Hoy el CERN ha reconocido oficialmente que se ha descubierto “un” bosón de Higgs

Dibujo20130314 peter higgs

¿Seguro que hoy? ¿No fue el 4 de julio de 2012? Las autoridades del CERN son muy conservadoras (no quieren meter la pata). El 4 de julio de 2012 se anunció el descubrimiento de un nuevo bosón. Punto. En diciembre de 2012 se empezó a hablar de “un” Higgs (en lugar de “el” Higgs), pero oficialmente seguía siendo un nuevo bosón. ¿Importa el nombre? El Premio Nobel de Física para el bosón de Higgs sólo será concedido cuando el CERN afirme con claridad y rotundidad que se ha descubierto “el” Higgs, si el CERN es conservador, la Academia Sueca lo es aún más. Sin embargo, el rumor es que quizás baste con que el CERN diga que se ha descubierto “un” Higgs. Mucha gente estaba nerviosa porque si el CERN no afirma a tiempo (antes de mayo) que se ha descubierto “un” Higgs, quizás el Nobel se haga esperar hasta 2014. Lo sé, es una tontería, a quién le importan estas tonterías, el Nobel caer caerá. Por fortuna, hoy 14 de marzo de 2013, el CERN ha afirmado que se ha descubierto “un” Higgs. Hoy, se ha dado el pistoletazo de salida a un Premio Nobel al Higgs en 2013. Mucha gente se ha hecho eco de la noticia oficial CERN Press Office, “New results indicate that particle discovered at CERN is a Higgs boson,” 14 Mar 2013. ¿Por qué hoy? Porque hoy en Moriond QCD se han presentado los resultados en el canal difotónico de CMS, que junto a los resultados de ATLAS, se aproximan tanto a lo esperado para un bosón escalar de paridad par (“un” bosón de Higgs) que ya es imposible no afirmar a gritos que se ha descubierto “un” bosón de Higgs. ¿Por qué no se afirma que se trata de “el” bosón de Higgs? Porque aún hay pequeñas desviaciones y porque en rigor el LHC nunca podrá confirmar que se ha descubierto “el” bosón de Higgs (que el Higgs descubierto el 4 de julio tiene todas y cada una de las propiedades predichas por el modelo estándar).

Dibujo20130314 cms diphoton channel - full data set 2012 - higgs boson

¿Qué ha pasado hoy en Moriond QCD con el canal difotónico en CMS? Pues muy sencillo, el exceso observado en julio ha desaparecido por completo. El cociente entre la tasa de eventos en este canal predicha por el modelo estándar y la observada es μ = 0,8 ± 0,3 (para el modelo estándar μ = 1). La gran desviación (a más de dos sigmas) observada con anterioridad ha desaparecido por completo. ¿Por qué no se proclama entonces el descubrimiento de “el” Higgs en lugar de “un” Higgs? Porque ATLAS sigue mostrando un exceso en este canal (aunque está disminuyendo el último dato es μ = 1,65 ± 0.24 ± 0.25 para una masa de 126,8 ± 0,2 ± 0,7 GeV/c²) y además porque podría ocurrir que “el Higgs” descubierto sea el primer miembro de una familia de Higgs. Hasta que no se descarte que “el Higgs” no corresponde a las predicciones de la supersimetría o de los modelos 2HDM, la dirección del CERN seguirá siendo reticente a hablar en público de “el Higgs” (aunque los demás, yo mismo incluido, podemos hacerlo desde hace mucho tiempo). En mi opinión, hasta que no se combinen los datos de CMS y ATLAS duplicando la estadística, el CERN no dará su brazo a torcer y hablará abiertamente de “el Higgs” (comparte mi opinión Philip Gibbs, “Higgs Spin (Is It really a Higgs then, finally?),” viXra blog, Mar 14, 2013).

Dibujo20130314 cms diphoton and ZZ channels - full data set 2012 - higgs boson

Los nuevos datos sobre el canal difotónico en CMS y sobre los dos tipos de análisis realizados en la charla de Christophe Ochando (CMS Collab.), “Study of Higgs Production in Bosonic Decay Channels at CMS,” Rencontres de Moriond QCD, 14 Mar 2013 [slides – ppt]. Las desintegraciones en fermiones en CMS y ATLAS se discuten en la charla de Darren Puigh (ATLAS+CMS), “Search for Standard Model Scalar Boson Decaying to Fermions at the LHC,” Rencontres de Moriond QCD, 14 Mar 2013 [slides – pdf]. Finalmente, un buen resumen de las propiedades del bosón de Higgs según CMS en la charla de Andrew Whitbeck (CMS Collab.), “Higgs Candidate Property Measurements with the Compact Muon Solenoid,” Rencontres de Moriond QCD, March 14, 2013 [slides – pdf].

Recomiendo la lectura de Matt Strassler, “CMS sees no excess in Higgs decays to photons,” Of Particular Significance, Mar 14, 2013. Quien nos recuerda que si hay alguna diferencia entre el Higgs descubierto en el LHC y el predicho por el modelo estándar no lo sabremos hasta, como pronto, finales de 2015.

Hace 50 años se descubrió el primer cuásar y aún ignoramos las leyes físicas que los explican

Dibujo20130314 quasar engines - accretion matter onto giant black holes in centres galaxies

El primer cuásar (3C273) se publicó en Nature en marzo de 1963.  En el centro de una galaxia, una región tan pequeña como el sistema solar emite tanta energía en todo el espectro electromagnético como miles de galaxias. Los astrofísicos creen que los cuásares y otros núcleos galácticos activos (AGN) están alimentados por la acreción de gas y estrellas en los gigantescos agujeros negros centrales de las galaxias, pero los detalles aún siguen siendo un misterio. El poder predictivo de los modelos teóricos no ha mejorado mucho en los últimos 30 años. Las preguntas básicas siguen siendo las mismas: ¿Los chorros y los lóbulos se componen de electrones y protones o de pares electrón-positrón? ¿Los protones adquieren una gran energía, como en los rayos cósmicos? ¿Está la energía distribuida a partes iguales entre los campos eléctricos y magnéticos? Según nos cuenta Robert Antonucci, a propósito del 50 aniversario del primer cuásar, falta pensamiento crítico entre los investigadores. Se siguen publicando artículos sobre teorías ya descartadas por las observaciones y los investigadores teóricos realizan una gran cantidad de trabajo en vano, aferrándose a modelos con un poder predictivo nulo. Seguir mejorando los modelos de disco de acreción en los que la materia cae en espiral hacia el agujero negro no tiene ningún sentido. Los datos experimentales no cumplen con muchas leyes básicas, como ley de Stefan-Boltzmann (la energía radiada es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura), que se siguen utilizando en estos modelos. Muchos astrofísicos teóricos, en opinión de Antonucci, están esperando que los datos experimentales les den la razón, cuando ya se sabe que sus teorías han sido falsificadas con los datos de hace décadas. El campo de la astrofísica teórica de los cuásar requiere una revolución urgente. No hay artículos que ofrezcan nuevas ideas, prometedoras y revolucionarias. Parece que los esfuerzos se están centrando en encontrar cuásar compatibles con las teorías existentes en lugar de encontrar nuevas teorías que expliquen los datos ya disponibles. Se han encontrado miles de cuásar en los últimos 50 años, pero aún no tenemos un modelo físico que explique cómo irradian energía. Según Antonucci, los jóvenes deben saber que la oportunidad está ahí afuera. Tienen que ponerse a pensar nuevas ideas, en lugar de seguir dándole vueltas a las ideas que ya sabemos que no funcionan. “Don’t just do something, sit there.” La verdad, me han sorprendido las palabras de Antonucci, pero pensándolo bien, tiene toda la razón del mundo. Si eres físico o astrofísico joven, tienes que leer el artículo de Robert Antonucci, “Astrophysics: Quasars still defy explanation,” Nature 495: 165-167, 14 Mar 2013: “Fifty years after finding that these cosmic beacons lie far away, astronomers need to think harder about how they radiate so much energy.”

Dibujo20130314 X-ray observations show that quasar 3C273 shoots out a jet of plasma blobs that seem to move faster than light

El presente y futuro de la formación de doctores en el marco de la Universidad 2.0

Dibujo20130314 MOOCs rising - supply and demand - student origins - courses offered

La universidad tiene un doble papel formativo, producir profesionales competentes y formar a los futuros investigadores. Los cursos masivos online, MOOC por sus siglas en inglés, están transformando la educación superior en todo el mundo. Estos cursos están diseñados para que participen miles de estudiantes de forma simultánea (en el verano de 2011 un curso de inteligencia artificial ofrecido por la Universidad de Stanford, California, atrajo a 160 000 estudiantes de todo el mundo, de los que 23 000 lo culminaron con éxito). ¿También servirán para formar a los futuros investigadores? Normalmente, en la universidad presencial los profesores seleccionan a los mejores estudiantes y les orientan hacia la investigación. ¿Se puede realizar lo mismo en los cursos masivos online? La universidad tiene mucho inercia y en las últimas décadas nunca se había producido un cambio tan rápido y tan importante como se está produciendo en estos momentos. Todo lo que ofrecen las universidades tiene que cambiar para adaptarse a la nueva filosofía de los cursos masivos online, incluyendo la formación de investigadores. Las grandes universidades de EEUU son conscientes de ello y están acelerando todos los cambios necesarios para posicionarse en la cabecera del pelotón. Nos lo cuenta M. Mitchell Waldrop, “Online learning: Campus 2.0. Massive open online courses are transforming higher education — and providing fodder for scientific research,” Nature 495: 160-163, 14 March 2013.

Según la Conferencia Mundial sobre Educación Superior 2009 de la UNESCO, la tendencia dominante en la educación superior es la masificación. Casi un tercio (29,3%) de la población mundial son menores de 15 años. En el mundo hay 165 millones de personas matriculadas en la educación terciaria (datos de 2011) y para el año 2025 se espera que se alcance un pico de 263 millones de personas. Para acomodar los 98 millones de nuevos estudiantes universitarios en el mundo se han de crear cuatro universidades de 30 000 alumnos cada semana durante los próximos quince años. La movilidad de estudiantes va en aumento, pero la solución a bajo coste más obvia son los nuevos modelos de enseñanza masiva online. Más información en Stamenka Uvalić-Trumbić, Sir John Daniel, “Let a thousand flowers bloom! Rankings and Accountability in Higher Education: Uses and Misuses,” UNESCO GLOBAL FORUM, UNESCO, Paris, 16-17 May 2011.

Las ventajas de los cursos MOOC son bien conocidas. Por ejemplo, pueden incorporar décadas de investigación pedagógica sobre cómo los estudiantes aprenden mejor y permiten que los profesores se liberen de la monotonía que supone repetir lo mismo todos los años en cursos introductorios. Además, la información sobre los alumnos y su proceso de aprendizaje que se puede recabar gracias a los datos que se pueden obtener a partir de la participación online de miles de alumnos promete revolucionar la investigación en pedagogía, con lo que los cursos MOOC acabarán reinventándose varias veces en los próximos lustros. Sin embargo, también hay problemas. Las empresas MOOC se enfrentan al reto del alto fracaso (baja tasa de finalización), de cómo obtener beneficios y de cómo involucrar de forma masiva a los profesores (muchos no muy convencidos de las ventajas que para ellos suponen este tipo de cursos). Por otro lado, los sistemas de educación superior públicos, como el español, se enfrentan al reto de reinventar la rueda o incorporarse a la tendencia en EEUU confiando la labor de gestión a empresas privadas. Producir un vídeo de alta calidad requiere muchas horas de trabajo y un equipo de profesionales. ¿Quién va a financiar los costes?

Pero la cuestión que quiero poner sobre la mesa en esta entrada es la formación de científicos e investigadores. ¿Habrá algún día cursos MOOC de postgrado y doctorado que habiliten a una tesis doctoral? A priori, nada parece impedirlo. ¿Puede realizarse una tesis doctoral vía online sin contacto físico con el director de la tesis y su equipo? Para la dirección de la tesis doctoral a miles de alumnos que han superado los cursos doctorado no parece factible recurrir a miles de profesores doctores. ¿Puede un gran investigador dirigir de forma masiva cientos de tesis  doctorales de calidad? En mi opinión, el cuello de botella de la educación MOOC es el doctorado (la formación de doctores). Quizás el futuro de los sistemas universitarios públicos, como el español, sea la formación de doctores. ¿Sabrá España recoger el testigo?

Utiliza los comentarios para opinar, si te apetece.

Las limitaciones de la biología sintética mediante BioBricks

Dibujo20130314 Composition of irregular transcription and translation genetic elements

El mayor problema de la biología sintética es que un gen insertado en el ADN de un organismo no se comporta siempre de la misma forma. Una solución es insertar junto al gen un promotor adecuado (una secuencia de ADN que induzca inicio de la transcripción de dicho gen). Hay muchos promotores, pero todos no se portan igual de bien para un gen concreto, como muestra un nuevo artículo que ha estudiado la acción de 77 promotores en dos genes en la bacteria procariota E. coli. Las diferencias en la expresión de dichos genes son enormes (recuerda que el ADN del gen es transcrito a ARN mensajero y luego traducido a proteínas en los ribosomas; el promotor controla la cantidad de proteína traducida de forma indirecta a través del control de lo que se transcribe). Muchos lectores dirán que el resultado era esperable, pero la doctrina de muchos biólogos sintéticos era que el promotor importa, pero poco (muy pocas veces se prueban de forma sistemática decenas de promotores). Junto a varios colegas estudié la posibilidad de diseñar un calibrador de promotores (capaz de comparar la acción de un promotor cualquiera con respecto a un promotor de referencia); no lo logramos (todo se quedó en un modelo teórico que sólo funcionaba in silico). El nuevo estudio muestra que aún no se entiende bien el funcionamiento de los promotores y cómo su acción afecta a lo que interesa, la expresión final de la proteína. El camino hacia el diseño de redes genéticas sintéticas parece más arduo y tortuoso de lo esperado. Nos lo cuenta Ewen Callaway, “DNA tool kit goes live online. Standard control sequences aim to make genetic engineering more predictable,” Nature 495: 150–151, 14 Mar 2013, que se hace eco de los artículos Vivek K Mutalik et al., “Quantitative estimation of activity and quality for collections of functional genetic elements,” Nature Methods, AOP 10 Mar 2013, y Vivek K Mutalik et al., “Precise and reliable gene expression via standard transcription and translation initiation elements,” Nature Methods, AOP 10 Mar 2013.

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