos para verificar fuera de toda duda este tipo de predicciones generales.“
Permíteme darle más vueltas al argumento, pues muchos lectores no se dieron cuenta en su momento de lo que yo quería decir y me criticaron por ello (supongo que no sin razón). Las dos cuestiones “¿es falsable la mecánica clásica?” y “¿es falsable la segunda ley de Newton?” son muy diferentes en grado y forma. Los experimentos a gran velocidad (momento) y/o energía falsaron los principios de la mecánica clásica (como el principio de relatividad de Galileo) y llevaron a la mecánica relativista (basada en el principio de relatividad de Einstein). Ahora bien, ¿falsan la segunda ley de Newton? Recuerda que en teoría de la relatividad la fuerza se define como la derivada del momento lineal, es decir, igual que en la segunda ley de Newton. Quizás sea una cuestión lingüística, pues la segunda ley de Newton se llama “ley” en la mecánica clásica y se llama “definición” en el mecánica relativista. Pero estarás de acuerdo conmigo con que las evidencias empíricas que llevaron a la mecánica relativista no contradicen la segunda ley de Newton (o si prefieres, la nueva formulación relativista de la segunda ley de Newton).
La célula solar ideal para aplicaciones fotovoltaicas debe maximizar la absorción solar con un volumen mínimo de materiales activos (Si, a-Si, CdTe, …). El límite teórico se denomina límite de superabsorción solar y ha sido calculado por primera vez por Yiling Yu (Universidad Estatal de Carolina del Norte, Raleigh, EEUU) y dos colegas utilizando una nueva teoría para el análisis de la absorción de luz por una nanoestructura semiconductora, que denominan teoría de modos evanescentes acoplados (CLMT, por Coupled Leaky Mode Theory). Esta teoría se basa en un modelo intuitivo bastante general que conduce resultados similares a los de la teoría de Mie, pero con un coste computacional mucho más bajo (por cierto, en ambos hay que recurrir a simulaciones numéricas por ordenador para calcular el límite de superabsorción para un material concreto y una geometría dada). El límite de superabsorción solar se define como el volumen mínimo de material absorbente en cada elemento unitario de una nanoestructura periódica que garantiza una absorción completa de la luz solar en el espacio ocupado por dicho elemento unitario. Como en la práctica conseguir una absorción del 100% es imposible en todo el intervalo de longitudes de onda, se considera que al menos se alcance una absorción del 90%. El artículo técnico es Yiling Yu, Lujun Huang, Linyou Cao, “Solar Superabsorption of Semiconductor Materials,” arXiv:1304.6975, 25 Apr 2013.
Interpretar el exceso de positrones observado por AMS-02 (además de por PAMELA y Fermi) como una señal de la aniquilación de una partícula (χ) de materia oscura requiere utilizar ajustar un modelo de la desintegración (como χχ→μμ, o χχ→WW) y una composición “razonable” para la materia oscura galáctica. El número de parámetros libres es grande y se pueden realizar muchos ajustes fácilmente. Mientras no se observe una señal de corte clara en los datos de AMS-02, decidir entre diferentes modelos es imposible. Esta figura muestra un ajuste a la desintegración χχ→μμ de una partícula de masa m(χ)=670 GeV, más allá de lo observable en el LHC (por el momento). Los detalles los podéis disfrutar en Joachim Kopp (MPIK Heidelberg), “Constraints on dark matter annihilation from AMS-02 results,” arXiv:1304.1184, 3 Apr 2012.
En marzo de 2012, Joseph Polchinski (famoso teórico de cuerdas del KITP, Kavli Institute for Theoretical Physics, Santa Barbara, California) se preguntó que pasaría cuando un astronauta se sumergiera dentro de un agujero negro. Obviamente, moriría, ¿pero cómo? El principio de equivalencia de la relatividad general de Einstein implica que no notaría nada al atravesar el horizonte de sucesos y que su muerte sería debida a su estiramiento en forma de espagueti (en un agujero negro supermasivo podría pasar varios días dentro del horizonte de sucesos antes de notar nada en absoluto). Pero Polchinski publicó en julio de 2012, junto a dos estudiantes Ahmed Almheiri y James Sully, y su colega Donald Marolf (UCSB, Universidad de California, Santa Barbara) que, bajo ciertas circunstancias, el astronauta acabaría frito en el horizonte de sucesos, que se comportaría como un “muro de fuego” (firewall). Nos lo cuenta Zeeya Merali, “Fire in the hole! Will an astronaut who falls into a black hole be crushed or burned to a crisp?,” Nature 496: 20-23, 4 Apr 2013.
Los escarabajos verdes deben su color a la estructura multicapa (superred óptica) de sus élitros (alas externas endurecidas). Están formados por capas alternas de diferente índice de refracción (1,55 y 1,68) con un grosor cada una de unos 0,09 μm. La estructura multicapa da lugar a la aparición de bandas prohibidas (bandgaps) en las que toda la luz se refleja (R=1), o ninguna se transmite (T=0); una de estas bandas está en el intervalo de longitudes de onda entre 567 nm y 597 nm, siendo la responsable del bello tono verde que les caracteriza. Para analizar la reflexión y transmisión de la luz en una estructura multicapa de N capas, se calculan para una celda unidad y se utiliza una relación de recurrencia que obtiene el resultado para N capas a partir del resultado de N-1 capas. Para la celda unidad hay que tener en cuenta la reflexión total interna que conduce a múltiples reflexiones de la luz antes de escapar de la superred. Los cálculos son sencillos (de hecho, yo he publicado cálculos similares, pero cuánticos, para superredes fractales). Los interesados en los detalles disfrutarán con Ariel Amir, Peter Vukusic, “Elucidating the stop bands of structurally colored systems through recursion,” Am. J. Phys. 81: 253-257 (2013). Por cierto, los escarabajos verdes que aparecen en la fotografía son (a) Torynorhina flammea chicheryi, (b) Chrysochroa raja, y (c) Gastrophysa viridula. Debajo aparece la estructura de sus élitros observada mediante imágenes TEM (microscopio electrónico de transmisión).
Cualquiera puede hacerlo, pero si lo hace John Ellis parece que tiene más valor. Combinar los datos del LHC (ATLAS+CMS), Tevatron (CDF+DZero) y LEP sobre la búsqueda del Higgs es muy difícil si se hace con rigor (colisión a colisión), pero muy fácil si se hace usando el teorema central del límite. El resultado será parecido (pues la estadística nunca miente). El análisis de Ellis y You conduce a un acoplo (combinado) para el Higgs de μ = 1,02 ± 0,12 (el valor para el Higgs del modelo estándar es μ = 1). En el plano (a,c), donde a caracteriza el acoplamiento a los bosones vectoriales y c a los fermiones, se obtiene el mejor ajuste para a = 1,03 ± 0,06 y c = 0,84 ± 0,15 (el modelo estándar predice a=1 y c=1); separando el acoplo a los fotone (cγ) del acoplo a otros bosones vectoriales (cg) se obtiene cγ = 1,18 ± 0,12 y cg = 0,88 ± 0,11. Estos ajustes apuntan al Higgs del modelo estándar, descartando muchas de las alternativas; el canal más responsable de este buen ajuste es, sin lugar a dudas, el canal difotónico (γγ) analizado por CMS (LHC). Los interesados en los detalles, canal a canal, pueden consultar John Ellis, Tevong You, “Updated Global Analysis of Higgs Couplings,” arXiv:1303.3879, 15 Mar 2013. Repito, muchos otros han obtenido combinaciones similares (a las que yo llamo “oficiosas” aunque el término no guste a algunos de vosotros; quizás habría que llamarlas “estadísticas” o con más rigor “basadas en el teorema central del límite”), pero siendo Ellis el Erdös de la física de partículas, creo que muchos agradecerán que haya destacado su contribución.
José Manuel Nieves afirma que “El LHC sí puede crear agujeros negros,” ABC Ciencia, 11 Mar 2013, porque “dos investigadores de la Universidad de Princeton han calculado que la cantidad de energía necesaria es 2,4 veces menor de lo que se creía hasta ahora.” Obviamente, este resultado significa todo lo contrario. Si la energía necesaria es 2,4 veces menor de lo que se creía y no se ha observado ninguno con una masa menor de 4,2 TeV (dato más reciente de CMS para colisiones protón-protón a 8 TeV c.m.), el nuevo resultado significa que no se pueden producir agujeros negros en el LHC con energía menor de 10 TeV. Bajar la energía para la producción de agujeros negros, como no han sido observados, incrementa el límite de exclusión, lo que no significa que sea más fácil producirlos en el LHC, más bien todo lo contrario. Si te has hecho un lío con mi argumento, relee lo anterior y luego sigue. Por supuesto, si no hay dimensiones extra en el espaciotiempo, para producir agujeros negros en el LHC se necesitan energías del orden de la escala de Planck, así que un factor de 2,4, o incluso un factor de 2400, o uno de 2 400 000 000, no ayudan en nada a facilitar que el LHC produzca agujeros negros. La escala de Planck está demasiado lejos de la escala de energía alcanzable por el LHC (hay que comparar 14000 GeV con unos 12000 000 000 000 000 000 GeV). Recomiendo leer “Synopsis: Black Holes Emerge from Collisions,” Physics, March 7, 2013, y para los más osados, el artículo técnico de William E. East, Frans Pretorius, “Ultrarelativistic Black Hole Formation,” Phys. Rev. Lett. 110: 101101 (2013) [arXiv:1210.0443]. El artículo citado de la Colaboración CMS es “Search for microscopic black holes in pp collisions at sqrt(s) = 8 TeV,” arXiv:1303.5338, 21 Mar 2013. También recomiendo leer a “No hay agujeros negros en el LHC, por ahora…,” Cuentos Cuánticos, 25 marzo, 2013.
La teoría de la relatividad especial introduce una velocidad límite constante cuyo valor no depende del observador. Una partícula de masa nula, como el fotón, la partícula asociada al campo electromagnético, se mueve a dicha velocidad. Dos nuevos artículos aparecidos en el European Journal of Physics consideran la posibilidad de que la velocidad límite de la relatividad (crel) no coincida con la velocidad de los fotones (cluz<crel). Obviamante, en dicho caso el fotón tendría masa (muy pequeña, pero no nula). Para evitar esta conclusión, los autores asumen que actúa un mecanismo similar al mecanismo de Higgs, pero con pares virtuales fermión-antifermión; los fotones sin masa interaccionan con pares virtuales en lugar de con bosones de Higgs virtuales. En opinión de los autores, este mecanismo explicaría por qué los fotones se mueven a la velocidad a la que se mueven. Siendo el origen de la velocidad de la luz una interacción cuántica, su valor debería fluctuar. Según los autores de estos trabajos futuros experimentos podrían medir estas fluctuaciones confirmando (o refutando) sus ideas. Me he enterado gracias al meneo de la noticia “Ephemeral vacuum particles induce speed-of-light fluctuations,” Springer News, 25 March 2013 [traducción al español en Axxón]. Los artículos técnicos son Gerd Leuchs, Luis L. Sanchez-Soto, “A sum rule for charged elementary particles,” The European Physical Journal D 67: 57, 21 March 2013 [arXiv:1301.3923] (Luis es miembro del Departamento de Óptica de la Universidad Complutense de Madrid), y Marcel Urban, Francois Couchot, Xavier Sarazin, Arache Djannati-Atai, “The quantum vacuum as the origin of the speed of light,” The European Physical Journal D 67: 58, 21 March 2013 [arXiv:1302.6165].
Como he comentado en Menéame, “el artículo técnico de Urban et al. es pura numerología. No se pueden usar unas leyes físicas para explicar dichas leyes físicas; este tipo de argumentos cíclicos se caen por su propio peso. Usar la relatividad especial (con una velocidad crel distinta de la velocidad de la luz en el vacío cluz), como por ejemplo la famosa fórmula de Einstein para la equivalencia entre masa y energía, para deducir uno de los postulados de la relatividad especial (relativo a la velocidad de las partículas sin masa) no tiene ningún sentido. Aún así, el artículo puede ser interesante para discutir en un primer curso de relatividad especial y/o electrodinámica cuántica. Como mera curiosidad, eso sí.”
Algo parecido ocurre con “el otro artículo técnico, de Luechs y Sanchez-Soto, que presenta ideas similares. Su cálculo del número de pares virtuales partícula-antipartícula, obviamente, contradice la electrodinámica cuántica (p.ej. el cálculo del corrimiento de Lamb requiere considerar un número infinito de pares virtuales, si se introduce un corte (número finito de pares) se obtiene un valor que difiere del experimento). Como en el anterior artículo, se trata de una mera curiosidad.”
PS: Como bien nos indica Mario Herrero (@Fooly_Cooly), la invarianza gauge de la electrodinámica cuántica implica que la contribución de los diagramas con loops de fermiones es nula (identidad de Ward).
@emulenews añado a tu comentario, que por invariancia gauge, ese tipo de diagramas con loops de fermiones, son siempre nulos—
Mario Herrero Valea (@Fooly_Cooly) March 26, 2013
PS: Por cierto, mi crítica es “muy blanda” comparada con la de Lubos Motl, “Speed of light is variable: only in junk media,” TRF, March 25, 2013, pero confieso que (sin que sirva de precedente) comparto la opinión de Lubos.
El modelo estándar de la física de partículas describe el universo como campos cuánticos en interacción. Numerosas extensiones teóricas predicen la existencia de interacciones espín-espín de largo alcance mediadas por impartículas o por bosones axiales de espín uno. Hunter et al. han propuesto en Science usar la Tierra como fuente de espines polarizados en interacción para determinar los límites máximos a estas interacciones. Resultados geoquímicos y geofísicos recientes, junto a medidas realizadas en tres laboratorios, les permiten estimar la señal que se espera poder medir en el campo de los geoelectrones polarizados en espín del manto de la Tierra (los espines corresponden a los electrones de los minerales que contienen hierro en el manto). Estudiar cómo cambian las interacciones espín-espín conforme cambian la posición geográfica y la orientación del aparato de medida permitirá obtener límites superiores mucho más bajos que los que permiten los experimentos en laboratorio actuales para estas interacciones espín-espín exóticas. El artículo técnico es Larry Hunter, Joel Gordon, Stephen Peck, Daniel Ang, Jung-Fu Lin, “Using the Earth as a Polarized Electron Source to Search for Long-Range Spin-Spin Interactions,” Science 339: 928-932, 22 Feb 2013.
Hoy se han publicado los nuevos datos sobre el fondo cósmico de microondas obtenidos por el satélite Planck de la ESA. Una decepción para muchos, pues se confirma el modelo ΛCDM y los modelos más sencillos de inflación. La única sorpresa ha sido la confirmación de la anomalía que ya observó WMAP y que algunos han calificado como “el eje del mal” (AoE por “axis of evil”). Muchos esperábamos que la anomalía desapareciera, pues un artículo reciente reanalizaba los datos de WMAP y descartaba su existencia (A. Rassat, J.-L. Starck, “No Preferred Axes in WMAP Cosmic Microwave Background,” arXiv:1303.5051, 20 Mar 2013; gracias Daniel Marín (@Eurekablog) por recordarlo). Al substraer el efecto de Sach-Wolfe Integrado (ISW) en los datos de WMAP-9, gracias a su medida por 2MASS (2 Micron All-Sky Survey) y NVSS (NRAO VLA Sky Survey), la anomalía AoE desaparecía. ¿Ocurrirá lo mismo con los datos de Planck? Lo sabremos en las próximas semanas, pues Rassat y Starck no tardarán en aplicar su análisis a los datos de Planck.
La combinación oficiosa de los datos sobre el bosón de Higgs de LHC, Tevatrón y LEP nos permite asegurar que para una masa de 126 GeV/c² se ajusta a las predicción del modelo estándar con un valor de μ ∈ [0,98, 1,09] al 95% C.L. Más aún, para sus desintegraciones “invisibles” (en neutrinos, gravitinos, etc.) se puede asegurar que Γ~10-5 Mh (donde Mh es la masa del Higgs). Todo apunta a que se trata del Higgs del modelo estándar. Más información, para los físicos interesados en el análisis, en Adam Falkowski, Francesco Riva, Alfredo Urbano, “Higgs At Last,” arXiv:1303.1812, 18 Mar 2013. Como la estadística nunca miente, estos resultados serán similares a los que se obtengan con la combinación oficial (que aún nadie sabe cuándo se publicará, pero que yo espero que no se retrase mucho más allá del próximo verano).
Por cierto, el artículo técnico de la Colaboración CMS que resume su búsqueda del Higgs ya está en arXiv, en concreto, The CMS Collaboration, “Observation of a new boson with mass near 125 GeV in pp collisions at 7 and 8 TeV,” arXiv:1303.4571, 19 Mar 2013.
Las recientes medidas débiles de la función de onda cuántica han puesto de actualidad la cuestión de si la función de onda es real o no lo es. Muchos físicos opinan que esta cuestión debe ser resuelta por los filósofos especialistas en metafísica, ya que la respuesta no afecta de forma directa a la labor de interpretar los resultados de los experimentos utilizando la mecánica cuántica. En mi opinión, decidir si un fotón es real puede que sea una cuestión propia de la filosofía natural, pero decidir si la función de onda cuántica es tan real como un fotón solo puede ser resuelta por los físicos gracias a los experimentos. Ningún filósofo (y ningún físico) utilizando lápiz y papel puede resolver esta cuestión. Los filósofos pueden estudiar si un electrón es real, o no, en función del significado de la palabra “real,” pero saber si la función de onda cuántica es tan real como un electrón creo que debe ser resuelto por los físicos. Más aún, si la función de onda es real su colapso tiene que ser dinámico y los detalles íntimos de la física del colapso de la función de onda deben ser dilucidados por los físicos mediante experimentos. La figura que abre esta entrada está extraída de Heiko Bauke, Noya Ruth Itzhak, “Visualizing quantum mechanics in phase space,” arXiv:1101.2683, 11 Jan 2011.
Te recomiendo leer Angel Luis Rubio Moraga, “¿Es real la función de onda?,” RSEF, 07 Mayo 2012; que se hace eco de Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett, Terry Rudolph, “On the reality of the quantum state,” Nature Physics 8: 476 (2012) [arXiv:1111.3328]; también recomiendo leer a Daniel Nigg, Thomas Monz, Philipp Schindler, Esteban A. Martinez, Michael Chwalla, Markus Hennrich, Rainer Blatt, Matthew F. Pusey, Terry Rudolph, Jonathan Barrett, “Can different quantum state vectors correspond to the same physical state? An experimental test,” arXiv:1211.0942, 5 Nov 2012, y Philipp Schindler, Thomas Monz, Daniel Nigg, Julio T. Barreiro, Esteban A. Martinez, Matthias F. Brandl, Michael Chwalla, Markus Hennrich, Rainer Blatt, “Undoing a quantum measurement,” arXiv:1211.1791, 8 Nov 2012.
Photo and caption by Don Chamblee [streetcar in New Orleans, Louisiana, USA].
Me gustaría conocer tu opinión sobre este asunto. ¿Crees que la realidad de la función de onda es un problema filosófico o físico? ¿Crees que es un problema que puede ser resuelto mediante experimentos mentales y herramientas de física teórica, sin recurrir a resultados experimentales?
Me ha llamado la atención el concepto de turbulencia gravitacional, el estado turbulento en un espaciotiempo AdS (Anti-de Sitter). Los espaciotiempos de Minkowski (M), de Sitter (dS) y Anti-de Sitter (AdS) son estables ante perturbaciones infinitesimales (lineales); sin embargo,sólo son estables a perturbaciones finitas (no lineales) los espaciotiempos de M y dS, siendo AdS inestables no linealmente, es decir, una perturbación finita en un AdS crece hasta formar agujeros negros vía una cascada energética similar a la que produce la turbulencia en un fluido (los modos de baja frecuencia evolucionan a modos de alta frecuencia como vórtices en un fluido se descomponen en vórtices más pequeños a todas las escalas). La turbulencia gravitacional en un espacio AdS es un concepto muy sugerente, pues implica una turbulencia cuántica del espaciotiempo. La correspondencia AdS/CFT relaciona una teoría cuántica de campos conforme (CFT) en (d-1) dimensiones con una teoría gravitacional (cuántica) en un espacio AdS en d dimensiones. Nació en el contexto de la teoría de cuerdas (una teoría CFT de acoplamiento débil aparece en el régimen no perturbativo de toda teoría de cuerdas), pero hoy en día tiene vida propia, junto a las ideas holográficas, prometiendo aplicaciones en física de la materia condensada, teorías de campos con acoplamiento fuerte, plasmas de quarks y gluones, turbulencia cuántica, etc. Recomiendo a los físicos la consulta de las transparencias de la charla de Óscar Dias (with Gary Horowitz, Don Marolf, and Jorge Santos), ”Gravitational turbulent instability of AdS,” XVIII IFT UAM/CSIC-Madrid Xmas Workshop Dec. 2012 [slides], así como Oscar J. C. Dias, Gary T. Horowitz, Don Marolf, Jorge E. Santos, “On the Nonlinear Stability of Asymptotically Anti-de Sitter Solutions,” arXiv:1208.5772, 28 Aug 2012, y Oscar J.C. Dias, Gary T. Horowitz, Jorge E. Santos, “Gravitational Turbulent Instability of Anti-de Sitter Space,” arXiv:1109.1825, 8 Sep 2011. También es interesante la consulta de Tadashi Takayanagi, “Holographic Entanglement Entropy and Emergent Spacetime,” Entangle This: Strings, Fields and Atoms @ IFT UAM-CSIC Madrid Nov. 19-21, 2012 [slides]; y Masahiro Nozaki, Shinsei Ryu, Tadashi Takayanagi, “Holographic Geometry of Entanglement Renormalization in Quantum Field Theories,” JHEP 10 (2012) 193, arXiv:1208.3469.
El 21 de septiembre de 2010 la colaboración CMS hizo publico el primer descubrimiento científico del LHC en el CERN, la existencia de correlaciones inesperadas en la dirección azimutal Δϕ en los sucesos de alta multiplicidad observados en colisiones protón contra protón (p-p) a 7 TeV c.m. (el famoso “ridge” o “cresta” que se observa muy bien para alta pseudorapidez Δη; hoy sabemos que hay una doble “cresta”). El fenómeno fue observado también por ATLAS y ALICE, y en colisiones ión contra ión (Pb-Pb) y protón contra ión (p-Pb); de hecho, hoy se sabe que RHIC observó su existencia en colisiones d-Au y Au-Au en 2004 y 2006, pero en su momento pasó desapercibido. Durante 2012 se han barajado varias explicaciones, pero parece que la más convincente es la ofrecida por los físicos Kevin Dusling y Raju Venugopalan de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU), EEUU. El origen de la “cresta” es una forma sutil de la interferencia cuántica, un estado condensado de color (color glass condensate) predicho en 2002. Más información técnica para físicos en la interesante charla de Kevin Dusling (North Carolina State University), “Long-range angular correlations by strong color fields in hadronic collisions,” Rencontres de Moriond QCD, Mar 15, 2013 [slides].
La explicación para colisiones p-p se presentó en Kevin Dusling, Raju Venugopalan, “Evidence for BFKL and saturation dynamics from di-hadron spectra at the LHC,” arXiv:1210.3890, 15 Oct 2012, para colisiones p-Pb en Kevin Dusling, Raju Venugopalan, “Explanation of systematics of CMS p+Pb high multiplicity di-hadron data at $\sqrt{s}_{\rm NN} = 5.02$ TeV,” arXiv:1211.3701, 15 Nov 2012, y finalmente la confirmación definitiva en Kevin Dusling, Raju Venugopalan, “Comparison of the Color Glass Condensate to di-hadron correlations in proton-proton and proton-nucleus collisions,” arXiv:1302.7018, 27 Feb 2013. La observación original en CMS Collaboration, “Observation of Long-Range Near-Side Angular Correlations in Proton-Proton Collisions at the LHC,” JHEP 1009: 091, 2010 [arXiv:1009.4122].
