Nuevos descubrimientos de la misión Planck de la ESA (aunque nada sobre el fondo cósmico de microondas)

Hoy, 13 de febrero 2012, se ha celebrado una rueda de prensa en Bolonia, Italia, con motivo del inicio de una conferencia internacional sobre los nuevos resultados de la misión Planck de la ESA. No se presentarán resultados sobre el fondo cósmico de microondas (no se esperan hasta febrero de 2013); sin embargo, Planck ha descubierto que nuestra galaxia contiene islas de gas frío y una misteriosa bruma de las microondas. El objetivo principal de Planck es observar el fondo cósmico de microondas (CMB), pero para su análisis hay que eliminar el “ruido” debido a todas las fuentes de emisión que se observan en primer plano; no es fácil hacerlo, entre otras cosas, porque Planck está descubriendo nuevas fuentes desconocidas o que están donde se esperaba que no hubiera nada. Nos lo han contado en “Planck steps closer to the cosmic blueprint,” ESA’s Planck mission, 13 February 2012, y los comentarios detallados a cada una de las imágenes.

Detectar la distribución del gas frío en la galaxia es muy difícil; Planck ha realizado el primer mapa completo del monóxido de carbono distribuido por todo el cielo (la imagen de arriba); gracias a este mapa se han detectado concentraciones de gas molecular en zonas en las que no se esperaba encontrar nada (como en las constelaciones de Cefeo, Tauro y Pegaso).

La bruma de microondas observada por Planck todavía no tiene explicación (ver imagen de arriba); proviene de la región que rodea el centro galáctico y se asocia a una emisión de radiación sincrotrón (producida cuando los electrones acelerados por supernovas pasan a través de intensos campos magnéticos); pero el espectro de esta radiación sincrotrón no disminuye conforme la energía crece como observaciones previas; algunos físicos creen que podría ser debida a la aniquilación de partículas de materia oscura u a otros fenómenos astrofísicos de alta energía, pero el enigma aún no ha sido resuelto.

Por lo que cuenta Mike Peel (@mike_peel) que está tuiteando desde la conferencia de Bolonia, tanto la rueda de prensa como las charlas de hoy han sido muy generales, sin detalles técnicos sobre ninguna de ellas. Se espera que los detalles sean presentados en los próximos días (la conferencia dura 5 días). Hay una cosa importante que Mike Peel nos recuerda en sus tuits: el LHC explorará la física en la escala de 104 GeV, pero Planck lo hará en la escala de 1016 GeV, doce órdenes de magnitud más grande. La existencia de nueva física (como la supersimetría) también deja señales en el CMB por lo que los análisis de Planck son de enorme importancia (ver por ejemplo Douglas Scott, “New Physics from the Cosmic Microwave Background,” 1999).

Más información reciente sobre Planck: “Planck’s HFI completes its survey of early Universe,” 16 January 2012; “Call for Media: briefing on new results from ESA Planck mission,” 1 February 2012; “Planck unveils Galactic surprises,” 13/02/2012 (versión más larga en “Planck unveils Galactic surprises“).

PS (14 feb. 2012): Más información en Kanijo, “Planck un paso más cerca de los planos cósmicos,” Ciencia Kanija, 14 feb. 2012 (traducción de un artículo de la ESA).

Confirmado el LHC funcionará en 2012 con colisiones a 8 TeV y paquetes de protones espaciados por 50 ns

Ya os lo dije la semana pasada, pues era la conclusión de Chamonix 2012; sin embargo, hasta hoy no se ha confirmado de forma oficial. La gran contienda estaba entre colisiones protón-protón a 7 TeV c.m. y paquetes de protones espaciados por 25 ns, y la propuesta del título. Subir a 9 TeV se ha considerado peligroso. Intentar colisiones a 8 TeV y 25 ns requeriría acelerar la operación de la máquina más de lo recomendable, con el posible riesgo que ello conlleva. Usar colisiones a 7 TeV y paquetes de protones espaciados por 25 ns tiene el problema de que no se puede asegurar que se pueda trabajar a la máxima luminosidad pues no está tan claro que otros parámetros asociados puede que no se puedan ajustar tanto como se ha logrado en 2011. La opción elegida tiene sus beneficios (sobre todo para el futuro del LHC a medio plazo) y sus inconvenientes a corto plazo (como que la confirmación del Higgs se retrase hasta diciembre de 2012) son poco importantes. Una de las grandes ventajas a corto plazo es que crece el rango de energías en el que se buscará la supersimetría y otra física exótica de alta energía.

Nos lo han contado en muchos foros: Geoffrey Brumfiel, “LHC plays it safe,” News, Nature, 13 Feb. 2012; “LHC to run at 4 TeV per beam in 2012,” CERN Press Office, 13 Feb. 2012; “El LHC incrementará la energía de las colisiones en 2012,” CPAN Ingenio 2010, 13 Feb. 2012 [copia en SINC].

Este vídeo corresponde a la conferencia de Jon Butterworth, “Electroweak symmetry breaking at the Royal Institution” (visto aquí). Un discurso de viernes noche de Jon en la Royal Institution dedicado a los últimos resultados sobre el bosón de Higgs. La charla está bien, pero no me gusta que Jon parezca tan nervioso y ha planificado mal el uso del puntero láser (no para de pelear con el dichoso aparatito).

La matemática del peinado de cola de caballo publicada en un artículo de Physical Review Letters

¿Por qué es noticia un artículo publicado en Physical Review Letters que describe lo ya ampliamente conocido? Leo esto y no doy crédito: “Una nueva investigación de la Universidad de Cambridge ofrece la primera descripción matemática de la forma de un peinado tipo cola de caballo; podría tener implicaciones para la industria textil, la animación por ordenador y los productos de cuidado personal.” [Fuente] ¿Primera? ¿Útil en gráficos por ordenador? Lo siento, en gráficos todos llevamos observando cabellos en actores virtuales y colas de caballo desde que nació Pixar y los expertos llevamos viéndolos desde los trabajos pioneros de William T. Reeves en sistemas de partículas en 1983. Hoy, hasta mi hijo ha visto la película de Disney “Rapunzel” (“Tangled” en el original). De hecho yo puse hace años a un alumno a trabajar en la línea del artículo de Lieu-Hen Chen, Santi Saeyor, Hiroshi Dohi and Mitsuru Ishizuka, “A system of 3D hair style synthesis based on the wisp model,” The Visual Computer 15: 159-170, 1992. Para los interesados en los detalles, el nuevo artículo es Raymond E. Goldstein, Patrick B. Warren, and Robin C. Ball, “The Shape of a Ponytail and the Statistical Physics of Hair Fiber Bundles,” Phys. Rev. Lett. 108, 078101, February 13, 2012 [preprint gratis]; “Synopsis: Ponytail physics,” APS Physics, Feb. 13, 2012; “Science behind ponytail revealed,” BBC News, 3 February 2012.

Los físicos han determinado la forma de una cola de caballo teniendo en cuenta la rigidez de los cabellos, el efecto de la gravedad y la presencia al azar de rizos u ondulaciones en el cabello. Eso se lleva haciendo en gráficos por ordenador desde hace 30 años (al menos desde los primeros trabajos en cuerpos elásticos deformables de Demetri Terzopoulos, John Platt, Alan Barr y Kurt Fleischer [un paper del SIGGRAPH 1987]). Por supuesto, los físicos que publican en PRL introducen un “nuevo” número adimensional, el número de Rapunzel (no podía ser de otra forma) para predecir la geometría de la cola de caballo.

El profesor Raymond Goldstein (Universidad de Warwick) y sus colegas estarán muy contentos de haber redescubierto la rueda. “Una ecuación muy simple capaz de resolver un problema que ha desconcertado a los científicos y artistas desde que Leonardo da Vinci estudió en sus cuadernos el asunto hace 500 años.” ¡Me quito el sombrero! ¡Qué descubrimiento!

Obviamente, es envidia. ¿Debo enviar a artículos a PRL con todos los descubrimientos de gráficos de los últimos 30 años? Como es obvio, los físicos no leen los artículos de gráficos por ordenador y no saben lo que se ha hecho en este campo (gracias al motor financiero de la industria cinematográfica y de juegos por ordenador). Lo mismo hasta me publican alguno.

Más sobre la nanodinamita: Energía eléctrica gracias a la combustión oscilatoria en nanotubos de carbono recubiertos

César “Nanodinamita: energía a nanoescala,” @EDocet, 12 Feb. 2012, nos cuenta que “al recubrir un nanotubo con nitrocelulosa y prender un extremo se origina una onda de combustión que se transmite cuatro órdenes de magnitud más rápido de lo que lo haría en el combustible sólo. Esta onda de combustión se convierte además en una onda termoeléctrica porque transmite energía de un lugar a otro acoplándose con los portadores eléctricos del nanotubo, haciendo que se muevan a lo largo del tubo y creando con ello una corriente eléctrica muy grande en relación a la masa del sistema. Estamos hablando de densidades de potencia del orden de 7.000 W/kg, cuatro veces más que las mejores baterías ion-litio disponibles.” Este extracto me ha traído a la memoria mis propios trabajos sobre ondas de combustión en medios unidimensionales. Aunque he de confesar que yo nunca pensé que estas ecuaciones pudieran aplicarse al estudio de la propagación de llamas en nanotubos de carbono recubiertos de un material inflamable y mucho menos aún que permitieran obtener energía eléctrica por el acoplamiento no lineal entre la reacción química exotérmica y la conducción eléctrica en el nanotubo.

Estas ecuaciones unidimensionales son un ejercicio habitual en asignaturas de métodos numéricos aplicados a problemas térmicos (yo he impartido una durante muchos años). Yo les pedía a mis alumnos que desarrollaran un método numérico para resolverlas en Matlab. Sin embargo, los autores del artículo técnico del que están extraídas han utilizado el simulador de multifísica COMSOL (Joel T. Abrahamson, Wonjoon Choi, Nicole S. Schonenbach, Jungsik Park, Jae-Hee Han, Michael P. Walsh, Kourosh Kalantar-zadeh, and Michael S. Strano, “Wavefront Velocity Oscillations of Carbon-Nanotube-Guided Thermopower Waves: Nanoscale Alternating Current Sources,” ACS Nano 5: 367–375, 2011). Este artículo compara los resultados numéricos con medidas experimentales para el dispositivo que abre esta entrada, un “pilar” de varios nanotubos de carbono recubierto de un material inflamable, lo que permite que los alumnos comparen sus resultados numéricos con resultados experimentales.

La verdad es que me sorprende que a alguien se le halla ocurrido recubrir un grupo de nanotubos y encenderlos como si fueran una cerilla. Un artículo anterior de los mismos autores hizo lo mismo recubriendo un electrodo de alúmina y obtuvieron este vídeo de youtube (Sumeet Walia, Rodney Weber, Kay Latham, Phred Petersen, Joel T. Abrahamson, Michael S. Strano, Kourosh Kalantar-zadeh, “Oscillatory Thermopower Waves Based on Bi2Te3 Films,” Advanced Functional Materials 21: 2072–2079, June 7, 2011). En dichos electrodos observaron estas ondas oscilatorias que producen picos de tensión. Quizás pensaron que sería bueno tratar de hacer lo mismo con un nanohilo conductor y qué mejor que un grupo de nanotubos de carbono.

Ya se sabe que lo nano vende y mucho, pero vende más con un “nanotítulo.” Los autores han demostrado, además de una desbordante imaginación, un buen márketing del título al titular “Nanodinamita” el artículo que ha sido objeto de la entrada de César @EDocet (M.S. Strano, K. Kalantar-Zadeh, “NanoDYNAMITE,” IEEE Spectrum 48: 44-49, 2011). Si algún día se logran desarrollar baterías comerciales de nanodinamita (ahora mismo se gasta más energía en fabricar este dispositivo que la que se obtiene del mismo) es muy posible que ronde por la mente de mucha gente el conceder un Premio Nobel de Física a estos investigadores. Ya se sabe que Alfred Nobel inventó la dinamita y sería un bonito homenaje premiar a la “nanodinamita.”

Esta entrada es una participación de La Ciencia de la Mula Francis en la VII Edición del Carnaval de la Tecnología organizada por Zemiorka, que complementa la entrada de César @EDocet.

Atención, pregunta: Si un revisor de un artículo te recomienda citar cierto trabajo superfluo, ¿qué haces?

Uno de cada cinco investigadores afirma que los revisores de sus artículos les han recomendado incluir referencias superfluas con el fin de que sean aceptados. Los investigadores jóvenes, además, afirman que han sucumbido a la presión y las han incluido. La “citación coercitiva” es un mal incómodo que cada día es más común. Muchos editores de revistas hacen la vista gorda o incluso la favorecen. El uso del número de citas como índice de calidad es la causa principal de este problema ético. Como los revisores no cobran por su trabajo gratuito, muchos “cobran” en citas a sus propios artículos o a los de sus colegas; hay revisores dicen que solo revisan artículos de “su tema,” es decir, en los que creen que pueden recomendar a los autores que les citen sus trabajos; para los autores este “precio a pagar” está asumido como algo “normal.” Los especialistas en ética científica creen que esta degeneración del sistema es perniciosa. Se ha publicado en Science los resultados de una encuesta sobre este tema realizada a científicos de áreas sociales y empresariales: el 86% de los autores que han contestado dice que esta coerción no es apropiada, el 81% dice que daña el prestigio de una revista, pero el 57% afirma que lo han hecho alguna vez. En ciencias puras los resultados seguro que son similares. El artículo con la encuesta es Allen W. Wilhite, Eric A. Fong, “Coercive Citation in Academic Publishing,” Science 335: 542-543, 3 February 2012; se han hecho eco del mismo Richard Van Noorden, “Researchers feel pressure to cite superfluous papers. First survey to quantify problem finds that junior faculty are more likely to be targeted,” News, Nature, 02 February 2012, y “Coercive citation in academic publishing investigated,” PhysOrg.com, February 2, 2012, entre otros.

¿Qué opinas de esta práctica? ¿Crees que es un peaje que se ha de pagar por publicar si el revisor o el editor así lo requieren? ¿Te negarías a hacerlo? Usa los comentarios, si te apetece, para mostrar tu opinión al respecto.