Jugando con tu intuición física… qué barco cae primero, el cercano o el lejano

Atención, pregunta: dos baterías son lanzadas simultáneamente contra dos barcos enemigos A (el más cercano) y B (el más lejano). ¿Cuál de los dos barcos caerá el primero? No hagas calculos matemáticos, utiliza tu intuición física…

Visto en el artículo de Ellen K Henriksen y Carl Angell, “The role of ‘talking physics’ in an undergraduate physics class using an electronic audience response system,” Physics Education 45: 278-, May 2010. Este artículo me ha llamado la atención, ahora que queda poco para que toda la universidad española se “bolonice” el próximo curso. Propone usar programas de ordenador con preguntas tipo test (sistemas ARS, por Audience Response System) para verificar si los alumnos han aprendido los conceptos físicos que se les enseña en clase. En opinión de los autores, estos programas, si se eligen correctamente las preguntas, son de gran utilidad tanto para el profesor como para el alumno, ya que le permite autoevaluarse con facilidad.

PS: Como ya habéis notado muchos de vosotros la figura que abre esta entrada está mal dibujada. La contradicción entre el texto de la pregunta y la figura incita a pensar. Parece que no era la intención original de los autores que han corregido dicha figura y publicado una errata (gracias, Ripero, por reportarlo). Ellen K Henriksen, Carl Angell “Erratum,” Physics Education 45: 433, 2010. Ahora ya no me llama tanto la atención esta figura y quizás si no hubiera ocurrido la errata es posible que no hubiera escrito esta entrada.

Midiendo la aceleración de la gravedad con dos canicas, un palillo de helado, un micrófono y tu PC

Un buen experimento requiere la justa dosis de imaginación y valentía para aprovechar todos los recursos disponibles. Casi todos tenemos un PC en casa con micrófono. Con el palillo de madera de un helado y dos canicas podemos determinar la aceleración de la gravedad y demostrar que la aceleración de la gravedad es la misma en un tiro parabólico que en caída libre. La fotografía ilustra el dispositivo experimental (al palillo le realizamos un par de muescas cóncavas para facilitar la colocación de las canicas). La canica golpeada con el dedo describirá una parábola mientras que la otra canica caerá en caída libre prácticamente de forma vertical. El micrófono permitirá grabar el sonido del golpe con la uña en la canica (primer pulso sonoro en la figura de la derecha) y los golpes (simultáneos) de ambas bolas al caer, así como sus sucesivos rebotes. Cualquier programa de ordenador que nos permita visualizar un fichero wav nos permitirá determinar los tiempos entre estos sucesos con una precisión menor de 2 milisegundos y a partir de ellos y de la medida de la altura de la mesa, la medida con más incertidumbre en este experimento, estimar el valor de la aceleración de la gravedad (g). Errores menores del 5% son fáciles de obtener. El artículo de Alessio Ganci, Salvatore Ganci, “A measure of g: in search of simplicity,” Physics Education 45: 223-224, May 2010, describe los detalles de cómo obtener g a partir del experimento, aunque como es obvio, las fórmulas que describen un tiro parabólico son conocidas para todo el que haya estudiado algo de física alguna vez, por poco que haya sido.

Publicada en PRL: Hacia una versión consistente de la teoría de la gravedad de Horava-Lifshitz

Hace ya algún tiempo que no hablamos en este blog de la teoría de Horava-Lifshitz, uno de los grandes “pelotazos” de la física teórica del año pasado. La “nueva moda entre los físicos teóricos, ” encontró grandes problemas durante “su primer año de vida, ” y muchos llegaron a pensar que acabaría sucumbiendo. Sin embargo, cual ave fénix, renace de sus cenizas gracias a un nuevo artículo que se publica en Physical Review Letters. Resumiendo, la teoría de Horava-Lifshitz introduce una invarianza de escala que viola la invarianza relativista de la teoría de la gravedad de Einstein (que surgiría de forma efectiva a baja energía), pero con la ventaja de que la versión cuántica de la teoría es (o parece) finita. El problema de la teoría es que violar la invarianza Lorentz genera muchos problemas de consistencia con los datos experimentales actuales sobre el universo en su conjunto. El nuevo artículo de Diego Blas, Oriol Pujolàs y Sergey Sibiryakov introduce nuevas términos en la teoría de Horava que permiten cancelar algunos de los efectos “patológicos” de otras versiones anteriores, aunque preservando sus fundamentos físicos. La nueva versión de la teoría es algo más complicada, pero nadie ha dicho nunca que las teorías correctas hayan de ser simples. Por supuesto, la nueva teoría sigue violando la relatividad y preserva algunas “patologías,” como la posibilidad de fabricar un móvil perpetuo (perpetuum mobile) de segunda clase utilizando agujeros negros. Esta posibilidad puede parecer remota pero permite violaciones de la (unitariedad de la) mecánica cuántica dentro de los agujeros negros, un problema muy grave cuando se considera la versión cuántica de una teoría de la gravedad. Diego y Oriol nos comentan al final de su artículo que si ellos han sido capaces de arreglar muchos problemas de la teoría complicándola, quizás se pueda complicar un poco más eliminando estas violaciones de la unitariedad. Tiempo al tiempo. La teoría de Horava-Lifshitz sigue vivita y coleando, como nos cantan Simple Minds en “Alive and Kicking.”

El artículo técnico para los interesados con acceso universitario a PRL es D. Blas, O. Pujolàs, S. Sibiryakov, “Consistent Extension of Hořava Gravity,” Phys. Rev. Lett. 104, 181302, 7 May 2010 (no lo he encontrado en ArXiv).

Publicado en PRL: El modelo de concordancia de la gran explosión explica la ley universal de la materia oscura en los halos galácticos

 

Todas las galaxias están rodeadas por un halo de materia oscura “invisible” que sólo podemos detectar gracias a sus efectos gravitatorios sobre la materia (ordinaria) “visible.” El año pasado Gentile et al. [1] publicaron en Nature el descubrimiento de una ley universal para la materia oscura de los halos galácticos, que relaciona su densidad y tamaño, válida tanto en galaxias enanas como en grandes cúmulos galácticos. Un nuevo artículo en PRL de Boyarsky et al. [2] muestra que dicha relación se puede explicar con el modelo ΛCDM o Lambda-CDM, el modelo de concordancia de la gran explosión (Λ es la constante cosmológica responsable de la actual aceleración de la expansión del Universo y CDM son las siglas en inglés de materia oscura fría, materia no bariónica que no ha alcanzado el equilibrio térmico por colisiones mutuas). La ley universal observada se puede entender (cualitativamente) en el marco de la teoría de formación de halos galácticos por caída de materia desde el exterior (secondary infall). ¿Para qué sirve esta ley universal? Boyarsky et al. [2] afirman que permitirá estudiar desviaciones o modificaciones de la ley de gravitación universal a escala cosmológica mediante el estudio de violaciones de dicha ley universal. En un artículo posterior [4] realizan el primer intento en este sentido, aunque todavía hay mucha incertidumbre, parece que algunas teorías MOND (dinámica newtoniana modificada) podrían tener dificultades para explicar la ley universal de los halos galácticos en todo el rango de órdenes de magnitud en la que es válida. La ley universal de la materia oscura en los halos galácticos se está incorporando rápidamente a nuestro saber general sobre halos galácticos [3]. 

[1] Gianfranco Gentile, Benoit Famaey, HongSheng Zhao, Paolo Salucci, “Universality of galactic surface densities within one dark halo scale-length,” Nature 461: 627-628, 1 October 2009 [gratis en ArXiv].

[2] Alexey Boyarsky, Andrey Neronov, Oleg Ruchayskiy, Igor Tkachev,”Universal properties of Dark Matter halos,” Physical Review Letters 104, 191301, 17 May 2010 [gratis en ArXiv].

[3] Alexey Boyarsky, Oleg Ruchayskiy, “New probe of modified gravity,” ArXiv, Submitted on 4 Jan 2010.

[4] Nicola R. Napolitano, Aaron J. Romanowsky, Crescenzo Tortora, “The central dark matter content of early-type galaxies: scaling relations and connections with star formation histories,” ArXiv, Submitted on 8 Mar 2010.

Publicado en PNAS: La felicidad crece con la edad a partir de los 50 años según un cuestionario realizado a 340.847 norteamericanos

La felicidad y el bienestar crecen con la edad a partir de los 50 años y el estrés disminuye, sin importar si eres hombre o mujer, si estás casado o no, trabajando o jubilado, si tienes hijos viviendo en tu casa o no, etc. Así lo concluye un estudio publicado en PNAS en el que se reflejan los resultados de un cuestionario telefónico realizado en 2008 a casi 350000 mil norteamericanos de edades entre 18 y 85 años. Según el estudio los resultados se pueden extender a otros países del primer mundo. El autor principal del estudio, el psicólogo Arthur Stone, de la Universidad del Estado de Nueva York en Stony Brook, afirma que realizar este tipo de estudios no es nada fácil y requiere un análisis muy cuidado de las preguntas que se realizan en el cuestionario. Stone está considerado en uno de los expertos en la preparación y análisis de cuestionarios. Por “felicidad” entienden la apreciación personal del bienestar psicológico, tanto en la vida como algo general, como en el estado afectivo. En números, el 48% de los encuestados fueron hombres, la edad media fue de 47’3 años, al menos el 88% tenían educación secundaria y el 29% tenía estudios universitarios (college). Un estudio curioso que nos hace pensar que quizás cuando uno alcanza cierta edadd es feliz por haber logrado alcanzarla. Nos lo ha contado Helen Fields, “Golden Years Truly Are Golden,” Science NOW, May 17, 2010, haciéndose eco del artículo técnico Arthur A. Stone, Joseph E. Schwartz, Joan E. Broderick, Angus Deaton, “A snapshot of the age distribution of psychological well-being in the United States,” PNAS, Published online before print May 17, 2010 [web].

Un nuevo estudio científico concluye que usar el teléfono móvil no provoca cáncer

Nos lo han dicho por activa y por pasiva, usar el teléfono móvil no provoca ningún tipo de cáncer, pero muchos todavía no se lo creen del todo, máxime cuando hay 4600 millones usuarios de esta tecnología. Un estudio danés con más de 420000 personas no encontró ninguna relación y un nuevo estudio de la colaboración internacional INTERPHONE, que forma parte de la OMS, sobre casi 6000 personas con tumores cerebrales de 13 países, personas que habitualmente usan el teléfono móvil, tampoco la ha encontrado. Se han hecho eco de esta noticia todos los medios, aunque no todos con acierto, como nos cuenta Daniel Cressey, “No link found between mobile phones and cancer. Claims that mobile-phone use causes cancer are shown to be overblown,” Nature News, Published online 17 May 2010. El nuevo artículo técnico, para quienes tengan acceso universitario a las revistas de Oxford Journals, es The INTERPHONE Study Group, “Brain tumour risk in relation to mobile telephone use: results of the INTERPHONE international case–control study,” International Journal of Epidemiology, Advance Access, published on May 17, 2010 [web], que es comentado en la misma revista por Rodolfo Saracci y Jonathan Samet, “Commentary: Call me on my mobile phone…or better not?—a look at the INTERPHONE study results,” IJE,Advance Access published on May 17, 2010 [web].

El estudio, en números, ha considerado 2708 personas con glioma, 2409 con meningioma y 7658 sujetos de control, sin cáncer. Los resultados de un estudio como éste, sobre el efecto del móvil en personas con varios tipos de cáncer cerebral y sin él, son siempre difíciles de interpretar, quizás por ello ha habido malas interpretaciones desde ciertos sectores de la prensa británica. “En resumen, el estudio no ha observado ningún incremento del riesgo de contraer glioma o meningioma debido al uso del teléfono móvil.” ¿Por qué es difícil interpretar este tipo de estudios? Porque si se sesgan los datos, se obtienen resultados extraños, inconsistentes con la conclusión general. Por ejemplo, este estudio también indica que “el uso regular del teléfono fijo decrece el riesgo de contraer cáncer cerebral,” que “el 10% de los participantes, los que usan el teléfono móvil durante al menos 12 horas al día, parece presentar un incremento del riesgo de contraer glioma de un 40%,” y que “usar el teléfono móvil con regularidad, pero sin excesos, decrece el riesgo de glioma y meningioma en un 20%.” Parecen resultados contradictorios, pero en este tipo de estudios es habitual observar dichas contradicciones. Sólo del estudio global, sin introducir sesgos, pueden extraerse conclusiones fiables. Obviamente, ni usar el teléfono fijo protege contra el cáncer, ni usar el teléfono móvil con regularidad tampoco, ni usar el móvil durante más de 12 horas al día lo provoca (siempre como conclusión de este estudio). Los datos en su conjunto permiten concluir sólo que “usar el teléfono móvil no incrementa del riesgo de contraer glioma o meningioma.” 

Permitidme acabar con un exabrupto: El tabaco mata, provoca cáncer. El teléfono móvil mata, en accidentes de tráfico, pero no provoca cáncer.