Publicado en Nature: Skyrmiones (vórtices nanomagnéticos) observados por primera vez de forma directa gracias a los electrones que los atraviesan

Yu et al. publican hoy en Nature las primeras imágenes reales de electrones atravesando un campo de skyrmiones en un material magnético. Los electrones se torsionan al atravesar cada skyrmión permitiendo visualizar el campo de skyrmiones por primera vez. Los skyrmiones son vórtices, huracanes cuánticos, en los que el campo magnético gira siempre en el mismo sentido (como el viento en un huracán) alrededor de un punto central donde el campo se anula (el ojo del huracán) y mantienen su forma con gran robustez (igual que los huracanes que pueden recorrer miles de kilómetros sin cambiar de forma y velocidad). Los skyrmiones son soluciones topológicas estables que aparece en ciertas teorías cuánticas de campos y en física del estado sólido. Fueron predichos por el físico teórico Tony Skyrme en los 1960 en un intento de obtener una teoría para la fuerza nuclear fuerte que une los protones y neutrones en los núcleos de los átomos. Se sabía de forma indirecta en ciertos materiales magnéticos se forman skyrmiones nanomagnéticos gracias a las interacciones de Dzyaloshinsky–Moriya, pero el nuevo trabajo ha logrado visualizarlos por primera vez de forma directa. Estos pequeños vórtices nanomagnéticos acabarán teniendo gran número de aplicaciones prácticas en los próximos años. Un gran avance que nos cuentan Christian Pfleiderer y Achim Rosch, “Condensed-matter physics: Single skyrmions spotted,” Nature 465: 880–881, 17 June 2010, haciéndose eco del artículo técnico de X. Z. Yu,Y. Onose,N. Kanazawa,J. H. Park,J. H. Han,Y. Matsui,N. Nagaosa, Y. Tokura, “Real-space observation of a two-dimensional skyrmion crystal,” Nature 465: 901–904, 17 June 2010.

El presente y el futuro del LHC del CERN

Mike Lamont (CERN) nos ha contado en “Near and medium term LHC machine prospects,” Physics at the LHC 2010, 12 June 2010 [vídeo y slides pdf], cuáles son los planes para el LHC durante este año, con bastante detalle, y para el resto de la vida del LHC, obviamente con ciertas reservas. Lograr que el LHC funcione a máximo rendimiento, con la luminosidad, número de colisiones por segundo, para la que ha sido diseñado, requiere ir paso a paso, en un proceso lento, en el cada paso tiene que ser absolutamente seguro. Así ha ocurrido con todos los aceleradores, como el LEP del CERN o el Tevatrón del Fermilab. Hay que recordar que los imanes superconductores del LHC pueden almacenar hasta 11 GJ (gigajulios) de energía, suficiente para calentar y derretir 15 toneladas de cobre (1’7 metros cúbicos). La barrera crítica es 1 MJ (megajulio) como se demostró con el fallo de septiembre de 2008. Este año se alcanzará y superará dicha energía a finales de julio (como muestra la tabla que abre esta entrada). Será un momento crítico, además, muchos expertos estarán de vacaciones. Cualquier descuido puede ser fatal para el experimento. Así que los técnicos van a extremar las precauciones. Si todo va bien, a finales de este año se habrá alcanzado una luminosidad pico próxima a 1032 cm-2s-1, que será mantenida de forma constante desde el 4 de febrero de 2011 hasta alcanzar una luminosidad integrada de 1 fb-1 durante 2011. Hay que recordar que a dicha luminosidad pico se acumulurán del orden de 0’1 fb-1 de colisiones cada mes (más o menos lo mismo que se habrá logrado acumular durante todo el año 2010), con lo que empezando en febrero, se espera que a finales de octubre se haya logrado el objetivo para el año 2011.

Esta otra tabla nos indica las expectativas para los próximos años (medio plazo). Es una tabla pesimista y seguramente se obtendrán valores algo mejores. Durante todo el año 2012 el LHC no funcionará mientras se instalan nuevas medidas de protección. En 2013 y 2014 se acumularán 2’7 fb-1 y 5’3 fb-1 de colisiones, con lo que para finales de 2014 se espera un total de 9 fb-1 de colisiones. Nunca un acelerador de partículas ha llegado a acumular tantas colisiones (el Tevatrón del Fermilab todavía no ha alcanzado los 9 fb-1 de colisiones y a finales de 2011, su doceavo año de funcionamiento, se espera que llegue a los 12 fb-1). En 2015 habrá una nueva parada para mejorar substancialmente la luminosidad del LHC y si todo va bien en el año 2016 se obtendrán unos 60 fb-1 de colisiones. Obviamente, lo que pueda pasar después de 2012 es más futurología que otra cosa. Mike Lamont (acompañando sus predicciones con el burrito de Shrek) se atreve a conjeturar que es lo que pasará hasta el año 2022. Yo no me atrevo a tanto y remito a su charla a los interesados.

Siempre que se habla del futuro también hay que hablar del presente, que nos contó J. Wenninger (BE Operations group for the LHC), “Status of LHC Operations,” LHC Physics Centre at CERN (LPCC), 11 June 2010. Resumiento mucho, hace un par de semanas se alcanzó una luminosidad pico de 2 x 1029cm-2s-1, usando 13 paquetes de protones por haz, aunque cada uno de baja intensidad. El objetivo ahora mismo es incrementar poco a poco la intensidad de cada paquete y lograr los objetivos que nos ha comentado el “pesimista” Mike Lamont (pesimista comparado con lo que se predecía el año pasado, claro). Los que disfruten de estas charlas también disfrutará de Peter Jenni (CERN), “Experimental summary and outlook,” Physics at the LHC 2010, 12 June 2010 [vídeo y slides pdf]. La charla está profusamente ilustrada y se pasa un buen rato escuchando al Dr. Jenni.

Lo que Hitler no sabía sobre el ADN de los judíos

Hay una gran diferencia entre ser un judío y un practicante del judaismo: la madre del primero era judía. Dicha característica genera una impronta genética que permite determinar si un individuo es judío o no. El análisis genético además permite determinar la diáspora de origen de un judío. Así lo concluyen dos estudios científicos publicados en Nature (Behar et al.) y en The American Journal of Human Genetics (Atzmon et al.) que aportan nuevos datos respecto a estudios previos, no concluyentes, basados en análisis del cromosoma Y y del ADN mitocondrial. Los nuevos estudios utilizan micromatrices de ADN (DNA microarrays) que permiten analizar múltiples polimofirmos de un sólo nucleótido. Atzmon et al. han comparado el ADN de 237 judíos de las tres principales diásporas, la asquenazí, la sefardí y la mizrají, con 2800 no judíos, y Behar et al. han comparado 121 judios con 1166 no judíos. La conclusión de estos estudios es clara: dado un ADN anónimo es posible saber si se trata del ADN de un descendiente de judíos y determinar la diáspora de la que partió. Nos lo cuenta Michael Balter, “Human Genetics: Who Are the Jews? Genetic Studies Spark Identity Debate,” News of the Week, Science 328: 1342, 11 June 2010, haciéndose eco de los artículos técnicos de Doron M. Behar et al., “The genome-wide structure of the Jewish people,” Nature, AOP, Published online 09 June 2010, y de Gil Atzmon et al., “Abraham’s Children in the Genome Era: Major Jewish Diaspora Populations Comprise Distinct Genetic Clusters with Shared Middle Eastern Ancestry,” The American Journal of Human Genetics 86: 850-859, 11 June 2010.

“It is a bitter irony to see the descendants of Holocaust survivors set out to find a biological Jewish identity. Hitler would certainly have been very pleased. We can tell who the Jews are genetically.”