La oportunidad de iniciarme como divulgadora en un blog de la calidad de Cuentos Cuánticos, ha sido lo mejor que me ha pasado a nivel divulgativo. Admiraba el blog antes de ser colaboradora y ver mis entradas allí, aún ahora, me produce incredulidad. Es un honor compartir espacio con divulgadores de la talla de los demás cuentistas.
En esta página recojo las entradas que he publicado en Cuentos Cuánticos hasta la fecha.
FOTÓGRAFOS DEL UNIVERSO
Publicado el 11 de diciembre de 2012
La observación del universo siempre ha sido una fuente primordial de conocimiento. Sin embargo, la tecnología de detección desarrollada hasta ahora, no ha permitido desentrañar secretos fundamentales de la astrofísica y la cosmología. Con el fin de dar respuesta a algunas de estas cuestiones, el proyecto Ice Cube tiene como objetivo realizar una representación de las zonas inexploradas del Universo. Los fotógrafos encargados de la misión son los neutrinos de alta energía y el detector que construirá la imagen a partir de los datos de estas partículas, un gigantesco bloque de hielo enterrado en las profundidades del manto glacial antártico.
Los neutrinos
Los neutrinos fueron predichos con el fin de resolver la aparente violación de los principios de conservación de energía y momento que presentaba la desintegración beta, proceso mediante el cual el núcleo busca un mayor grado de estabilidad. Las partículas beta obtenidas no cuentan con valores discretos de energía sino que muestran un espectro continuo y, en la mayoría de ocasiones, su energía no compensa la masa perdida por el núcleo.
El primer intento de justificar la anomalía observada en el patrón de energías lo formuló Niels Bohr. Planteó algo tan atrevido como que el principio de conservación de la energía y del momento no se cumplía a nivel subatómico. Años más tarde, en 1930, Wolfgang Pauli propuso “una salida desesperada” que no violaba el principio de conservación. Predijo la existencia de una partícula hipotética neutra muy difícil de detectar que tomaba parte de la energía de la desintegración beta. Finalmente, tres años más tarde, Enrico Fermi denominó a la partícula neutrino y le proporcionó un firme desarrollo teórico. Su descubrimiento experimental se produjo el 1956 por parte de Clyde Cowan y Fred Reines.
En el modelo estándar en el que vienen caracterizados los componentes de la materia, los neutrinos se clasifican como leptones debido a que no experimentan la interacción fuerte. A su vez, su carencia de carga eléctrica hace que tampoco estén sometidos a la interacción electromagnética. Por tanto, la física que los describe es la de la interacción débil. Existen tres tipos de neutrinos pertenecientes, cada uno de ellos, a las diferentes familias de partículas del modelo estándar: neutrino electrónico, muónico y tau.
Modelo estándar de la partículas fundamentales. Ilustración de Raquel Garcia Ulldemolins (@RaquelberryFinn)
Si bien en un principio se creyó que su masa era nula, más tarde se demostró que no puede ser así debido a un proceso cuántico que experimentan denominado oscilación y que consiste, a grandes rasgos, en el posible cambio de identidad, de familia, durante su propagación en el espacio. (Ver entrada: A los neutrinos les gustan los balancines.)
Finalmente, una característica clave para la elección de los neutrinos como mensajeros es el pequeño valor de sus secciones eficaces o probabilidad de interacción con otras partículas. Esto les permite viajar desde la fuente que los origina hasta nosotros sin apenas interactuar con nada. En comparación con las partículas empleadas en detectores anteriores, no presentan problemas como la falta de información sobre la direccionalidad del proceso físico que los produce (caso de los protones), el rápido decaimiento (neutrones), o la absorción (fotones de alta energía).
El problema es que las propiedades que hacen de ellos unos excelentes espías del cosmos los convierten al mismo tiempo en partículas muy celosas de su información. La dificultad de detección es el principal problema a la hora de extraer los datos obtenidos y realizar la posterior valoración de resultados.
El detector
El Ice Cube es el primer telescopio en contar con el volumen necesario para registrar la señal resultante de la interacción de un neutrino astrofísico con alguna de las moléculas del medio que lo componen. En esta colisión se producen partículas cargadas, entre ellas el muón. Éste se distingue de otras partículas, por poder seguir desplazándose varios kilómetros por el medio siguiendo la misma trayectoria que llevaba el neutrino antes de interaccionar. Si su energía es suficientemente elevada, será detectado a partir de la radiación de Cherenkov que se produce al moverse a una velocidad superior a la de la luz en el hielo. Este cono de luz azulada sólo puede ser visto en un medio transparente y oscuro como el mar o el hielo. Si bien el océano fue el primer candidato, la inestabilidad marina hizo que el hielo fuese, finalmente, el elegido.
El Ice Cube está constituido por un bloque de hielo de 1 km3 enterrado a 1450 metros de la superficie alcanzando los 2450 metros de profundidad. En su interior cuenta con 86 hoyos tubulares que albergan en su interior sensores esféricos. La distancia entre sensores es tal que evita que un fotón de Cherenkov generado se absorba en el hielo antes de llegar al detector. En 80 de las cadenas hay 60 sensores separados una distancia de 17 m mientras que en las otras 6 éstos están más próximos y pueden detectar la señal de neutrinos menos energéticos.
Los sensores esféricos o módulos ópticos digitales denominados DOM (Digital Optical Module) están formados por un tubo fotomultiplicador que convierte la señal luminosa en eléctrica amplificando su magnitud, un convertidor analógico-digital y un procesador de datos. A parte, existen otros componentes imprescindibles como los cables de conexión con la superficie, los conectores con los DOMs vecinos, la alimentación, los relojes de sincronización o el sistema de calibración que permite compensar las diferencias en la transparencia del hielo. Las características de los distintos elementos tratan de minimizar los errores que pueden darse en el proceso.
Las principales fuentes de ruido que pueden confundirse con la señal son los electrones liberados por agitación térmica, que el detector puede identificar como fotones, y aquellos muones que proceden de rayos cósmicos y no de neutrinos. Para los primeros se consulta a los DOMs vecinos ya que es poco probable que varios hayan experimentado la misma fluctuación térmica. La identificación de los muones de interés se hace detectando los neutrinos provenientes del Polo Norte, que han tenido que atravesar toda la tierra. Los muones cósmicos originados en el Polo Norte no pueden recorrer miles de kilómetros mientras que los neutrinos sí pueden hacerlo.
Si bien los DOMs constituyen los ojos del detector, el elemento principal que gestiona todos los datos recibidos y extrae la información de utilidad para el proyecto científico es el IceCube Laboratory. Éste consta de una importante componente computacional, una parte de filtraje y selección de datos y una parte de control.
El winter over
Una figura crucial en el proyecto es el Winter over. La baja probabilidad de interacción que presentan los neutrinos hace indispensable que el detector esté funcionando de forma continua. Por ello, es necesaria la presencia de un responsable que controle durante las 24 horas que no existe ningún problema, o que, en caso de producirse, se resuelva con la máxima celeridad.
La situación geográfica del Ice Cube conlleva que sus guardianes deban permanecer totalmente aislados durante el invierno polar. Comparten la base Amundsen-Scott con otros científicos que realizan investigaciones en la zona. Las condiciones meteorológicas son extremas pero la base cuenta con los recursos necesarios para hacer la vida de sus inquilinos lo más agradable posible. Existe una gran coordinación en el reparto de tareas y se distribuyen en grupos para hacer frente a las posibles emergencias. Todos ellos viven la experiencia como un desafío intelectual y humano.
Los dos Winter over del periodo 2012-2013 destinados al Ice Cube son Sven Lidstrom y Carlos Pobes. Ambos alternan las semanas de guardia nocturna del detector y comparten el resto de trabajos asociados al experimento. En el blog de Carlos Pobes, se describen de primera mano los aspectos más importantes de la vida en la base y se refleja el reto que supone.
Objetivos y Resultados
La física asociada a las partículas estrella del experimento, los neutrinos, junto a la localización de la base, hacen del Ice Cube un proyecto candidato a aportar los resultados experimentales necesarios para afianzar algunos de los principales modelos teóricos sobre la estructura del universo.
Una de las cuestiones básicas que busca resolver el telescopio neutrínico es el origen de los rayos cósmicos. Éstos son partículas muy energéticas, cargadas eléctricamente, que interaccionan con la Tierra desde todas las direcciones. Cuánto más energéticos son los rayos cósmicos y más cercana a la velocidad de la luz es la velocidad de las partículas que los componen, más complejo resulta determinar el fenómeno astrofísico que los crea.
A nivel teórico se han establecido diversas fuentes posibles de rayos cósmicos: fulguraciones solares, explosiones de supernova, agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias activas o estallidos de rayos gamma (GRBs). El estudio de la veracidad de dichas teorías se realiza a través de la detección de los neutrinos que, según las previsiones, se producen al tiempo que los rayos cósmicos. En particular, la localización de fuentes de neutrinos de energías muy altas (varios PeV) serviría para explicar el misterio sobre la formación de los rayos cósmicos más energéticos.
Los rayos cósmicos fueron descubiertos por Victor Hess, que recibió el premio Nobel en 1936 por su hallazgo. En 1925, Robert A. Millikan confirmó el descubrimiento y acuñó la expresión “rayos cósmicos”.
Respecto a los resultados obtenidos, cabe destacar que hasta el verano de 2011 no se habían detectado eventos de neutrinos de alta energía coincidentes con estallidos de rayos gamma, lo que hizo cuestionar la teoría sobre el mecanismo de los procesos que los generan. Finalmente, en junio de 2012, IceCube (IC) anunció en dos conferencias, la detección de dos sucesos en cascada inducidos por neutrinos con energías del orden de 1 a 10 PeV que probablemente son cosmogénicos. En cualquier caso, la discrepancia entre las previsiones teóricas de ritmo de sucesos y la evidencia experimental abre la puerta a la revisión de los modelos actuales.
Otros de los objetivos científicos del Ice Cube son:
1.- La detección indirecta de la materia oscura a través del registro de un exceso de neutrinos en la dirección del sol. Estos neutrinos serían productos resultantes de la aniquilación entre hipotéticas partículas masivas con interacción débil (WIMP), capturadas gravitacionalmente por objetos como el sol y acumuladas en su núcleo.
2.- Crear un mapa de flujo de neutrinos del hemisferio norte similar a los mapas de la radiación de fondo de microondas ya existentes. En el hemisferio sur estos neutrinos quedan anegados por el fondo de muones de los rayos cósmicos descendentes, en tanto que en el hemisferio norte, este fondo de muones queda absorbido por la Tierra. A propósito de este estudio cabe destacar que se ha observado una ligera anisotropía (menor al 1%) en los muones de rayos cósmicos y el efecto sombra de la Luna. Éste último consiste en el bloqueo de la radiación cósmica por la Luna, y aparece como un déficit de lluvias de muones en la dirección del satélite.
3.- Observar las oscilaciones de neutrinos en lluvias de rayos cósmicos atmosféricos, a través de toda la tierra. A partir del estudio de las observaciones deberá revisarse si existe una desviación en el pico de la oscilación que determina la jerarquía de masas de los neutrinos. El 4 de junio de 2012, Andreas Gross presentó resultados que confirman la oscilación a altas energías.
4.- Descubrir supernovas locales a partir de la detección de un breve y amplio aumento de la tasa de ruido de fondo. Las supernovas deberán estar relativamente cerca (dentro de nuestra galaxia) para obtener resultados fiables.
5.- Proporcionar la primera evidencia experimental firme de las dimensiones extras predichas en los modelos de teoría de cuerdas. Según algunos físicos, una diferencia entre el número de neutrinos procedentes de “arriba” (hemisferio norte) y los de “abajo” en favor de estos últimos, aportaría un argumento sólido en favor de la teoría de cuerdas.
La meta del Ice Cube es contrastar algunas de las hipótesis teóricas desarrolladas los últimos años, de manera que aquellas que se confirmen sienten las bases de una nueva era de la física que vio su inicio con el descubrimiento de una nueva partícula fundamental: el candidato a Higgs. Las expectativas son altas, pero es probable que los neutrinos revelen misterios que ni si quiera contemplamos.
Las imágenes de esta entrada han sido utilizadas con el permiso de Carlos Pobes.
¡QUE TIEMBLEN LOS NOBEL!
Publicado el 19 de noviembre de 2012
Pasada la vorágine de los Nobel me gustaría reivindicar otros premios que, a mi parecer, están llamados a competir en prestigio con éstos, los Premios Kavli.
Su fundador, Fred Kavli, es una de esas pocas personas que creen en el valor del conocimiento per se y en los beneficios que genera, a largo plazo, toda inversión en ciencia. Alguien que en lugar de destinar su capital a la creación de un OsloWorld o un NoruegaVegas, decidió crear las herramientas necesarias para incentivar y potenciar el conocimiento científico. Su apoyo a la educación y a la investigación se destina a los cuatro campos que Kavli cree que traerán descubrimientos más relevantes en los años venideros y que conducirán a un futuro mejor para la humanidad: la física teórica, la nanociencia, la neurociencia y la astrofísica. Para él la física teórica pretende explicar y predecir todos los fenómenos físicos, sin ningún tipo de límite. La elección de los otros tres campos, responde a la fascinación que siente por “lo más pequeño, lo más grande y aquello que se necesita para entender ambos conceptos – la mente humana”.
Fred Kavli, nació en el pueblo noruego de Eresfjord en 1927. Su contacto cercano con la naturaleza hizo que desde pequeño se despertase su fascinación por ésta y por los misterios que parecía contener.
“Solía esquiar a través de las vastas extensiones blancas de la cima de una montaña tranquila y solitaria. A veces, los cielos llameaban con las luces del Norte, moviéndose y bailando en el cielo y descendiendo hasta los picos revestidos de blanco. En la quietud y la soledad… cavilaba sobre los misterios del universo, el planeta, la naturaleza y del hombre. Todavía estoy meditando.” Fred Kavli
Su primer negocio lo emprendió, junto a su hermano Aslak, con tan solo 13 años. Durante la ocupación nazi de Noruega en la II Guerra Mundial en la que el petróleo y el gas eran bienes escasos, los hermanos suministraban madera para fabricantes de muebles y fabricaban y vendían briquetas de madera para usar como combustible en automóviles. Cuando Aslak se marchó a Oslo, él se quedó dirigiendo el negocio y obtuvo los beneficios suficientes para financiarse los estudios de Física en el Norwegian Institute of Technology. En la Universidad, su pasión por la ciencia y por el universo se acrecentó. Su profesor de física le explicó los asombrosos descubrimientos que sobre el átomo estaba realizando un amigo suyo. El amigo en cuestión era ni más ni menos que el gran físico Niels Bohr.
Nota: La escasez severa de petróleo y derivados que sufrieron países como Noruega y España durante la Segunda Guerra Mundial tuvo una repercusión directa en el transporte. Con el fin de minimizar este impacto se utilizaba un aparato denominado gasógeno que convertía residuos sólidos en gas apto para actuar de combustible en motores de combustión interna en sustitución de los combustibles líquidos. En los albores del motor de ciclo Otto ya se había usado gas pobre de composición muy similar. El problema que presentaban los gasógenos y que llevó a su sustitución una vez se normalizó el suministro de hidrocarburos fósiles, era su bajo rendimiento y sus frecuentes averías por deterioro de sus elementos constituyentes.
Una vez finalizada la carrera, en 1955, tomó la decisión de emigrar a California. Su propio padre era un ejemplo a emular, había pasado 13 años en San Francisco antes de regresar a Noruega y casarse. A su vez, América le alejaba del invierno Noruego y parecía el país perfecto para desarrollar su espíritu emprendedor. En un principio, al no disponer de trabajo ni de patrocinador que le esperase, la solicitud de visado fue rechazada. Por ello, cambió su destino a Montreal (Canadá) y un año después, con el visado ya aprobado, se trasladó a Estados Unidos.
En los Ángeles encontró trabajo como Ingeniero en una pequeña empresa, de tan sólo siete empleados, dedicada a los controles de vuelo retroalimentados para misiles Atlas. Si bien en un principio Kavli no disponía de conocimientos sobre el tema, en dos años ya había ascendido a jefe de ingeniería. Pero su buena posición no impidió que su carácter aventurero hiciese acto de presencia y recuperase su don empresarial de adolescencia. Así que, ni corto ni perezoso, puso el siguiente anuncio en The Times solicitando financiación: “Ingeniero busca apoyo financiero para iniciar negocio propio.” Y no se quedó aquí. Semanas más tarde se personó en General Electric para presentar una oferta. La compañía estaba buscando sensores para el motor de un avión propulsado por energía atómica. Kavli quedó descontento con la entrevista que le hicieron en el vestíbulo, pero, para su sorpresa, en Los Ángeles le aguardaba su primer pedido encima del escritorio.
La creación de su proyecto estrella, la Corporación Kavlico, estaba en marcha. La empresa, situada en Moorpark, California, se convirtió en una de las principales proveedoras de sensores para aplicaciones aeronáuticas, industriales y automovilísticas. En el año 2000 contaba con 1500 empleados y las ventas anuales ascendían a 67 millones de USD. Entre las ubicaciones más famosas de sus sensores se encuentran el legendario SR-71 Blackbird y el transbordador espacial.
A partir de los conocimientos adquiridos en su asistencia a cursos nocturnos en UCLA, invirtió parte de los beneficios de Kavlico en propiedades inmobiliarias del sur de California. También realizó sus primeras donaciones a la comunidad más cercana a la sede de su empresa y dotó de un par de cátedras la Universidad de California. Pero no fue hasta que se produjo la venta de su empresa por 345 millones de USD a Industrias C-Mac en el 2000, que no decidió crear un proyecto filantrópico a gran escala y dedicar su tiempo y dinero a favor de la ciencia. Con ello, recuperaba el sueño de su niñez, poder dedicarse a colaborar en desentramar los secretos del mundo que le rodeaba, del universo.
En un principio pensó en aumentar sus donaciones incrementando el número de cátedras, pero el Dr. Gross, director de lo que entonces era el Instituto de Física Teórica, le convenció de que haría una aportación más efectiva si contribuía en la expansión del Instituto de Física, con el apoyo de la National Science Foundation.
“Uno de los problemas con la filantropía es hacerla efectiva y utilizar el dinero de modo que no se desperdicie” Fred Kavli
A tal efecto, estableció la Fundación Kavli cuyas metas son el fomento del progreso de la ciencia en beneficio de la humanidad y la promoción del acercamiento y apoyo de la sociedad a los científicos y al trabajo que éstos realizan. Esta misión se traduce en programas internacionales en institutos de investigación, cátedras, simposios, así como los Premios Kavli. La fundación recibe la mayoría del dinero de Kavli, ya que éste, divorciado, no piensa en dejar una gran suma económica a sus dos hijos y su visión empresarial pone especial importancia en la racionalización del capital. Fred Kavli desempeña el papel de director de comunicaciones y Auston es gerente del fondo.
“La Fundación Kavli es mi sueño de infancia. De vez en cuando durante mis primeros años, soñaba con hacer algo que aportase beneficios a largo plazo a la humanidad; luego en el Instituto Noruego de Tecnología, se despertó mi interés por la ciencia. Hoy, la Fundación Kavli apoya la ciencia en los campos más apasionantes del siglo XXI y nos dedicamos a la creación de un grupo internacional de institutos de élite con los mejores equipos científicos, apoyados por las instituciones de más peso.” Fred Kavli
En 2001, el Sr. Kavli dio al Instituto de Física Teórica 7,5 millones de USD para su ampliación y en 2003 el Instituto fue renombrado en honor del Sr. Kavli. Estos 7,5 millones se convirtieron en el patrón para sucesivas donaciones. El acuerdo es básicamente el mismo para cada uno de los nuevos institutos. La Fundación se compromete a pagar los 7,5 millones de USD, por un periodo superior a cuatro años, a la Universidad, y ésta lo agrega a su dotación. Los intereses de este capital, unos 400.000 USD al año, van al Instituto. Esta cantidad puede parecer pequeña en comparación con lo que Universidades o Institutos de Investigación gastan anualmente, pero es especialmente útil en aquellas épocas en las que se reducen los presupuestos de investigación.
En la implantación de los Institutos en las diferentes Universidades, Kavli y Auston creen que es fundamental que éstas últimas aporten recursos propios para garantizar su compromiso de apoyo a sus investigadores a largo plazo. Los beneficiarios de las donaciones de Kavli no sienten ningún tipo de presión a la hora de llevar a cabo su investigación, únicamente asisten periódicamente a reuniones interdisciplinarias para compartir ideas.
“No intentamos decir a los institutos qué deben hacer” (…) “Tratamos de seleccionar a los mejores equipos científicos e instituciones y apoyarlos en aquello que quieren hacer, esperando de ellos que elijan la mejor línea de acción“. Fred Kavli
Los Institutos Kavli que existen en la actualidad son los siguientes:
INSTITUTOS KAVLI DE ASTROFÍSICA Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología en la Universidad de Stanford Instituto Kavli de Física Cosmológica en la Universidad de Chicago Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación del Espacio en el Instituto de Tecnología de Massachusetts Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Beijing en Beijing Instituto Kavli para la Cosmología en la Universidad de Cambridge Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo en la Universidad de Tokio
INSTITUTOS DE NANOCIENCIA KAVLI Instituto Kavli en Cornell para la Ciencia de la Nanoescala Instituto de Nanociencia de Kavli en el California Institute of Technology Instituto de Nanociencia de Kavli en Universidad Tecnológica de Delft Instituto Kavli de Bionano Ciencia y Tecnología en la Universidad de Harvard
INSTITUTOS KAVLI DE NEUROCIENCIA Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente en la Universidad de California, San Diego Instituto Kavli de Neurociencia de la Universidad de Yale Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología
KAVLI INSTITUTOS DE FÍSICA TEÓRICA Instituto Kavli de Física Teórica en la Universidad de California, Santa Bárbara Instituto Kavli de Física Teórica en la Academia de Ciencias China en Beijing
Los premios Kavli
Los premios Kavli son una de las vías fundamentales con las que Fred Kavli pretende potenciar el valor de la ciencia y su desarrollo en las áreas de la astrofísica, la nanociencia y la neurociencia. Los objetivos que persiguen son el reconocimiento de las investigaciones científicas de primera línea, el apoyo al valor de la creatividad en el ámbito científico, la ponderación de la comunicación entre los científicos y su trabajo y el público en general y finalmente, el fomento de la cooperación internacional entre las personas dedicadas a las ciencias.
Estos galardones nacieron en 2005 con el acuerdo firmado por parte de Fred Kavli, fundador de la Fundación Kavli, Kristin Clemet, Ministro noruego de Educación e Investigación y Jan Fridthjof Bernt, Presidente de la Academia Noruega de Ciencias y Letras. El premio Kavli de cada una de las áreas científicas consiste en un importe económico de 1.000.000 USD, un pergamino y una medalla de oro. En los casos en los que existe más de un premiado, el premio se divide a partes iguales entre los ganadores.
Los primeros Premios Kavli se otorgaron por primera vez en 2008. A partir de entonces, su entrega se produce durante la celebración de una ceremonia realizada en Oslo. Este acto forma parte de una serie de eventos en torno al premio que son coordinados por un Comité de planificación designado conjuntamente por la Fundación Kavli, la Academia de Noruega y el Ministerio de Educación e Investigación. Este comité también asigna las responsabilidades y regula las interacciones entre las tres partes. El presidente del comité, así como el personal de apoyo, son designados por la Academia Noruega.
Cada una de las tres áreas científicas cuenta con un comité formado por cinco miembros. La Academia Noruega nombra directamente al Presidente y elige a los otros cuatro integrantes en base a las candidaturas presentadas por las siguientes academias internacionales y organizaciones científicas:
La Academia China de Ciencias La Academia francesa de Ciencias La sociedad Max Planck (Alemania) La Academia Nacional de Ciencias (EE.) La Academia Noruega de Ciencias y Letras La Royal Society (Reino Unido)
Cada uno de estos comités revisa y recomienda a los ganadores del premio. El proceso de nominación está abierto a todo aquel que desee proponer algún candidato pero no se permiten las auto nominaciones ni la nominación a personas fallecidas. No existe límite en el número de premiados. Finalmente, la Academia Noruega de Ciencias y letras selecciona los premios Kavli basándose en las propuestas de los expertos.
Un comité de supervisión del Premio Kavli constituido por cinco miembros: tres designados por la Fundación Kavli, uno de los cuales será el Presidente, uno nombrado por la Academia Noruega y uno por el Ministerio revisará todo el proceso de los premios a intervalos no inferiores a de cuatro años y propondrá los cambios que sean necesarios. Toda la información relativa a la identificación y elección de los ganadores está sujeta a la más estricta confidencialidad. La documentación será sellada y archivada por la Academia Noruega y no estará a disposición del público durante 50 años.
PREMIOS KAVLI DE 2012
En Nanociencia, Mildred S. Dresselhaus, del MIT, recibe el galardón en reconocimiento a más de cinco décadas de trabajo en las que ha hecho importantes contribuciones para ayudar a explicar por qué las propiedades de los materiales a nanoescala pueden variar tanto respecto a las que presentan a mayores dimensiones. Sus investigaciones prepararon el camino hacia descubrimientos fundamentales como los fullerenos, los nanotubos de carbono y el grafeno.
El Premio Kavli en Astrofísica ha sido compartido entre David Jewitt (Universidad de California en Los Ángeles), Jane Luu (Instituto de Tecnología de Massachusetts, MIT) y Michael E.Brown (Caltech), recibieron el premio Kavli 2012 en Astrofísica por el descubrimiento y caracterización del cinturón de Kuiper y los mayores objetos celestes que lo forman, lo que supuso un gran avance en la comprensión de la historia de nuestro sistema planetario.
El Premio Kavli en Nanociencia se ha entregado a Mildred S. Dresselhaus, del MIT, por sus contribuciones pioneras en el intento de explicar por qué las propiedades de los materiales a nanoescala pueden variar tanto respecto a las que presentan a mayores dimensiones.
El Premio Kavli en Neurociencia ha sido otorgado a Cornelia Bargmann (Universidad Rockefeller, Nueva York), Wilfriend Denk (Instituto Max Planck de Investigación Médica en Heidelberg, Alemania) y Ann M. Graybiel (Instituto de Investigación Cerebral McGovern, en el MIT) por sus investigaciones en las señales que van desde los puntos sensoriales como el ojo, o la nariz hasta el cerebro y cómo se producen las respuestas.
Kavli reconoce la existencia de algunas similitudes entre los Kavli y los premios Nobel. Sin embargo insiste en que sus premios son diferentes. Por un lado, no son premios de reconocimiento de fin de carrera, como suelen ser los Nobel sino que desea que sirvan para impulsar a los científicos menos conocidos y los ganadores de premios Nobel están excluidos explícitamente de consideración.
Dados los tiempos que corren, iniciativas como las de Kavli parecen osadas y casi revolucionarias. Kavli es una persona que durante su vida ha probado, en numerosas ocasiones, contar con una visión de futuro envidiable y ha decidido apostar por aquello que cree que enriquece al ser humano y engrandecerá su futuro: la ciencia. Como toda persona, Fred Kavli, tendrá sus más y sus menos, sin embargo me parece una persona singular y desearía que su visión de la ciencia se generalizase:
“La curiosidad del ser humano es lo que nos ha traído hasta donde estamos hoy, y tengo plena confianza que nos llevará a donde tenemos que estar en el futuro“.
“La vida tal como la conocemos hoy no sería posible sin la ciencia. A medida que aumentemos nuestros conocimientos sobre los materiales y procesos del universo, se podrán descubrir beneficios que no podemos siquiera imaginar. Pero hay que estar dispuesto a financiar la ciencia aunque no se conozcan sus beneficios“.
Material complementario
Programa “Pa ciència, la nostra” de Sants3ràdio emitido el 23 de septiembre de 2012. Directores y presentadores: Màrius Belles y Daniel Arbós. Entrevista al físico y divulgador científico Toni Pou, que fue invitado a la última ceremonia de entrega de los Premios Kalvi, sobre los galardones y la figura de su fundador:
Página web de la Fundación Kavli: http://www.kavlifoundation.org/
Página web de los Premios Kavli: http://www.kavliprize.no/
¿POR QUÉ NO TE CALLAS?
Publicado el 12 de noviembre de 2012
“Investigaciones que primero hacen reír y después pensar“
Este es el lema de la asociación Improbable Research, que administra los premios IgNobels y publica la revista Annals of Improbable Research. La ceremonia de entrega tiene lugar en la Universidad de Harvard y, en muchas ocasiones, cuenta con momentos tan hilarantes como los propios galardones.
Las pasadas semanas han aparecido diversos artículos sobre los estudios que han sido premiados en los IgNobels, así que para tratar de no repetirme he decidido centrarme en un premio que me ha llamado especialmente la atención, el de acústica. Siguiendo la idea del lema, en un primer momento he esbozado una sonrisita maquiavélica pero después he reflexionado sobre algunas implicaciones del mismo que no son tan divertidas…
Los japoneses Kazutaka Kurihara y Koji Tsukada han creado un dispositivo, el “SpeechJammer”, que interrumpe el discurso de una persona al hacerle escuchar sus propias palabras con un retraso de unos pocos centenares de milisegundos. El efecto que produce el estado de confusión en el orador haciendo que deje de hablar se conoce como “realimentación auditiva retardada” (Delayed Audio Feedback).
FÍSICAS EN EL FRENTE
Publicado el 16 de septiembre de 2012
El uso de los rayos x durante la guerra salvó la vida de muchos hombres heridos; también salvó a muchos de largos sufrimientos y dolencias.
Marie Curie
Septiembre de 1914. Marie mira de reojo la pesada caja colocada a su lado. El tren avanza hacia la nueva sede del Gobierno francés en Burdeos. El gramo de radio del laboratorio Curie debe mantenerse alejado del ejército alemán que amenaza París. Cuando el radio contenido en la maleta esté a salvo regresará. Está decidida a colaborar con su país de adopción a través de la aportación de sus conocimientos científicos y quiere evitar que tanto el laboratorio de la calle Cuvier como las salas del nuevo Instituto del Radio de la calle Pierre Curie sean saqueados en su ausencia. Recuerda las palabras que le escribió a Irène a principios de agosto…”Tú y yo, Irene, buscaremos la manera de ser útiles”.
La contribución científica de Marie Curie al esfuerzo de guerra se basó en la aplicación de unas radiaciones que habían sido descubiertas veinte años antes por el físico Wilfred Conrad Röentgen: los rayos X. Algunas de sus principales propiedades de los mismos como eran su gran poder de penetración, el efecto luminiscente, o el efecto fotográfico, les conferían una gran utilidad en el diagnostico médico. Además, en el caso particular de las patologías más frecuentes en los heridos de Guerra como eran las fracturas o la inserción de metralla, existía una acusada diferencia de absorción entre los elementos a radiografiar y la técnica radiográfica era especialmente idónea.
Por aquel entonces, el empleo de equipos de rayos X se limitaba a la medicina civil. En el ámbito militar no se mostraba interés por las nuevas técnicas. Con el fin de subsanar este error y extender el empleo de los rayos X al terreno militar, Marie convenció al Gobierno francés para que le otorgase poderes para configurar los primeros centros de radiología militar de Francia. Una vez nombrada Directora del Servicio de Radiología de la Cruz Roja y con la ayuda de la Unión de Mujeres de Francia, aprovechó su popularidad como científica para conseguir las contribuciones privadas necesarias que le permitiesen adquirir equipos de radiología y vehículos donde instalarlos. La movilidad de los puestos de radiología es fundamental para poder seguir los movimientos del ejército.
Las unidades de radiología móvil que planificó, y que posteriormente serían bautizadas por los soldados franceses como petites Curies (pequeños Curies), consistían en vehículos que llevaban un aparato de rayos X en su parte frontal y una dinamo que, accionada por el motor del coche, producía la corriente necesaria. Para llevar a cabo su construcción convenció a diversos talleres de carrocería de automóviles para que transformasen coches y furgonetas. Consiguieron equipar veinte unidades móviles, la primera de las cuales fue un camión Renault que entró en servicio a finales de 1914. A parte de estas unidades móviles también se construyeron doscientos equipos fijos en salas de radiología. Se estima que durante la guerra se empleó la técnica radiológica para atender a más de un millón de personas.
Los conocimientos de Marie respecto a los rayos x eran meramente teóricos, por este motivo y con el fin de poder utilizar el petite Curie, se formó en el uso de los equipos al tiempo que estudiaba anatomía. Por lo que se refiere al vehículo, aprendió a conducir y se instruyó en mecánica de automóviles.
Su primera ayudante fue la persona con la que más sintonizaba a nivel personal e intelectual, la persona a quien ya había prometido compartir esta experiencia: su hija Irène. Ésta, junto a su hermana Eve, había vuelto a París a principios de septiembre y se había diplomado en enfermería. A pesar de ser aún menor de edad, se había iniciado en el estudio de la radiología y contaba con una gran preparación científica dado que había seguido con sus certificados de licenciatura de la Sorbona obteniendo distinciones en matemáticas, física y química. Era la colaboradora que Marie necesitaba. Ambas realizaron el primer viaje al frente de batalla en otoño de 1914 con la compañía de un médico militar. Después de un año como asistente al lado de su madre, Irène ya estuvo capacitada para dirigir sus propias instalaciones radiológicas en el frente de batalla. De hecho, Irène acabó convirtiéndose en una verdadera experta en la práctica de los rayos X y en la mecánica de los equipos hasta el punto de que se solicitaba su ayuda cuando surgía algún problema con los mismos. Su labor fue reconocida por el Gobierno francés al final de la guerra mediante la concesión de una medalla militar.
En 1916 el gran esfuerzo que se había hecho por el aumento de las unidades móviles así como de los puestos de radiología era notorio. Sin embargo aún quedaba un problema sin resolver: no se disponía de suficientes personas que contasen con los conocimientos necesarios para operar con los equipos. Por ello, Marie fundó un programa de enseñanza para radiólogos e impartió clases junto a Irène de 1916 a 1918. En ese periodo formaron a más de ciento cincuenta técnicas cuya preparación, en ocasiones, era escasa. Además, cabe señalar que su actividad formativa no acabó tras la finalización del conflicto bélico sino que Marie siguió impartiendo cursos de radiología a los soldados estadounidenses hasta que éstos fueron repatriados en 1919.
Pero Marie e Irène no fueron las únicas físicas que estuvieron en el frente ayudando a los heridos. En el otro bando, Lise Meitner había seguido su ejemplo.
Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, Lise Meitner pensó en instalar un hospital militar en el instituto Kaiser Wilhelm en el que trabajaba. A tal fin, solicitó el apoyo de Max Planck y Ernst Beckman. Tras la negativa de ambos no se dio por vencida y decidió compaginar sus trabajos de investigación con la asistencia a cursos de anatomía y de técnico de rayos X. Más tarde, con las movilizaciones, simultaneó su colaboración con el hospital Lichterfelde como técnica de rayos X con el mantenimiento de un laboratorio que en esos momentos carecía de personal.
En el verano de 1915, Lise supo de las actividades que Marie e Irène desempeñaban detrás de las líneas del frente de Francia y decidió dejar Viena para ser voluntaria como enfermera-técnica en rayos X con el ejército austriaco. Ella siempre había admirado a Marie Curie y ocho años atrás había solicitado incorporarse a su laboratorio, incluso sin remuneración,. Para su disgusto, fue rechazada.
El 4 de agosto Lise Meitner subió a un tren que se dirigía a Polonia como integrante de una unidad de 220 hombres, 50 enfermeras y 10 médicos. Tras su entrenamiento y vacunación, había sido asignada como voluntaria a un hospital militar situado en Lemberg, situado a unos 40 km del frente ruso. Durante el trayecto, que duró 60 horas, ya pudo comprobar las huellas de destrucción que dejaba la guerra en las zonas de combate. El objetivo era convertir el instituto técnico local en un hospital de campaña. Hasta aquel momento, sólo se contaba con un hospital de campo que no podía dar cabida a la gran cantidad de heridos que llegaban diariamente. El nuevo hospital permitiría que los enfermos permaneciesen más tiempo para recuperarse.
Hasta que los equipos de rayos X no estuvieron instalados, desempeñó todo tipo de tareas: ayudar en las operaciones de cada mañana, limpiar mesas de operación e instrumental, vendar a los heridos… Una vez las instalaciones estuvieron listas, y tal como dejó reflejado en sus cartas, podía hacer más de 200 radiografías diarias. Sin embargo, la extrema gravedad de los soldados que atendía, hacía que en la mayoría de ocasiones el empleo de las técnicas radiográficas no contribuyese a su salvación. Cada vez que lo hacían sentía una profunda satisfacción: “El cirujano me dijo que los rayos X han salvado la vida de al menos uno de los heridos,…Esta es una pequeña alegría entre tantas calamidades”. También era el mecánico del hospital.
Durante el día los pacientes ocupaban todos sus pensamientos, pero por la noche le invadía la nostalgia por su actividad científica anterior: “A veces siento nostalgia por la física, siento que ya apenas sé lo que es la física”.
A principios de 1916, la actividad en el hospital decreció debido a que el frente oriental había alcanzado un punto muerto. Lise solicita el traslado al sur, a una zona donde la gran intensidad del conflicto haga su actividad más necesaria. Mientras no se produce el traslado visita Berlín y trabaja en el Instituto de Radium de Stefan Meyer en Viena. En el nuevo destino, Trento, el trabajo vuelve a decrecer y solicita que la envíen a “algún lugar donde haya trabajo”. Finalmente, el destino es Lublin. Allí vive una ofensiva rusa de tal magnitud que los médicos, agotados y enfermos, son incapaces de tratar la multitud de heridos. Lise siente que ya no es útil, que su lugar está en el Kaiser Wilhelm Institute: “Sin mí las cosas irían igual de bien. Si estoy en lo cierto, mi deber es volver al Kaiser Wilhelm Institute. Digo mi deber porque si hubiera seguido mis deseos, habría regresado haría mucho tiempo”. En octubre de 1916, Lise volvió a Dahlem.
La vida de Marie, Irène y Lise siempre tendrá vínculos de unión. En el futuro serán rivales científicas, competirán por el descubrimiento de los secretos del núcleo.
Bibliografía:
Ruth Lewin Sime – Lise Meitner A life in Physics
Cropper W. – Great Physicists
Barbara Goldsmith – Marie Curie, genio obsesivo
Eve Curie – La vida heroica de Marie Curie
Isaac Asimov – Momentos estelares de la ciencia
María José Casado Ruiz – Las damas de laboratorio
Philip Steele – Marie Curie
José Manuel Sánchez Ron – Marie Curie y su tiempo
Reseña Libro: VIAJE A TRAVÉS DE LA CUÁNTICA
Publicado el 5 de agosto de 2012
Estos días en los que todos hacemos pinitos como trabajadores espontáneos de agencias de viajes y en la televisión parecen invitarnos a un éxodo veraniego masivo, he decidido que no voy a ser menos y también os voy a proponer una expedición singular. Os invitaré a un circuito turístico a través de los físicos y los experimentos que llevaron al descubrimiento y formulación de la Física Cuántica. El guía será Manjit Kumar y actuará como máquina del tiempo, su libro Quantum.
Título: Quantum: Einstein, Bohr y el gran debate sobre la naturaleza de la realidad
Autor: Manjit Kumar
Editorial: Kairós (2011)
El término “Física Cuántica” acostumbra a despertar sentimientos tan variopintos como contradictorios: fascinación, alergia matemática, escepticismo, devoción pseudocientífica… Esto se debe a que su formulación es compleja y los hechos que describe son totalmente “antiintuitivos”. Por este motivo el recorrido que os propongo es tan interesante. En él viviréis los momentos cruciales de la historia de la física cuántica y conoceréis las diferentes reacciones que tuvieron los científicos frente al comportamiento extraño que mostraba el mundo microscópico. Os reconfortará comprobar que ellos fueron los primeros en quedarse estupefactos ante unos resultados que apuntaban a una nueva descripción física de la naturaleza y a un replanteamiento del concepto mismo de realidad.
Tendréis la oportunidad de revivir el modo en que el mundo atómico parecía retar al intelecto de los científicos, la forma en la que la naturaleza revelaba unos secretos cada vez más sorprendentes. Comprenderéis mejor la influencia de los diferentes experimentos en la evolución conceptual y teórica de lo que fueron los principios de la Física Cuántica desde la construcción misma de sus cimientos.
Asistiréis a las discusiones más o menos acaloradas entre defensores y detractores de la cuántica, a las reticencias de unos frente a los nuevos planteamientos de los otros. Comprobaréis como, irónicamente, algunos de los principales contrarios a la teoría como Max Planck, Albert Einstein o Erwin Schrödinger, contribuyeron de forma esencial a la misma. Como muestra de su posición respecto a la nueva teoría escucharéis durante el trayecto, algunas de las palabras cariñosas que le dedicaron:
“No lo he conseguido. Tendré que acostumbrarme a vivir con la teoría de los cuantos. Y creedme cuando os digo que acabará expandiéndose”. Max Planck
“esa teoría me recuerda los delirios, saturados de ideas incoherentes, de un paranoico sumamente inteligente”. Albert Einstein
“Si todo este condenado salto cuántico estuviese condenado a perdurar, debería pedir perdón por haber contribuido al desarrollo de la teoría cuántica.” Erwin Schrödinger
También tendréis ocasión de conocer más de cerca a físicos tan excepcionales como Niels Bohr, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger.. Quienes merecen, a mi parecer, mayor popularidad de la que tienen. Estos genios eran singulares en muchos aspectos y en el viaje, a parte de poder gozar de sus elaborados razonamientos, seréis espectadores de primera línea de algunos capítulos curiosos que protagonizaron en defensa de sus posturas respecto a la cuántica. A modo de ejemplo servirá la situación un tanto desconcertante que os explico a continuación:
Niels Bohr invitó a Erwin Schrödinger para dar una conferencia en su Instituto de Copenhague y no le dejó ni a sol ni a sombra. Empleó horas y horas en tratar de convencerle de que sus ideas eran las correctas. En palabras de otro testimonio de excepción, Heisenberg, la batalla entre Bohr y Schrödinger“prosiguió día tras día desde bien temprano hasta última hora de la noche”.La militancia pro-cuántica de Bohr no hizo concesiones:“Días después de estas implacables discusiones, Schrödinger cayó enfermo hasta el punto de tener que guardar cama. Y aunque la esposa de Bohr hizo todo lo que estuvo en su mano por cuidar a su huésped, este se sentó en el borde de la cama y siguió discutiendo: “pero Schrödinger, usted debe ver que…”.
No obstante, hay que hacer notar que, de vuelta, Schrödinger escribió al físico Wilhelm Wien que tanto Bohr como Heisenberg se habían comportado “de manera enternecedoramente amable, cariñosa y atenta.” Así que parece que le pusieron la cabeza como un bombo con mucha cordialidad.
A parte de otras muchas situaciones peculiares que irán surgiendo a lo largo del viaje, habrá una relación especial entre dos físicos excepcionales que durará todo el trayecto: el aprecio sincero entre Bohr y Einstein y su falta de entendimiento respecto a la naturaleza de la realidad. Cuando se conocieron en 1920 sintieron “amistad a primera vista”, más tarde, el hecho de diferir en su manera de entender el mundo les llevó a un combate intelectual de altura que tuvo uno de sus momentos culminantes en la asistencia a la Conferencia Solvay de 1927. En realidad, esta Conferencia es un hito en la historia de la Física y, muy particularmente, en el desarrollo de la Física Cuántica. La disfrutaréis gracias a la gran cantidad de información facilitada por Manjit Kumar. Sabréis todos los detalles sobre el programa de la conferencia y los principales puntos que se trataron tanto en las ponencias como en las distintas intervenciones. Tendréis la suerte de sentiros partícipes del mejor duelo científico que tuvo lugar aquellos días fuera de la sala de actos del Instituto de Fisiología, en el elegante comedor art déco del Hotel Metropol, en los paseos y en las diferentes pausas de la jornada. El duelo Einstein-Bohr se iniciaba por la mañana en el momento en el que Einstein planteaba un experimento mental a Bohr con el fin de invalidar su interpretación de la mecánica cuántica conocida como interpretación de Copenhague y ambos iniciaban su análisis bajo la atenta mirada de físicos como Pauli o Heisenberg. El asunto seguía discutiéndose durante las pausas de la mañana y al mediodía. Por la tarde “the Bohr team” ya había encontrado la refutación al planteamiento de Einstein y Bohr se lo exponía en la cena. Cuando acabó la conferencia los favorables a la interpretación de Copenhague se sentían más fuertes pero Einstein no había quedado convencido. Como veréis la batalla intelectual entre ambos se prolongó en el tiempo y hubo nuevos asaltos.
Espero que estas líneas sirvan para convenceros de que si queréis unas vacaciones diferentes, repletas de fenómenos asombrosos y excitantes, éste es vuestro viaje.
Bon voyage!!
P.D.
Como un viaje no se da por concluido hasta que no se invita a amigos y familiares para torturarles con el visionado de la experiencia, os paso estas imágenes:
Publicado el 5 de agosto de 2012
A partir de los resultados presentados en los seminarios del 4 de julio se conocía la existencia de un nuevo bosón cuyas huellas coincidían (con una significancia estadística de 5 sigmas) con las de un bosón Higgs estándar con una masa alrededor de 125-126 GeV, en dos de los caminos de desintegración.
Un mes después de la presentación en sociedad del candidato vale la pena revisar en qué estado se encuentran las investigaciones y qué se puede deducir de las últimas noticias que han aparecido. Es importante analizar los nuevos datos con cautela y no hacer conclusiones precipitadas.
C.S.I. GINEBRA
Publicado el 21 de julio de 2012
Estos días se ha hablado mucho del bosón de Higgs e incluso, en algún medio más atrevido, se ha llegado a proclamar su descubrimiento. Pero la realidad, como sabemos, es que aún no se le ha echado el lazo al tan preciado bosón. Por el momento sólo contamos con la aparición en escena de un candidato a Higgs con muchas posibilidades. Afortunadamente, el mero descubrimiento de este aspirante ya constituye un hecho crucial en la historia de la física y es la razón del estallido de aplausos que inundó la sala de conferencias del CERN donde se impartieron los dos seminarios en que se hizo público el descubrimiento.
En estas líneas no nos centraremos en el candidato a Higgs sino en los científicos que llevan años tratando de dar con él. Presentaremos, a grandes rasgos, los problemas que se han encontrado y se encuentran en el proceso de detección e identificación del sospechoso. En el caso del LHC los equipos de investigación que compiten por dar caza al bosón son dos: CMS y ATLAS y el hecho de realizar una investigación a dos frentes es imprescindible para poder validar el descubrimiento con dos resultados obtenidos de forma independiente. Además, para que negarlo, también le da vidilla al asunto.
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