Los Mundos de Brana

Desayuno con fotones

Publicado el 16/01/2014 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

En los últimos años los usos médicos de las radiaciones ionizantes cada vez están más presentes en el ámbito sanitario y, sin embargo, la Física Médica sigue siendo una especialidad muy poco conocida por el conjunto de la población. Con el objetivo de paliar esta carencia informativa y poner de manifiesto su gran interés, un grupo de valientes que trabajamos en este campo hemos decidido que, si Audrey Hepburn desayunaba con diamantes, nosotros lo haremos con fotones (los diamantes están sobrevalorados…aunque si sentís la necesidad imperiosa de regalarme alguno…).

¿De qué estoy hablando?

Desayuno con fotones es un nuevo proyecto de la blogosfera que pretende acercar, a nivel divulgativo, las aplicaciones de la física a la medicina. Es, al mismo tiempo, un espacio que invita a los profesionales a compartir sus propias experiencias y ofrece al gran público información servida de forma amena y atractiva. Un lugar donde todo el mundo puede desayunar entradas interesantes y sabrosas.

Tanto los padres de la criatura (los radiofísicos Naia Pereda, Manuel Vilches y Gaspar Sánchez), como toda la tropa de colaboradores , estamos muy ilusionados por servir este desayuno tan particular a la parte más importante del proyecto: vosotros. Sabemos que funcionará porque entre todos lo haremos posible.

¡Bienvenidos a Desayuno con Fotones!

Publicado en Divulgación, Física Médica | 4 comentarios

Maria Goeppert-Mayer: La belleza de Göttingen

Publicado el 14/01/2014 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

Maria Goeppert-Mayer fue la segunda mujer en recibir el Premio Nobel de Física. Vivió la ciencia desde pequeña y aprovechó el estímulo intelectual que esto supuso para desarrollar un talento extraordinario para la física y las matemáticas. En muchas ocasiones, no aparece listada entre las mujeres científicas más relevantes y, a mi parecer, es una desafortunada omisión que debería corregirse.

Maria nació el 28 de junio de 1906, en Kattowiz, Alta Silesia, y fue la única hija de Friedrich Goeppert y Maria née Wolff. Cuando cumplió cuatro años, la familia se trasladó a Göttingen, donde Friedrich Goeppert se convirtió en catedrático de Pediatría. Tanto la situación académica de su padre como su nueva ubicación ejercieron una profunda influencia en su vida y su carrera. Friedrich, conocedor de sus aptitudes, siempre la alentó a aspirar a la máxima educación y a no conformarse en la formación que se suponía que, por aquel entonces, debía alcanzar una mujer para convertirse en la perfecta ama de casa. Maria, seducida por la labor científica de su padre, estaba resuelta a conseguirlo y Göttingen era el lugar perfecto.

Georg-August-Universität, más conocida simplemente como Göttingen, contaba con gran prestigio en los campos de las matemáticas y la física. Durante su infancia y adolescencia estuvo rodeada de grandes nombres de ambas disciplinas. El mismísimo David Hilbert fue su vecino y amigo íntimo de la familia junto a Max Born, que llegó a Göttingen en 1921, y a James Franck, que le siguió poco después. La presencia de estos gigantes atrajo a los jóvenes más prometedores a la institución. A través de los años, tuvo oportunidad de conocer a científicos de la talla de Arthur Compton, Max Delbrueck, Paul A. M. Dirac, Enrico Fermi, Werner Heisenberg, John von Neumann, J. Robert Oppenheimer, Wolfgang Pauli, Linus Pauling, Leo Szilard , Edward Teller, y Víctor Weisskopf.

Maria Goeppert-Mayer se sintió atraída por las matemáticas muy pronto y planeó prepararse para ir a la universidad, pero en Göttingen no había ninguna institución pública que educase a las niñas para tal propósito. Como consecuencia, en 1921 se vio obligada a ingresar en la Frauenstudium, una escuela privada dirigida por sufragistas, que preparaba para el examen de ingreso a la universidad a las pocas chicas que querían solicitar la admisión. Por desgracia, la escuela cerró sus puertas antes de que Maria pudiese completar el programa de tres años, quedando truncada su preparación formal. Aun así, decidió examinarse de forma inmediata y fue admitida como estudiante de matemáticas en la primavera de 1924.

Ese mismo año, el físico teórico Max Born la invitó a unirse a su seminario de física y, como resultado, su pasión por las ciencias exactas se vio mermada en favor de esta última. Göttingen era uno de los principales centros de desarrollo de la mecánica cuántica y era difícil no dejarse seducir por dicho reto intelectual. Born poseía una sólida base en matemáticas y la aptitud y educación de Maria en esta disciplina le facilitó la comprensión de los conceptos matemáticos ligados a la mecánica cuántica. El tema de su tesis, que completó en 1930, fue el proceso de fotones doble, la absorción de dos fotones en átomos (excitación de dos fotones) que fue confirmado experimentalmente en la década de 1960. Años más tarde, Eugene Wigner calificó su tesis de «obra maestra de claridad y concreción”.

Maria y Max Born

Su padre falleció mientras Maria cursaba el doctorado y su madre, para que no se viesen obligados a abandonar la casa familiar, hospedó a estudiantes extranjeros. Uno de ellos fue el americano Joseph Edward Mayer que venía a trabajar como becario en la Rockefeller Foundation con James Franck. Maria y Joseph se hicieron amigos íntimos, tanto que el 19 de enero de 1930, tan pronto ella obtuvo su título, contrajeron matrimonio y más adelante tuvieron dos hijos: Maria Ann , ahora Maria Mayer Wentzel, y Peter Conrad. Después de la boda la pareja se mudó a Baltimore, Maryland, donde Joseph ocupó un puesto en el Departamento de Química de la Universidad Johns Hopkins. Las oportunidades de Maria de conseguir trabajo en plena Depresión eran escasas y las reglas contra el nepotismo reinante imposibilitaban que formase parte de la plantilla. No obstante, los miembros del Departamento de Física no se quedaron de brazos cruzados y lograron proporcionarle un puesto de profesor agregado, que pese a ser modesto, le facilitó un lugar dónde trabajar en el edificio de Física y le dio acceso a todas las instalaciones. En los últimos años, incluso tuvo la oportunidad de impartir clases a los estudiantes de postgrado.

En ese momento, la física teórica tenía poco peso en el Departamento en comparación con la experimental pero, aun así, contaba con físicos como Karl Herzfeld, que fue responsable de todos los cursos de posgrado de carácter teórico. Experto en la teoría cinética y en termodinámica, compartía con Joseph Mayer un especial interés por lo que sería conocido como Física Química. La propia Maria, influenciada por ambos, empezó a participar de forma activa en este campo si bien nunca se limitó al estudio del mismo. En la Universidad Johns Hopkins, había demasiado talento repartido en diversas áreas como para centrarse sólo en una de ellas y Maria lo aprovechó para trabajar con científicos como Gerhard Dieke, con el decano de los experimentalistas R.W. Wood, o con los matemáticos Francis Murnaghan y Aurel Wintner. Pero al margen de todos ellos, el científico con quien escribió más artículos y que se convirtió en un gran amigo durante toda su vida, fue Herzfeld.

El rápido desarrollo de la mecánica cuántica tenía relación directa con el avance de la Física Química y Maria Mayer era la persona más preparada para estudiar esta correspondencia dado que, en la Universidad Johns Hopkins, nadie poseía una formación en mecánica cuántica comparable a la suya. En particular, junto al estudiante de Herzfeld, Alfred Sklar, aplicó la mecánica matricial de Heisenberg y la teoría de grupos en un trabajo pionero sobre la estructura de los compuestos orgánicos.

Al inicio de los años treinta, pasó tres veranos en Göttingen, trabajando con su antiguo maestro, Max Born. Juntos redactaron el artículo «Dynamische Gittertheorie der Kristalle»(Dynamic Theory of Crystal Lattices) para la famosa encyclopedia de física Handbuch der Physik. Su fructífera colaboración tuvo que acabar en 1933, cuando Born, por ser judío, perdió su trabajo tras el ascenso al poder de Adolf Hitler. James Franck también se vio obligado a emigrar por la misma razón pero, por fortuna, el destino fue la Universidad Johns Hopkins donde pudo renovar su estrecha relación personal con los Mayers.

Maria y Joseph

Goeppert-Mayer empezaba a sentirse atraída por la física nuclear que, por aquel entonces, se encontraba en la frontera del conocimiento de la física teórica. Resulta extraordinario que su primer artículo en este tema, publicado en 1935, fuese sobre la desintegración beta doble. Esta se produce cuando dos neutrones de un núcleo atómico inestable se convierten en dos protones emitiendo dos electrones (llamadas partículas beta) y un par de antineutrinos. Al igual que en el caso de su tesis, su idea tardó en ser verificada (1967), pero en la actualidad juega un papel fundamental en la física de neutrinos, ayudando a dilucidar su naturaleza (más información en la entrada de Enrique F. Borja)

Las conferencias de sus cursos de postgrado estaban estructuradas con esmero, eran muy técnicas y bastante condensadas. En ellas dedicaba poco tiempo a las interpretaciones físicas volcándose en los métodos matemáticos de la física teórica. La facilidad que mostraba con estos últimos solía abrumar a la mayoría de estudiantes. Aun así, los alumnos adoptaron una visión romántica de la joven pareja científica, a la que se referían como “Joe y María”, y sintieron como una gran pérdida que en 1939 dejasen la Johns Hopkins para ir a la Universidad de Columbia. En esa época, ambos también redactaron el libro Mecánica Estadística que fue publicado en 1940 y que se conoció popularmente como el Mayer y Mayer.

En Columbia, Joseph Mayer había obtenido la posición de profesor asociado en química pero Maria volvía a carecer de un puesto y se limitaba a ocupar la oficina que el director del Departamento de Física, George Pegram, había dispuesto para ella. Afortunadamente, esta situación se vio compensada por la oportunidad de trabajar con Enrico Fermi, a quien había conocido durante su primer verano en los Estados Unidos (1930) en la Special Summer Session in Physics de la Universidad de Michigan. Ambos también hicieron amistad con científicos como Harold Urey, II. Rabi, Jerrold Zacarías o Willard Libby.

University of Michigan (Joseph Edward Mayer y Paul Ehrenfest)

Universidad de Michigan (Joseph Edward Mayer y Paul Ehrenfest)

Tan pronto Goeppert-Mayer se puso manos a la obra, Fermi le sugirió que tratase de predecir la estructura de la capa de valencia de los recién descubiertos elementos transuránicos. Mediante un simple modelo de Fermi-Thomas de la estructura electrónica del átomo, llegó a la conclusión de que estos elementos formarían una nueva serie química de tierras raras. A pesar de haberse valido de una simplificación de un modelo particular, resultó ser una predicción muy precisa.

En diciembre de 1941, finalmente, recibió su primera oferta de trabajo: un puesto de profesora de ciencias a media jornada en el Sarah Lawrence College. Organizó un curso de ciencia unificada, que diseñó mentalmente mientras analizaba al público asistente el día de la presentación. En ningún momento interrumpió la enseñanza en Sarah Lawrence durante la guerra.

En la primavera del siguiente año, Harold Urey le ofreció una segunda oportunidad de empleo. Estaba formando un grupo de investigación dedicado a la separación de U-235 del uranio natural como parte del desarrollo de la bomba atómica. Esto acabó siendo conocido como el Proyecto SAM (Substitute Alloy Materials) de la Universidad de Columbia. Aceptó esta oferta que le daba la oportunidad de sacar partido a sus conocimientos de Física Química. Su tarea incluía la investigación sobre las propiedades termodinámicas del hexafluoruro de uranio y en la teoría de separación de isótopos mediante reacciones fotoquímicas. El proceso, que entonces no pudo ponerse en práctica, resultó viable tras la invención del láser.

Y las ofertas no paraban de sucederse. El físico Edward Teller, lo arregló todo para que participase en un programa de Columbia denominado el Proyecto Opacidad, que se centraba en el estudio de las propiedades de la materia y la radiación a temperaturas extremadamente altas y tenía relación con el desarrollo de la bomba de hidrógeno. Más tarde, en la primavera de 1945, fue invitada a pasar unos meses en Los Álamos, donde se estaba fabricando la bomba atómica, y tuvo ocasión de trabajar mano a mano con Teller, a quien consideraba como al científico más inspirador que había conocido.

En febrero de 1946, los Mayers se trasladaron a Chicago, donde Joseph había sido nombrado catedrático tanto del Departamento de Química como del recién formado Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago (actualmente Instituto Enrico Fermi). Como en ocasiones anteriores, las reglas contra el nepotismo impedían la contratación de ambos en cargos docentes y María se convirtió en una profesora asociada “voluntaria” del Instituto. De nuevo, se trataba de un cargo sin salario pero podía participar plenamente en las actividades de la Universidad.

El Argonne National Laboratory sustituyó al antiguo Metallurgical Laboratory (Met Lab) que se había construido para que el grupo del Proyecto Manhattan liderado por Enrico Fermi construyese los reactores nucleares con fines bélicos. El nuevo laboratorio, a petición de la Comisión de Energía Atómica de EE.UU., se dedicaría al desarrollo de los usos pacíficos de la energía nuclear y a la investigación básica. María aceptó complacida un empleo a media jornada como Físico Senior de la División de Física teórica del laboratorio ya que sabía que este trabajo le daría la oportunidad de aumentar su preparación en física nuclear. Conservó esta ocupación durante los años que pasó en Chicago al igual que su puesto de voluntaria en la Universidad.

Allí impartía conferencias, asistía a comités, dirigía la tesis de algunos estudiantes y participaba en las tareas del Instituto de Estudios Nucleares que contaba con estrellas de la física y la química como Fermi , Urey , Libby , Teller y los Mayers. Gregor Wentzel se unió al Departamento de Física y más tarde al Instituto, y las familias simpatizaron en seguida hasta el punto que Maria Ann se casó con el hijo de los Wentzels. Subrahmanyan Chandrasekhar, que había pertenecido al Departamento de Astronomía de la facultad durante muchos años, también se unió al Instituto. Como era de prever, la presencia de tantos científicos ilustres atrajo a una corriente de jóvenes brillantes, lo que hizo que el ambiente no pudiese ser más estimulante. Las actividades del Instituto reflejaban los intereses más candentes del momento en una gran diversidad de campos. Este carácter interdisciplinario se adaptó a la perfección al abanico de investigaciones que Maria había desarrollado con anterioridad, por lo que sus años en Chicago fueron los más productivos y representaron la culminación de la diversidad de su experiencia científica. En consonancia con esto, al principio completó y publicó algunos de sus primeros trabajos en el campo de la Física Química, como el que trataba las reacciones de intercambio isotópico que llevó a cabo junto a Jacob Bigeleisen, que en aquel momento también era miembro del Instituto.

Maria con Maria Ann

Al mismo tiempo, no dejaba de prestarle atención a la física nuclear y entre los muchos temas que se estaban discutiendo se encontraba la pregunta sobre el origen de los elementos químicos. Teller, particularmente interesado en la cuestión, indujo a Maria Mayer a trabajar con él en su modelo cosmológico del origen de los elementos. En la búsqueda de los datos necesarios para el estudio, analizó la abundancia de los diferentes elementos dándose cuenta de que los núcleos con un número específico (2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126) de neutrones o protones (o de ambos) eran mucho más abundantes que el resto, y por tanto, más estables. Pronto se percató de que el físico francés Walter M. Elsasser había hecho observaciones similares en 1933, pero ella, con mucha más información a su alcance, descubrió que la evidencia se consolidaba y el número de ejemplos era mayor. Estos números específicos, a la larga, fueron conocidos como «números mágicos», un término aparentemente inventado por Eugene Wigner, quien se mostró escéptico con el modelo de capas. Para poder entender porqué se obtenían aquellos números, se dedicó a analizar en profundidad otras características de los elementos como sus energías de enlace y momentos magnéticos. Conforme avanzaba la exploración resultaba cada vez más claro el papel fundamental de los números mágicos para la comprensión de la estructura nuclear.

Por aquel entonces se creía que los nucleones adoptaban un comportamiento colectivo en el núcleo, que el movimiento de cualquiera de sus constituyentes estaba correlacionado con el movimiento de todos sus vecinos. Pero los resultados de Maria parecían indicar que estos se movían de forma independiente. Recordaban a la forma en la que los electrones se disponen en los átomos formando capas, pero con diferencias que dotan al modelo nuclear de mayor complejidad. En este caso no existe un centro masivo del movimiento como en el caso del átomo sino que los nucleones forman un enjambre de partículas que siguen trayectorias complicadas e interaccionan mediante una fuerza nuclear de muy corto alcance. Esta dificultad hizo que si bien ya anteriormente se había propuesto un modelo de capas nunca se había considerado factible.

Para poner a prueba el modelo procedió de forma similar al caso atómico. Si la idea era correcta, los núcleos más estables serían aquellos que tuviesen sus capas nucleares completas de protones o de neutrones, como en el caso atómico de los gases nobles. Así que para empezar empleó una función de energía potencial que describiese en términos de física cuántica la interacción entre nucleones. Resolvió la ecuación de Schrödinger para esta función y llenó los niveles resultantes de acuerdo al principio de exclusión de Pauli y de forma independiente para el caso de neutrones y protones. Pero el resultado no fue el esperado y los valores experimentales no se ajustaron a los números mágicos superiores a 20. La física no se rindió y continuó buscando la solución hasta que Fermi hizo la pregunta clave que solventaría el problema.

Ambos estaban juntos cuando llamaron a Fermi para atender una llamada a larga distancia. Justo en el marco de la puerta se giró y le preguntó pensativo si había alguna indicación de acoplamiento espín-órbita. Al volver, menos de diez minutos después, tenía a María bombardeándole emocionada con los razonamientos a los que había llegado en esos minutos y porque su pregunta era la solución del problema. Fue tal la cantidad de información que le vertió de golpe que el propio Fermi, sorprendido y admirado, le dijo que mejor sería que se lo expusiese con calma al día siguiente.

La capacidad de reconocer de inmediato el acoplamiento espín-órbita como la fuente de la relación numérica correcta fue una consecuencia directa de su comprensión matemática de la mecánica cuántica. Su júbilo se debía a que si a la función potencial que habían empleado se añadía un término debido al acoplamiento del spin del nucleón a la órbita nuclear (interacción que se da en los electrones y que en este caso es más intensa) los niveles obtenidos encajan con los números mágicos.

Mientras se preparaba para publicar el modelo de acoplamiento espín-órbita se enteró de que otros físicos presentaban otro artículo con una aproximación diferente para explicar la estructura del núcleo. Así que, a modo de cortesía, le pidió al editor de la revista Physical Review que retuviese su comunicación para que apareciese junto a ese otro artículo. La sorpresa fue que, a consecuencia de este retraso, su trabajo apareció en un número posterior al de la publicación de una interpretación casi idéntica de los números mágicos de Otto Haxel , J. Hans D. Jensen, y Hans E. Suess. Jensen, que trabajaba con total independencia en Heidelberg, se había dado cuenta de forma casi simultánea de la importancia del acoplamiento espín-órbita en la explicación del modelo de capas, y el resultado había sido ese artículo colectivo.

Maria Mayer y Jensen no se conocían en aquel momento, y no coincidieron hasta que ella viajó a Alemania en 1950. Al año siguiente, en una segunda visita, ambos tuvieron la oportunidad de empezar a colaborar en una interpretación más profunda del acoplamiento espín-órbita en el modelo nuclear de capas y fue el inicio de una estrecha amistad entre ambos así como de un esfuerzo científico muy productivo. Éste culminó en la publicación de su libro “Elementary Theory of Nuclear Shell Structure” (1955) y en la concesión del Premio Nobel, en 1963, por sus contribuciones en esta materia. El modelo de capas ha resultado ser una buena herramienta para clasificar las propiedades nucleares e interpretar la periodicidad observada en las mismas.

Maria y Joseph en la ceremonia de entrega del Premio Nobel

Tras la muerte de Fermi en 1954, otros miembros del Instituto de Estudios Nucleares dejaron Chicago. Teller se había ido en 1952, Libby lo dejó en 1954, y Urey en 1958. En 1960, le ofrecieron un puesto a jornada completa como catedrática de Física en la Universidad de California en San Diego y, por primera vez, no hubo problemas con que Joseph también ocupase un puesto de profesor en el Departamento de Química. Ese nombramiento significó mucho para ella y se esforzó en alentar al nuevo grupo interdisciplinario de científicos que se estaba elaborando allí. Por desgracia, poco después de su llegada a San Diego, tuvo un derrame cerebral, y sus siguientes años estuvieron marcados por continuos problemas de salud. Aun así, continuó enseñando y participando activamente en el desarrollo y exposición del modelo de capas. De hecho, su última publicación, que apareció en la revista Physics Review en 1966, fue una revisión de dicho modelo, escrita en colaboración con Jensen. Se mantuvo activa hasta su muerte, acaecida a principios de 1972.

Maria Goeppert-Mayer fue uno de los científicos más importantes en el desarrollo de la física nuclear y, hasta sus últimos días, amó y trabajó por la ciencia. Merece el mayor de los reconocimientos: permanecer en nuestro recuerdo.

Con esta entrada participo en la XLVIII Edición del Carnaval de la Física, alojado en el blog de Daniel Martín Reina (@monzonete) La Aventura de la Ciencia.

BIBLIOGRAFÍA

– Entrada de Jorge Diaz en el blog Conexión Causal – Maria Goeppert Mayer The Shell model Nobel Lecture, December 12, 1963 – Maria Goeppert-Mayer. A biographical memoir by Robert G. Sachs Artículos: – Nuclear Configurations in the Spin-Orbit Coupling Model I. Empirical Evidence – Nuclear Configurations in the Spin-Orbit Coupling Model II. Theorical Considerations

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Premio Dardos para Los Mundos de Brana

Publicado el 13/01/2014 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

Estos días he tenido el honor de recibir tres Premios Dardos y aún no había encontrado el momento de recoger el galardón y ponerlo en el blog.

Los lanzadores a quienes debo agradecer el reconocimiento hacia Los Mundos de Brana son tres grandes divulgadores: Carlos Lobato, Rosa Porcel y María Jesús Fuentes. ¡No imagináis la ilusión que me ha hecho recibirlo!. Mi blog está a punto de celebrar su primer añito y muestras de apoyo como estas son el mejor de los regalos. ¡Gracias!

El Premio Dardos es un premio simbólico que se otorga “en reconocimiento a valores personales, culturales, éticos y literarios que son transmitidos a través de una forma creativa y original mediante la escritura. La insignia fue creada con el afán de promover la hermandad entre bloggers, mostrar cariño y gratitud por añadir valor a la blogosfera”.

Las normas a seguir para aceptar el premio son:

Incluir la foto del premio.
Mencionar y linkar el blog que te otorga el premio
Entregar el galardón a otros 15 blogs, merecedores de tu reconocimiento.

Elegir 15 blogs de entre los muchos que sigo, ha resultado una ardua tarea. Hay blogueros muy buenos que se han quedado fuera de esa lista y, como les aprecio mucho, me sabe mal. En definitiva, que son todos los que están pero no están todos los que son.

Mis Premios Dardos por su calidad, rigor, creatividad y compromiso son para:

El Tercer Precog de Sergio L. Palacios

Experientia Docet de César Tomé

La ciencia de la mula Francis de Francisco R. Villatoro

Cuentos Cuánticos de Enrique F. Borja

UniDiversidad de José Ramón Alonso

Ese punto azul pálido de Daniel Torregrosa

Scientia de Jose Manuel López Nicolás

La Aldea Irreductible de Javier Peláez

El Zombi de Schrödinger de José M. Morales

El día más largo de mi vida de Carlos Pobes

La Aventura de la ciencia de Daniel Martín

Eurekablog de Daniel Marín

Miles de Millones de Juan José Gómez

La ciencia para todos de Javier Fernández Panadero

Meditaciones Dactilares de Francisco J. M. Guardiola Guardiola

¡Gracias por vuestro trabajo!

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United Sounds Of Cosmos: Rock, astronomía, poesía e imagen

Publicado el 08/01/2014 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

“Imagínate que puedes usar tus dedos para teclear coordenadas de estrellas en los telescopios de Canarias y Calar Alto, descargar y analizar imágenes y espectros en minutos con Aladin e IRAF o escribir artículo tras artículo para Astronomy & Astrophysics, pero que nunca serás capaz de sacar un acorde de una guitarra eléctrica. Imagínate que amas la Música, que siempre te sientas delante del ordenador con cascos y la música a tope y que a veces sueñas con que tocas con tu grupo de rock favorito en un concierto lleno hasta la bandera. Imagínate que eres un astrónomo que, tras una carambola cósmica, compartes escenario con ese grupo del que llevas media vida tarareando sus canciones.” José Antonio Caballero

El proyecto de divulgación del doctor en Astrofísica José Antonio Caballero y el músico e intérprete Antonio Arias, unitedsoundsofcosmos, es la fusión perfecta de astronomía y arte. Tuvo sus inicios a finales de 2009 con la realización del álbum Multiverso que empezaba con el ruido de la cúpula y los codificadores del telescopio de 2,2m del Observatorio de Calar Alto en Almería. Un trabajo exquisito de astronomía, poesía y rock que se acercó a todos los públicos a través de diversos astroconciertos-conferencias y apariciones en los medios. Una verdadera joya que, cuatro años más tarde, ve su continuidad en la obra Multiverso II.

Pero antes de abordar en profundidad este último disco, es interesante conocer cómo surgió la iniciativa que tan magníficos resultados ha dado. Para ello nos remontaremos a la tesis de nuestro astrofísico protagonista.

José Antonio Caballero recibió el premio a la mejor tesis doctoral del bienio 2006-2008 de la Sociedad Española de Astronomía por su trabajo: Formación, evolución y multiplicidad de enanas marrones y exoplanetas gigantes. Cada uno de los capítulos de la misma se iniciaba con la letra de una canción acorde con el tema a tratar y más de la mitad eran obra del grupo granadino Lagartija Nick, del que era líder Antonio Arias. El científico, apasionado por la música, era buen conocedor de la gran cantidad de referentes astronómicos que contiene y decidió escribir un artículo de divulgación sobre el tema mientras hacía el post-doc en el Max-Planck-Institut für Astronomie de Heidelberg. “La Música y la Astronomía” apareció en el número 95 de 2007 de la revista AstronomíA y fue la semilla del proyecto.

Dicho reportaje se inicia con la frase “La desconexión entre Música y Astronomía es sólo aparente” y da buena prueba de ello. Al principio explica el uso y/o práctica de la música por parte de los astrónomos para acabar exponiendo el importante número de canciones y piezas musicales que versan en torno a esta disciplina científica. En este repaso vuelve a ponerse de manifiesto su profunda admiración por Antonio Arias, lo que sin duda es la razón de que ambos discos sean exquisitos: la gran compenetración entre ambos.

“Pero, con el permiso de Strauss, Vangelis y Bowie, el premio internacional a la música más astronómica se lo lleva Lagartija Nick. Ingrediente fundamental en el Omega de Enrique Morente (clasificado por muchos como el mejor álbum español de los 90), el grupo granadino ha sabido conjuntar letras (o poesía de Val del Omar) con carácter astronómico, astrofísico o astronáutico con el ritmo, a veces pop, a veces electrónico, siempre metal, de sus guitarras eléctricas y su magnífica batería. Tienen títulos y letras para todos los gustos (astrofísicos).” José Antonio Caballero

Antonio Arias, que ya había dejado constancia de su interés por la astronomía en su discografía, leyó el artículo y ambos se pusieron en contacto. En un principio dicha amistad sirvió para vestir el disco de Arias, El shock de Leia con las imágenes de la región de formación estelar de Ophiuchi. Pero faltaba aún el detonante definitivo para que la amistad fructificase en el álbum Multiverso y este vino de la mano de un nuevo reportaje de Caballero en el número 116 de 2009 de la revista AstronomíA. Dos semanas después de la publicación de “La Poesía y la Astronomía” Antonio Arias llamó al móvil de Caballero para decirle que estaba preparando canciones con los poemas de ese artículo.

Multiverso estaba en marcha y se presentó durante el acto de despedida del Año Internacional de la Astronomía que tuvo lugar en el Palacio de Congresos de Granada en 2009. Tras la conferencia del Premio Nobel Robert W. Wilson, José Antonio Caballero, Antonio Arias y una representación de músicos de los grupos indie más famosos de Granada, inundaron el escenario de impresionantes imágenes del cosmos, sonidos espaciales, música rock y poesía. La respuesta fue magnífica y el primer admirador que subió a felicitarlos entusiasmado fue el mismísimo Wilson.

El destacado grupo de poetas que dan letra a los diferentes temas musicales de Antonio Arias, está formado por celebridades como Carlos Marzal, Natalia Carbajosa, Carlos Francisco Chamartín, Ángel Mendoza, José Emilio Pacheco (Premio de Literatura en Lengua Castellana Miguel de Cervantes el día de la première del álbum) y David Jou, que también es divulgador científico, traductor de Stephen Hawking y catedrático de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Barcelona. El resultado de tal confluencia de talentos es un disco ideal para toda clase de público, la primera obra de unitedsoundsofcosmos que ha visto su continuidad en un segundo álbum espléndido.

Y LLEGA MULTIVERSO II. De la soleá de la Ciencia a la Física de la Inmortalidad

El nombre del álbum está formado por la unión entre el título de la canción de Enrique Morente “De la Soleá de la Ciencia” y el del libro de Frank J. Tipler “The Physics of Inmortality”. Los textos en su mayor parte son del Prof. David Jou, aunque también hay aportaciones destacadas del poeta canadiense Mark Strand, de Enrique Morente o de los propios José Antonio Caballero y Antonio Arias.

En esta ocasión la música es más envolvente y etérea, los sonidos siderales aportados por el astrofísico completan la textura cósmica de las composiciones de Arias. Los músicos que consiguen esta fusión perfecta entre versos y armonías, junto a Antonio Arias, son David Fernández (Lagartija Nick) a la percusión y JJ Machuca (Lori Meyers y Eskorzo) a los teclados, sin olvidar la colaboración de Florent (Los Planetas y Los Evangelistas), David Montañés (Dr. Montañés) y Soleá Morente. Un trabajo cuidado hasta el extremo que culmina de forma apoteósica con el tema CARMENES.

CARMENES, es la banda sonora del proyecto científico CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exo-earths with Near-infrared and optical Echelle Spectrographs) en el que trabaja José Antonio Caballero como investigador Ramón y Cajal del CSIC en el Centro de Astrobiología. El objetivo del mismo es la búsqueda de exoplanetas parecidos a la Tierra alrededor de estrellas de tipo espectral M más frías y brillantes. Consiste en un espectrógrafo de alta resolución de doble canal (uno infrarrojo y otro óptico) incorporado al telescopio de 3.5m del Observatorio de Calar Alto. La financiación de CARMENES corre a cargo, principalmente, del CSIC y de la Max Planck Gesellschaft. Su puesta en marcha definitiva se espera que tenga lugar en invierno de 2014.

La canción dedicada a este instrumento astronómico está escrita por Caballero y Arias y si bien ya había sido interpretada en inglés con anterioridad en Calar Alto, en Multiverso II aparece por primera vez en español y cuenta con la maravillosa voz de Soleá Morente. Es la perla que una obra de arte única como este álbum necesitaba como punto final.

http://carmenes.caha.es/ext/gallery/soundtrack/

ENTREVISTA EN UNVERSO PARALELO

Descubrí la existencia de los álbumes Multiverso y Multiverso II gracias a la entrevista a José Antonio Caballero y a Antonio Arias en el programa Universo Paralelo de Radio Círculo. Dicho programa de divulgación científica, dirigido por Óscar Hernández y Ana Isabel Amo, trata de rescatar la ciencia de ese “Universo Paralelo” al que ha sido relegada a nivel cultural. Para ello dedican cada programa a un tema concreto que analizan y explican con la ayuda de un invitado experto en el mismo.

En la actualidad Radio Círculo y el Círculo de Bellas Artes de Madrid están pasando por un momento difícil debido a los recortes en cultura. Para colaborara en prolongar la vida de ambos y salvar un programa de la talla de Universo Paralelo, no dudéis en firmar este manifiesto.

Audio del programa: Multiverso: Música y Astronomía según Antonio Arias –

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Gracias por este 2013

Publicado el 30/12/2013 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

Fotografía de Javier García Blanco

Queridos lectores,

A finales de año siempre hago balance y este 2013 me ha traído momentos muy felices, de esos que no se olvidan y te dan fuerzas para seguir adelante. Gracias a la divulgación científica he conocido a grandes personas que, en una situación tan dura como la que vivimos, dedican tiempo y esfuerzo por hacer que el mundo sea mejor. Divulgadores que, con su pasión por la ciencia y su excelente trabajo, me enseñan e inspiran a diario. Lo mejor de este año se lo debo a ellos y a vosotros, que dais sentido a la existencia del blog.

No podéis imaginar hasta qué punto agradezco todas vuestras muestras de afecto, lo que significan para mí. Que empleéis parte de vuestro tiempo en leer las entradas, que no son precisamente breves, y las comentéis aquí o por las redes sociales, no tiene precio. En los momentos duros, pienso en el blog y se me ilumina la cara. Y eso, sin vosotros, no sería posible.

Tampoco podría sentir Los Mundos de Brana tan mío sin las ilustraciones de la artista Raquel Garcia Ulldemolins. Ella creó su imagen y ha hecho realidad mi deseo de convertirme en uno de sus dibujos.

El mayor reconocimiento del blog vino por parte de César Tomé con la concesión del Premio ED a la Excelencia en la Divulgación Científica, por el artículo Ernest Lawrence y los inicios de la Gran Ciencia (I y II). Era el galardón que más deseaba por lo que representa, la valoración positiva de un maestro de la divulgación que admiro profundamente.

También quiero dar las gracias, una vez más, a aquellos que han confiado en mí: a Enrique F. Borja por permitirme y animarme a colaborar en un blog de la talla de Cuentos Cuánticos cuando no tenía ninguna experiencia: a Javier Peláez, Antonio Martínez Ron, Miguel Artime y José Cuesta por incluirme en el elenco de excelentes divulgadores de la plataforma Naukas, de los que nunca dejaré de aprender; a Màrius Belles y Daniel Arbós de Pa ciència, la nostrapor invitarme a colaborar en el que es mi programa de radio favorito y hacer que lo pase tan bien divulgando; y a Enrique Royuela por contarme entre los redactores de una revista de la calidad de Journal of Freesynapsis que acerca la mejor ciencia de forma gratuita. El apoyo de todos ellos me da aliento para tratar de superarme.

Asimismo, deseo enviar un abrazo a los miembros de la Asociación de Divulgación Científica de la Región de Murcia. Sabía que con un presidente y vicepresidente como José Manuel López Nicolás y Daniel Torregrosa, me resultaría muy enriquecedor ser socia, pero nunca pude imaginar que descubriría a personas e iniciativas tan excepcionales. Ni que decir tiene, que me encantaría que hicieseis este viaje con nosotros.

Finalmente, no puedo despedir el año sin recordar a alguien que echo muchísimo de menos y que me enseñó a amar la física. Sé que a pesar del dolor no es una despedida definitiva porque Sebastià Albacar siempre formará parte de mí y de este blog, porque quienes nos cambian la vida no mueren nunca.

Para dar paso al 2014 os dedico un poema de Wislawa Szymborska. En él nos muestra lo asombroso que es todo cuanto nos rodea y la importancia de no dejar nunca de sorprendernos. Esa es mi tarea para el año próximo: estad siempre bien atentos a la belleza del mundo.

Fotografía de Javier García Blanco

FALTA DE ATENCIÓN

Ayer me porté mal en el cosmos.
Viví todo el día sin preguntar por nada,
sin sorprenderme de nada.

Realicé acciones cotidianas,
como si fuera lo único que tenía que hacer.

Aspirar, espirar, un paso tras otro, obligaciones,
pero sin pensamientos que fueran más allá
de salir de casa y volver a casa.

El mundo podría ser tenido por un mundo loco
y yo lo tuve para mi propio y trivial uso.

Ningún cómo, ningún por qué,
o de dónde ha salido éste,
o para qué quiere tantos impacientes detalles.

Fui como un clavo superficialmente clavado a la pared,
o
(aquí una comparación que no se me ha ocurrido).

Uno tras otro se fueron sucediendo cambios
incluso en el limitado campo de un abrir y cerrar de ojos.

En la mesa más joven, con una mano un día más joven
había pan de ayer cortado de forma distinta.

Las nubes como nunca y la lluvia como nunca,
porque era con otras gotas que llovía.

La Tierra giraba sobre su eje
pero en un espacio abandonado para siempre.

Duró sus buenas 24 horas.
1.440 minutos de ocasiones.
86.400 segundos que mirar.

El cósmico savoir-vivre
aunque calla sobre nuestro asunto,
exige, sin embargo, algo de nosotros:
una cierta atención, un par de frases de Pascal
y una sorprendente participación en este juego
de reglas desconocidas.

Wyslawa Szymborska

Las magníficas fotografías de esta entrada son obra de Javier García Blanco, quien no sólo me ha permitido publicarlas sino que me ha ayudado a elegir las más adecuadas. A parte de un excelente fotógrafo, sirva de ejemplo su blog Viajes en el objetivo, es un gran escritor y divulgador (blogs Planeta Sapiens y Arte Secreto) y, por encima de todo eso, una persona excepcional.

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Tributo a Carl Sagan (video)

Publicado el 23/12/2013 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

“La época actual es una encrucijada histórica para nuestra civilización y quizás para nuestra especie. Sea cual fuere el camino que sigamos, nuestro destino está ligado indisolublemente a la ciencia. Es esencial para nuestra simple supervivencia que comprendamos la ciencia.” Carl Sagan

Las palabras de Carl Sagan, en los tiempos que vivimos, parecen más necesarias que nunca. Despertaron mi interés por la ciencia, mostrándome su atractivo. En cada capítulo de Cosmos se descubrían nuevos secretos del universo y esta continua aventura resultaba fascinante. Carl transmitía pasión por la ciencia y su mensaje debería prevalecer.

El video que os presento, subtitulado por Aarón Rodríguez, contiene los mejores momentos de Cosmos, aquellas perlas que muchos no olvidaremos y que a tantos otros os gustará descubrir. No he podido resistirme a compartirlo con vosotros. Es mi regalo de X ; con X = solsticio de invierno, Navidad, Hanukkah…

[Este artículo participa en la XLVII edición del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por el blog Pero eso es otra historia]

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Josep Comas i Solà, pionero de la astrofotografía

Publicado el 18/12/2013 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

A los astrofotógrafos que nos acercan las estrellas.

A lo largo de la historia el estudio sistemático de los eclipses de Sol ha sido crucial para el progreso de la astronomía y el desarrollo de la física solar. Durante la década de 1860, gracias a la introducción de nuevas técnicas astronómicas como la espectroscopia y la fotografía, cada eclipse se convirtió en una ocasión para aprender más del Sol y de las partes que lo forman. La cromosfera, situada entre la fotosfera y la corona, se hace visible, por unos segundos, en los extremos de la fase total del eclipse mientras la fotosfera está completamente oculta. Por ello, estos fenómenos astronómicos fueron esenciales para investigar los componentes que la constituían.

Por aquel entonces los viajeros que se desplazaban al lugar de observación y aplicaban estas técnicas no eran los astrónomos institucionales sino los aficionados de las clases más favorecidas que contaban con tiempo libre y recursos. Sin embargo, a partir de los eclipses de 1870 hubo un punto de inflexión en el planteamiento de las expediciones iniciándose la profesionalización de la astronomía. La cooperación entre sociedades científicas, gobiernos y observatorios caracterizó la organización de gran parte de las expediciones oficiales europeas que se convirtieron en una muestra de la madurez científica y del desarrollo tecnológico de cada país. Las norteamericanas, por su parte, fueron promovidas por universidades, observatorios y personas con un marcado carácter privado e individualista.

En el Estado español el progreso de la astronomía como disciplina experimentó un cierto retardo respecto los países occidentales más desarrollados. Debido a la situación política y económica derivada de los conflictos coloniales, las características propias de las expediciones científicas modernas no se dieron hasta el eclipse total de 1900. Fue entonces cuando las reivindicaciones a favor de un soporte explícito del gobierno para la ciencia fueron asumidas por todos los estamentos sociales que vieron en la organización de comisiones científicas un camino para salvar el honor nacional. La visita de astrónomos extranjeros para observar los eclipses de 1900 y de 1905 supuso por una parte la consolidación y la integración de la comunidad astronómica española en el ámbito internacional y por la otra, el despertar del interés de toda la sociedad por la ciencia. Colectivos de diferente procedencia social se sintieron atraídos por los curiosos fenómenos que ocurrían en el cielo, miles de observadores se desplazaron hasta las zonas de totalidad y las compañías ferroviarias organizaron trenes especiales con precios reducidos.

El astrónomo Josep Comas i Solà y su mujer, planificaron observar el eclipse del 28 de mayo de 1900 desde la localidad de Hellín (Albacete). Sin embargo, al confirmarse que un gran número de comisiones nacionales y extranjeras tenían previsto realizar la observación desde las inmediaciones de Elche, decidieron modificar su destino y estudiarlo también desde allí.

Comas i Solà nació en Barcelona en 1868 y llevó a término una importante actividad investigadora al tiempo que una intensa labor divulgativa. Se interesó por la astronomía desde la infancia y a los diez años ya escribió un pequeño libro sobre el tema. Dos años después fue más ambicioso y su nueva obra, ilustrada por él mismo, tuvo una extensión mucho mayor a la primera e incluyó grabados recortados de diversos diarios. Su buena posición económica le facilitó los recursos necesarios para desarrollar su formación y en 1886 ingresó en la Facultad de Ciencias de la Universitat de Barcelona. Un año más tarde adquirió un telescopio Bardou con el que hizo una de sus primeras contribuciones a la astronomía. Desde 1890 aparecieron notas firmadas por él en la revista l’Astronomie y en noviembre de 1894 completó su licenciatura en Ciencias especializándose en la observación planetaria y del Sol. No llegó a cursar el doctorado puesto que antes consiguió un trabajo que le pareció mucho más prometedor: astrónomo del Observatori Català, el observatorio del industrial Rafael Patxot i Jubert. En 1899 fue elegido para formar parte de la comisión de astronomía y geodesia de la Real Academia de Ciencia y Artes de Barcelona y en 1900, como hemos apuntado, se trasladó para estudiar el eclipse.

El matrimonio se instaló en la finca La Bellotera, propiedad de la viuda de Manuel Pomares Fuentes y ubicada a unos dos kilómetros del núcleo urbano de Elche. Como pionero en el uso de la fotografía astronómica como herramienta de investigación científica, Comas i Solà estaba equipado con una cámara prismática, con dos prismas de flint de 60º delante de un objetivo de 55 mm de diámetro y 80 cm de distancia focal; y una cámara fotográfica de 160 cm de largura con el objetivo de 11 cm (datos para el disfrute de los entendidos). Una de las finalidades de tal equipamiento era descomponer la radiación electromagnética proveniente del Sol en sus diferentes energías de manera que se pudiesen determinar los elementos constituyentes de la cromosfera. El método se fundamenta en el hecho de que la representación espectral de una estrella está formada por un espectro continuo proveniente de su interior al que se superponen una serie de líneas de emisión o absorción. Estas son el resultado de las transiciones que experimentan los electrones entre los diferentes estados energéticos de los átomos presentes en su atmósfera.

Nuestro expedicionario, gracias al buen tiempo, consiguió dos imágenes espectroscópicas de la cromosfera y otras dos de la corona solar, además de un espectro de comparación registrado treinta segundos antes de la totalidad. En la primera de las fotografías de la cromosfera, obtenida con dos segundos de exposición cuando se iniciaba la totalidad, aparecían más de 120 líneas. Las más intensas eran las H y K del calcio y las del hidrógeno aunque también se distinguían alguna del helio, del magnesio y de diferentes metales como el titanio y el hierro, incluso la famosa línea verde 1474K de la corona que por aquel entonces, se asociaba a un elemento desconocido llamado “coronium”. No fue hasta 1930 cuando se descubrió que era producida por átomos de hierro y níquel muy ionizados a causa de la extrema temperatura de la corona. En la segunda fotografía espectroscópica realizada 25 segundos después de la totalidad, mediante una exposición de cuatro segundos, solo quedaron impresas las líneas del calcio de lo que concluyó que era el elemento situado a mayor altitud. Por desgracia, al carecer de un aparato fiable para medir de la longitud de onda de las líneas impresas en las imágenes, se abstuvo de publicar los resultados con más detalle.

Por lo que se refiere al eclipse del 30 de agosto de 1905, se produjo en un nuevo contexto social, económico, político y cultural. En aquellos años Comas i Solà pasó a ser director del Observatori Fabra, construido gracias a la donación del industrial Camil Fabra i Fontanils. Fue director titular de la sección Astronómica y director provisional de la Meteorológica y Sísmica. A partir de ese momento, su vida profesional quedó vinculada al Observatori que, si bien no le aportaba ninguna remuneración fija, le procuró actividades fundamentales para el desarrollo de su carrera astronómica. Sin ir más lejos, la designación por parte del Observatori Fabra y la Real Academia de Ciencias y Artes de Barcelona de una comisión encargada de la observación y el estudio del eclipse de agosto de 1905. Esta vez ya no contó sólo con su mujer sino que dispuso de todo un equipo formado por el astrónomo y músico Salvador Raurich, el fotógrafo Riba, el electricista Antoni Garcia, el operario Sebastià Bover y el académico Laur Clariana i Ricart y el hijo de éste.

Comas y sus muchachos se instalaron en Vinarós, en casa del abogado Joaquim Sanuan y su búsqueda se centró en el estudio de la forma, extensión y estructura de la corona solar. Para ello contaban con un telescopio Grubb de 156 mm, un telescopio de 108 mm equipado con una cámara espectroscópica de 1 m y 60 cm de distancia focal con prisma y un espectroscopio cinematográfico ideado por él mismo y cedido por la casa Gaumond, de París. La totalidad del eclipse en Vinarós fue de 3 minutos y 56 segundos pero una nube lo mantuvo oculto durante un minuto.

Al iniciarse la totalidad se vieron varias protuberancias enormes, de un intenso color rosado, que si bien a simple vista parecían una sola, la imagen espectroscópica reveló que eran por lo menos nueve. La corona, de color blanco plata con una zona brillantísima en su parte interior, trajo sorpresas al ser fotografiada. Por una parte, los filamentos coronales que se apreciaban en toda su extensión, resultaron ser, en contra de lo que se creía, secantes al disco del Sol. Por otra, el plumero de filamentos del polo norte, cuyo eje de simetría coincidía con el eje solar, ofreció el mismo aspecto que en el eclipse de 1900 aunque con menor intensidad. Hecho remarcable teniendo en cuenta que el anterior eclipse había acontecido en una época de mínima actividad solar. De ello dedujo que, a diferencia de lo que se había supuesto, estos haces de filamentos eran permanentes, lo cual parecía lógico puesto que los polos son las regiones del Sol menos influidas por las protuberancias y la forma de la corona en ellos debe ser más estable.

La información que pudo extraer gracias a los telescopios sirvió para publicar de forma detallada los resultados que ya había observado en el eclipse de 1900. Pero quizá, desde el punto de vista experimental, lo más relevante de la comisión liderada por Comas fue la introducción del cinematógrafo que tenía a cargo Riba. El astrónomo instaló delante de la cámara un prisma desmontado de su espectroscopio con el fin de filmar el espectro de la Cromosfera y obtener muchas imágenes en un corto espacio de tiempo. Comas afirmó que fue la primera vez en el mundo que se utilizó lo que denominaba “cinematógrafo espectroscópico”. Lo que es evidente es que fue el primero o uno de los primeros en emplear dicho aparato con finalidades científicas dentro del campo de la astronomía. En este eclipse hubo otros que rodaron películas pero fueron de tipo documental y no de investigación. Por desgracia, una inadvertencia del operador, que colocó sólo 25 metros de cinta al aparato, hizo que no pudiesen alcanzar los objetivos previstos y que se acabase la película muy pocos segundos antes de comenzar la totalidad del eclipse. La cámara cinematográfica espectroscópica tuvo un estreno desafortunado y no fue hasta el eclipse de 1912 que pudo aportar los codiciados resultados que se esperaban de ella.

En esa ocasión, la totalidad apenas duró unos seis segundos, lo cual hizo especialmente aconsejable el empleo de dicha cámara cinematográfica con dos prismas de 60º. La expedición se trasladó a la localidad de Barco de Valdeorras (Ourense), donde pudo filmar por primera vez en la historia el espectro relámpago producido por la cromosfera. Este fenómeno, observado por Charles Young en 1870, se produce justo en el momento en el que se inicia el eclipse total. Mientras aún queda visible una parte de la fotosfera, se aprecia el espectro continuo surcado de líneas oscuras de absorción pero a medida que se aproxima el eclipse total, las líneas se van debilitando hasta que en el mismo momento en el que la fotosfera queda completamente oculta, las líneas oscuras se convierten repentinamente en líneas brillantes de emisión, que en 1912 sólo pudieron observarse durante dos segundos. La sucesión de fotografías de este fenómeno que se consiguieron registrar sirvió para estudiar con más detalle la composición de la cromosfera y corroborar algunas de las conclusiones anteriores. Para Comas i Solà los tres eclipses fueron una importante fuente de información.

Pero el científico contó con muchos otros logros a lo largo de su carrera. Descubrió dos comentas, una estrella variable y once asteroides; llevó a cabo análisis profundos sobre Marte, Júpiter, Saturno y las estrellas dobles e intuyó la existencia de la atmósfera de Titán. También hizo grandes contribuciones al campo de la geofísica y elaboró estudios de física teórica en los cuales siempre se mostró irreconciliable con la teoría de la relatividad de Einstein .

Por lo que a su actividad divulgadora se refiere, tocó todos los palos. Impartió un sinfín de conferencias, publicó libros, promocionó las primeras experiencias radiofónicas de divulgación científica y, sobre todo, redactó una gran cantidad de artículos en la prensa. Para Comas i Solà el conocimiento científico no era solo una satisfacción intelectual sino una vía para conseguir la dignidad humana. La ciencia tenía valores educativos y regeneradores que debían trasladarse a la sociedad. Por ello fue un precursor de la dualidad científico-divulgador que, a mi parecer, es una unión necesaria para el avance de la ciencia.

[Este artículo participa en la XLVII edición del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por el blog Pero eso es otra historia]

BIBLIOGRAFÍA

“Josep Comas i Solà, astrònom i divulgador» de Josep Batlló Ortiz, Ignasi Cebrian Ester, Josep Maria Oliver, Antoni Roca Rosell i Pedro Ruiz Castell.

«J. Comas i Solà, astrónomo de posición. La irrupción de la ciencia en la vida pública catalana» de A. Roca Rosell

Artículos escritos en La Vanguardia

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¿Es peligrosa la Tomografía Computarizada?

Publicado el 09/12/2013 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

Entrada original publicada en Naukas

La revolución que supuso la introducción de la tomografía computarizada en el diagnóstico médico, en muchas ocasiones se compara con el propio descubrimiento de los rayos X por parte de Roentgen. Las ventajas que mostraban las imágenes que producía cambiaron de forma radical la práctica radiológica. Por fin, las estructuras internas del paciente podían verse sin el solapamiento que experimentan en la radiología convencional. Además, era la primera aplicación de los procedimientos digitales en el campo de la física médica.

Los fundamentos teóricos de la TC se establecieron en 1917 por parte del matemático austríaco J. Radón, mientras trabajaba en teoría gravitacional. Demostró que un objeto bi o tridimensional puede reproducirse a partir de un conjunto infinito de proyecciones obtenidas desde sus distintos ángulos. Hipótesis, que permaneció mucho tiempo oculta a pesar de su utilidad para la medicina.

Años más tarde, en 1963, A. M. Cormack se planteó el problema que llevaría al concepto de TC, la obtención de información sobre estructuras tridimensionales mediante la transmisión de rayos X a través de las mismas. Desconocedor del trabajo de Radón, desarrolló sus propias ecuaciones matemáticas para solucionarlo, pero éstas no tuvieron muy buena acogida. Sin embargo, eso no impidió que, en 1979, compartiese el Premio Nobel con Sir Godfrey Hounsfield, el ingeniero británico que diseñó el primer tomógrafo computarizado para uso clínico.

Este equipo, especializado en exploraciones de cabeza, se instaló en el Atkinson Morley Hospital en 1971, y produjo la primera imagen humana el 4 de octubre de ese mismo año. Los resultados del paciente sometido al estudio fueron presentados por el físico G. N. Hounsfield y el neurorradiólogo J. Ambrose en el British Institute of Radiology en 1972, fecha en la que se sitúa el nacimiento de la TC. Posteriormente, el norteamericano Ledley, introdujo el primer total-body, con el que ya se pudieron hacer pruebas de cualquier zona del cuerpo.

En los años 70, la gran demanda de equipos potenció la inversión de recursos destinados a su evolución tecnológica con el principal objetivo de reducir los tiempos de exposición. Los cambios que se efectuaron tanto en la geometría del sistema tubo de rayos X-detector como en las partes mecánicas que proporcionaban los movimientos, definieron las diferentes generaciones de TC.

En la actualidad, como resultado de todos estos avances, contamos con equipos capaces de adquirir información de grandes volúmenes anatómicos a una alta velocidad y resolución espacial, con unos tiempos mínimos de reconstrucción. Unos aparatos, cuyas ventajas diagnósticas han disparado su uso en los últimos años creándose a su vez nuevas aplicaciones clínicas fuera de los servicios de radiodiagnóstico: unidades de hemodinamia, quirófanos, unidades de endoscopia, etc… Esta gran proliferación de equipos y campos de aplicación hace que la población sometida a este tipo de exploraciones sea elevada y vaya en aumento. Por ello, a pesar de que el riesgo individual que tiene asociado la TC es pequeño, el extenso número de individuos al que se aplica lo convierte en un riesgo apreciable que debe analizarse y tenerse en especial consideración.

Los equipos de TC emiten rayos X, que es radiación electromagnética de alta energía, cuya interacción con los organismos vivos puede dar lugar a efectos biológicos potencialmente dañinos. El estudio de su peligrosidad lo llevaremos a cabo a partir de la dosis efectiva que es la magnitud que cuantifica el riesgo global y se define como la dosis absorbida (energía absorbida por unidad de masa) multiplicada por unos factores característicos del tipo de radiación y de la diferente radiosensibilidad de los órganos y tejidos del cuerpo. La unidad de medición en el SI de la dosis absorbida es el Gray (Gy) y el de la dosis efectiva el Sievert (Sv).

Por lo que se refiere a los efectos biológicos sobre la materia viva, atendiendo a la naturaleza del daño que producen, se clasifican en deterministas y probabilísticos. Los efectos deterministas sólo aparecen a partir de una dosis umbral. Por encima de este valor un número muy importante de células muere o deja de dividirse, lo que provoca una lesión morfológica y funcional del órgano o tejido. Dado que las dosis umbrales son muy elevadas (1-2 Gy), no los tendremos en consideración en las exploraciones con TC (sólo aparecen en las prácticas de Fluoro-CT que implican escopia y tiempos mucho mayores). Por lo que se refiere a los efectos probabilísticos, carecen de un umbral de dosis y son fruto de las transformaciones de células no reparadas. La probabilidad de que se produzcan es proporcional a la dosis efectiva recibida y, por tanto, la manera de minimizar su aparición en las técnicas radiográficas consistirá en disminuir la dosis que se imparte al paciente.

En este punto, no obstante, cabe señalar que la proporcionalidad entre el aumento de efectos estocásticos y la dosis de radiación (por encima de la dosis de fondo natural) responde a un modelo denominado “lineal sin umbral” que se construye a partir de la extrapolación de los resultados obtenidos para personas sometidas a mayores dosis y tasas de dosis. A pesar de que no hay evidencias de efectos por debajo de los 100 mSv, la Comisión Internacional de Protección Radiológica estima que este modelo es el más práctico para gestionar el riesgo a la exposición a la radiación siendo acorde con el “principio de prevención” (UNESCO, 2005).

Las dosis recibidas por el paciente durante una exploración de TC se encuentran entre las más elevadas de todas las técnicas de radiodiagnóstico. Si a ello sumamos el incremento continuo en la frecuencia y complejidad de estas pruebas en los últimos años, tenemos un aumento de las dosis administradas a la población y un mayor riesgo de sufrir efectos biológicos probabilísticos (suponiendo el citado modelo «lineal sin umbral»). Es importante tener presente que, a diferencia de lo que piensan algunos radiólogos, se ha constatado en varios estudios que las dosis asociadas a los equipos TC multicorte (TCMC), tomógrafos con más de una corona de detectores, son mayores que las de los TC (monocorte). Esto es debido, entre otros factores, al traslado directo de los protocolos de los equipos TC, sin la debida optimización, a la facilidad de hacer exploraciones de mayor longitud en menos tiempo que en ocasiones invita a aumentar innecesariamente el campo radiado, al aumento de fases de las exploraciones con contraste, etc…

Con el fin de disminuir la aparición de efectos biológicos se deben seguir los principios de la protección radiológica (PR) que, en el caso del paciente, corresponden a la justificación de la ejecución de la prueba, la optimización de las dosis empleadas y el establecimiento de unos niveles de referencia de dosis.

JUSTIFICACIÓN

Una radiografía sólo está justificada si proporciona un beneficio neto frente al detrimento individual que puede causar. Esta valoración debe tener en cuenta las ventajas diagnósticas que supone así como el provecho que implica en la salud de las personas y la sociedad. En este proceso de justificación deben involucrarse tanto el médico prescriptor que solicita la prueba como el especialista en radiología clínica que la va a realizar o supervisar. Ambos valorarán la necesidad de la exploración contemplando la posibilidad de emplear pruebas alternativas que impliquen una dosis menor o que no utilicen radiaciones ionizantes. La decisión final, sin embargo, queda en manos del especialista en radiología clínica (RD 815/2001).

En lo que respecta a los exámenes que ya se llevan a cabo de forma justificada, deberán revisarse cada vez que se halle nueva información sobre su eficacia o sus consecuencias, o aparezcan pruebas alternativas de menor riesgo.

Para comparar la tecnología TC respecto a la radiología convencional y constatar la importancia de la adecuada selección del examen a practicar, en la tabla siguiente se indican las dosis efectivas para ambas técnicas. A pesar de que los valores puedan parecer elevados, hay que tener presente que las dosis anuales por radiación natural se hallan en el rango de 1 a 10 mSv.

El objetivo de este principio de PR es evitar todas las exposiciones a la radiación que sean innecesarias. Esto es de suma importancia en el paciente pediátrico cuyo riesgo relativo es mucho mayor que el de los adultos. Si representamos una gráfica, publicada por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP), con el porcentaje de riesgo de cáncer fatal en función de la edad y sexo, observamos el considerable aumento del porcentaje a medida que se reduce la edad en el momento de la exposición. No obstante, no debemos olvidar que la probabilidad de muerte por cáncer radioinducido es mucho menor a la debida al cáncer causado por otros factores

La solicitud de una exploración debe obtener un resultado que contribuya a modificar la conducta diagnóstico-terapéutica del médico o a confirmar el diagnóstico. Por desgracia no todo el monte es orégano y en algunos casos se expone a los pacientes a la radiación de forma innecesaria. Las principales causas de esta sobreexposición no justificada son las siguientes:

1. Repetición de pruebas efectuadas con anterioridad: Es fundamental conocer las radiografías existentes y averiguar si es necesaria la exploración. La facilidad de almacenar y enviar los resultados con la introducción de la radiología digital puede minimizar este problema.

2. Solicitud de excesivas pruebas complementarias que en algunos casos pueden proporcionar resultados irrelevantes o muy poco probables. Aquí también cabe apuntar que algunos pacientes se sienten más tranquilos si se les practican más exámenes. Tenemos que olvidar esta idea, un mayor número de pruebas no implica un mejor diagnóstico, sólo hay que hacer las necesarias.

3. Falta de toda la información clínica necesaria para analizar en profundidad qué se necesita buscar con las pruebas de diagnóstico. Antes de plantearse ningún tratamiento hay que disponer de todo el historial

4. Prescripción de exploraciones con una frecuencia mayor a la de la evolución de la enfermedad que, por tanto, no servirán para modificar el tratamiento.

5. Petición de pruebas inadecuadas por desconocimiento de las diferentes técnicas diagnósticas que pueden aplicarse. Se recomienda asesorarse con un especialista de radiología clínica sobre la prueba más idónea.

Para evitar estas malas prácticas es necesario que todas las Unidades Asistenciales de Radiodiagnóstico dispongan de los criterios de justificación de exploraciones radiológicas en su Programa de Garantía de Calidad. Para su elaboración se dispone de directrices como la publicación de la Comisión Europea «Protección Radiológica 118: Guía de indicaciones para la correcta solicitud de pruebas de diagnóstico por imagen».

En el caso de Hospitales o Clínicas, se recomienda informar sobre los criterios de justificación a todos los médicos que deriven pacientes al Servicio de Radiodiagnóstico, especialmente a los recién llegados y a los residentes. Así mismo, las sesiones clínicas son un buen marco para comunicarlos.

OPTIMIZACIÓN

La justificación de la exposición, como hemos visto, es fundamental pero no es suficiente. Para minimizar el riesgo también es necesario tomar medidas para optimizar las dosis impartidas de forma que sean lo más bajas posibles compatibles con la obtención de la información diagnóstica requerida. A este principio se le denomina ALARA (tan baja como sea razonablemente posible) por sus siglas en inglés (“As Low As Reasoneable Achievable).

Las dosis que implican las exploraciones de TC suponen el porcentaje mayoritario en las dosis asociadas a las exploraciones radiográficas. Sus valores vienen dados por las características técnicas de los equipos y por los parámetros de exploración. La optimización de estos parámetros es una tarea compleja, puesto que depende del tipo de aplicación, del tamaño del paciente y del modelo de tomógrafo. Como ayuda existen una serie de guías europeas y nacionales que recomiendan unos protocolos de partida para diferentes exploraciones:

Criterios de calidad en TC multi-corte

2004 – MSCT Quality Criteria – European Comission (inglés)
2004 – MSCT Pediatric Quality Criteria – European Comission (inglés)

Criterios de calidad en TC convencional (monocorte)

1999 – European Guidelines On Quality Criteria For Computed Tomography – European Commission – EUR 16262 (inglés)
1998 -Criteris de Qualitat Tècnica I Assistencial de Les Exploracions Amb Tomografía Computada Convencional – Agència d’Avaluació de Tecnología Mèdica – Servei Català de la Salut (catalán)

Otras organizaciones también disponen de protocolos para exploraciones de TC, tanto convencional como multi-corte:

http://www.multislice-ct.com (en inglés)
http://www.ctisus.com (en inglés)

NIVELES DE REFERENCIA

La Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP), en sus recomendaciones de 1990, establece que, para los procedimientos diagnósticos comunes, debería considerarse el uso de restricciones de dosis seleccionadas por la autoridad profesional o reguladora apropiada. Aconseja, también, cierta flexibilidad en su aplicación, a fin de permitir dosis más elevadas cuando así lo indique una fundada valoración clínica. La puesta en práctica de esta recomendación requiere el establecimiento de unos niveles de referencia de dosis impartida a paciente frente a los cuales se refrendarán los valores obtenidos en cada centro particular de diagnóstico.

Los niveles de referencia para diagnóstico (NRD) contribuyen a la optimización de la protección de los pacientes procurando evitar que sean expuestos a dosis innecesariamente altas. Su establecimiento se enmarca en el programa regular de garantía de calidad. De acuerdo con las recomendaciones de la ICRP 73, se entiende por NRD un nivel establecido para exámenes tipo de grupos de pacientes de talla estándar o maniquíes patrón. En el caso de que se superen de forma sistemática, se pasará a revisar el procedimiento y el equipo utilizado para adoptar, en caso necesario, medidas correctoras.

Para su determinación se han realizado estudios nacionales en varios países de las dosis asociadas a las diferentes exploraciones y se ha determinado el valor por debajo del cual se hallan el 75% de los centros. Se ha estimado que si el 75% de los centros pueden llevar a cabo exploraciones con una calidad adecuada con ese valor de dosis, el 25% restante puede corregir sus equipos y/o técnicas de exploración para reducirlas.

Cabe destacar que no se trata de límites de dosis que esté prohibido superar, sino de una herramienta de investigación para detectar niveles de dosis inusualmente altos y adoptar las medidas adecuadas para optimizarlos. Los valores de referencia no se aplican nunca sobre pacientes a nivel individual.

En el caso de que no se disponga de NRD para algunas exploraciones, se tomarán los valores iniciales como referencia para posteriores controles hasta que se definan unos valores de referencia.

Cada centro debe determinar sus niveles de dosis para cada tipo de examen como valores medios observados para muestras representativas de cada grupo de pacientes. Estas deben compararse con los niveles de referencia fijados a nivel nacional o internacional.

Algunos de los niveles de dosis de referencias aparecen en:

Guía Europea EUR 16262 – European guidelines on quality criteria for computed tomography
Guía sobre los niveles de referencia para diagnóstico (NRD) en las exposiciones médicas. CE PR 109
ICRP Publication 87: Computed Tomography dose management
Protocolo Español de Control de Calidad en Radiodiagnóstico. Revisión 2011

FORMACIÓN

La formación precisa y de calidad es el primer paso para alcanzar los principales objetivos que persigue la protección radiológica. Su importancia se ve reflejada en la legislación:

“Todo el personal implicado en la utilización de rayos X para fines diagnósticos o en radiología intervencionista, deberá tener una formación en protección radiológica adecuada a su nivel de responsabilidad, según lo previsto en el párrafo g) del apartado 1 del artículo 2.” Real Decreto 1976/1999

“los titulados que dirijan el funcionamiento de las instalaciones de rayos X con fines de diagnóstico médico y los operadores de los equipos que actúen bajo su supervisión deberán acreditar ante el CSN sus conocimientos, adiestramiento y experiencia en materia de protección radiológica.” Real Decreto 1085/2009

Por lo que se refiere a los trabajadores expuestos que trabajan en TC, se debería complementar la formación básica con formación específica de esta técnica tal y como marca la legislación. No obstante, como el texto no cita explícitamente la TC, en muchas ocasiones se obvia esta formación con la carencia que ello conlleva en el correcto uso de esta clase de equipos. “Cuando se instale un nuevo equipo o se implante una nueva técnica, se deberá dar una formación adicional previa al uso clínico. En estos programas deberá implicarse a los suministradores de los equipos.” Real Decreto 1976/1999

En resumen, si se respetan los procedimientos y las buenas prácticas, los beneficios que suponen para el diagnóstico las exploraciones de TC compensan con creces el riesgo que representan. Así pues, es imprescindible seguir trabajando en la justificación y optimización de esta técnica a partir de un mayor aprovechamiento de los documentos legales disponibles e incrementar la formación específica en TC.

REFERENCIAS

– Real Decreto 783/2001 Reglamento sobre Protección Sanitaria contra las Radiaciones Ionizantes, basado en la Directiva Europea 96/29/EURATOM

– Real Decreto 1085/2009 sobre instalación y utilización de aparatos de rayos x con fines de diagnóstico médico.

– Directiva 97/43/EURATOM relativa a la protección de la salud frente a los riesgos derivados de las radiaciones ionizantes en exposiciones médicas.

– Real Decreto 815/2001 sobre justificación del uso de las radiaciones ionizantes para la protección radiológica de las personas con ocasión de exposiciones médicas.

– Real Decreto 1132/1990 por el que se establecen medidas fundamentales de protección radiológica de las personas sometidas a exámenes y tratamientos médicos.

– Real Decreto 1976/1999 por el que se establecen los criterios de calidad en radiodiagnóstico.

– Guía Europea EUR 16262 – European guidelines on quality criteria for computed tomography

– Guía sobre los niveles de referencia para diagnóstico (NRD) en las exposiciones médicas. CE PR 109

– “Fundamentos de física Medica”. Volumen 2. Radiodiagnóstico: bases físicas, equipos y control de calidad. SEFM

– Material didáctico de A.C.P.R.O. S,L

Publicado en Física Médica, Rayos X | Etiquetado Rayos X, Tomografía computadorizada | 3 comentarios

The Fantastic Mr. Feynman (video en HD)

Publicado el 04/12/2013 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

Con motivo del vigésimo quinto aniversario de la muerte de Richard Feynman la BBC realizó un documental magnífico que profundiza en la vida y la carrera de este físico único y extraordinario a través de sus propias palabras y las de aquellos que mejor le conocieron.

Richard Feynman conquistaba con su gran atractivo personal. Era inteligente, irónico y divertido, aborrecía los honores y disfrutaba saliendo con sus amigos y tocando los bongos. Era un hombre apasionado por la ciencia con una curiosidad insaciable por el mundo que le rodeaba. Alguien que siempre necesitaba redescubrir las cosas en su propio lenguaje y a menudo, de varias maneras diferentes. Un físico con una creatividad excepcional, que tal y como apuntaba M.A. Vázquez-Mozo en esta entrada “no era simplemente un genio, sino lo que Mark Kac llamaba un mago: un mago de la Física.”

Sin más dilación, os dejo que disfrutéis de esta fantástica biografía que descubrí gracias a Gabriel (@gabriel_hgs), autor del blog Zemiorka, que siempre tiene perlas que ofrecer a aquellos que le seguimos.

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Radiografiando a Goya

Publicado el 29/11/2013 por Laura Morrón Ruiz de Gordejuela

“La condesa de Chinchón” de Francisco de Goya

Colaboración para el Cuaderno de Cultura Científica como Naukas

La mirada pensativa y tierna de María Teresa esperaba en el museo. Los sentimientos más íntimos de la joven Condesa de Chinchón latían en las pinceladas de Francisco de Goya. El retrato más delicado y hermoso del maestro iba a someterse a un completo estudio multidisciplinar que desvelaría sus secretos ocultos volviéndolo todavía más bello.

María Teresa de Borbón y Vallabriga, XV Condesa de Chinchón y Marquesa de Boadilla del Monte fue retratada por Goya en abril de 1800. Por aquel entonces, con 20 años, estaba embarazada de su primera hija, la infanta Carlota. Era la segunda vez que era inmortalizada por el pintor, quien la tenía en gran estima. El padre de la joven, el infante don Luis de Borbón y Farnesio, hijo de Felipe V, fue el primer mecenas del pintor. Como segundón, el infante fue destinado a la carrera eclesiástica siendo nombrado arzobispo de Toledo con tan solo ocho años. Llegó a ejercer como Primado de las Españas y arzobispo de Sevilla pero consciente de su falta de vocación religiosa, le comunicó su voluntad de renunciar a su hermanastro el rey Fernando VI, quien accedió a la propuesta que más tarde fue aceptada por el Papa.

En 1761 compró el Condado de Chinchón y, al expresar su deseo de contraer matrimonio, su hermano el rey Carlos III, quien había sucedido a Fernando VI, estableció en la Pragmática Sanción que, no pudiéndole proporcionar una esposa de su misma clase social, le permitiría casarse siempre que fuese con una mujer designada por él en matrimonio morganático, abandonase la corte y sus hijos quedasen excluidos de todo tipo de honores y distinciones, incluyendo la renuncia al apellido Borbón y a sus derechos sucesorios al trono. Con ello Carlos III aseguraba la sucesión para sus descendientes.

En 1776, Luis de Borbón contrajo matrimonio con María Teresa de Vallabriga y Rozas, hija de Luis de Vallabriga, mayordomo de Carlos III, y de María Josefa de Rozas y Melfort, tercera condesa de Castelblanco y tuvieron tres hijos: María Teresa, María Luisa y Luís María. Al morir el infante, los niños fueron separados de su madre y llevados al convento de San Clemente en Toledo, donde Luis María empezó su carrera religiosa.

El rey Carlos IV, al suceder a su padre, quiso reunir de nuevo a la familia y, a tal fin, le propuso a su prima María Teresa el matrimonio con don Manuel Godoy, Primer Ministro y Príncipe de la Paz. Estas nupcias celebradas en 1797, le proporcionaron la posibilidad de volver a la Corte y de recuperar el apellido Borbón con todos los honores que llevaba aparejado. Su madre fue reconocida como Infanta, recibiendo ella y sus futuras hijas la condecoración de la orden de María Luisa. Por otra parte, su hermano Luis María, en 1800, fue nombrado cardenal y Primado de España.

La pintura de doña María Teresa, se realizó en aquel momento y es una de las obras clave de la retratística de Goya. El Estado español lo adquirió por derecho de tanteo a los herederos de la condesa en el 2000. Su destino fue el Museo del Prado. Allí se le sometió a un minucioso análisis de sus características técnicas y de su estado de conservación. Una de las ciencias que cobró mayor relevancia en dicho estudio fue la física, que forma un gran equipo con la historia del arte.

“María Teresa de Vallabriga y Rozas” de Francisco de Goya

La física es una ciencia imprescindible en la datación, restauración, conservación y autentificación de las obras de arte mediante técnicas no invasivas. Los ensayos no destructivos E.N.D. se basan en principios físicos cuya aplicación permite elaborar un diagnóstico de la calidad del patrimonio artístico sin dañarlo.

De entre el abanico de pruebas existentes, centraremos el artículo en las técnicas radiográficas, que aportan información sobre las estructuras internas no visibles en la observación directa de las piezas. La imagen resultante se obtiene gracias a la propiedad de los rayos X y gamma de atravesar los objetos opacos a la luz y ser absorbidos, en mayor o menor proporción, según la naturaleza y el espesor del material que los atenúa. La distribución variable de la intensidad de radiación emergente es detectada por el sistema de imagen, analógico o digital, que da lugar a la radiografía. El efecto físico causante de la absorción diferencial de la radiación incidente es el Efecto Fotoeléctrico, cuyo descubrimiento le valió el Nobel de Física a Albert Einstein en 1921. Pero en la interacción de los rayos X y gamma con la materia, también se genera, por Efecto Compton, una radiación dispersa que disminuye la calidad de la imagen empeorando su contraste. Esta es, a su vez, la principal responsable de la irradiación del personal que lleva a cabo la práctica y debe tenerse en cuenta a la hora de implementar las medidas de protección radiológica.

Las dos fuentes que podemos emplear para producir los rayos X y los gamma en las técnicas radiográficas, se basan en principios físicos distintos. En el caso de los rayos X, se generan en equipos electrónicos formados, por tres componentes básicos: un generador, un tubo de rayos X y un sistema de obtención de la imagen. La energía necesaria para que funcionen los diferentes elementos viene suministrada por la red eléctrica. Por lo que se refiere a la radiación gamma, se emite cuando el núcleo atómico a través de un proceso espontáneo, sin consumo energético del exterior, evoluciona a un estado que posee o conducirá a una configuración más estable de menor energía.

La elección del tipo de radiación más adecuado para la realización del estudio debe llevarse a cabo valorando los diferentes aspectos limitativos de ambas alternativas. Un primer factor a tener en cuenta es su diferente naturaleza. En los tubos de rayos X se genera radiación continua, es decir, su representación en el dominio frecuencial, o espectro, comprende todas las frecuencias contenidas en un cierto intervalo. En cambio, en el caso de la radiación gamma, el espectro está compuesto únicamente por una o varias frecuencias discretas que corresponden a las diferencias entre los niveles energéticos inicial y final. Por tanto, cuando inciden los rayos X sobre un material los fotones de menor frecuencia (menor energía) son atenuados mientras que los más energéticos llegan a la imagen componiendo sus diferentes tonalidades. Por el contrario, el espectro discreto de la radiación gamma, hace que la absorción se convierta en un proceso de “pasa o no pasa” y su imagen radiográfica carezca del rango de grises de que dispone la de los rayos X. Otros factores prácticos que pueden inclinar la balanza a favor del uso de un tipo de radiación u otro son el consumo energético, la sencillez del manejo, el coste o el riesgo radiológico.

En el caso del radiografiado de las obras pictóricas se pueden utilizar indistintamente ambos tipos de radiación, pero son los rayos X los más profusamente empleados siempre que las piezas no tengan gran poder de absorción y se requieran haces incidentes más energéticos, en cuyo caso se recurre al empleo de rayos gamma.

La imagen radiográfica de un cuadro aporta datos sobre la técnica pictórica empleada que posibilitan la contextualización artística, social e histórica de la obra. Esta información es de gran importancia para determinar la manera de trabajar de un pintor, una escuela o una corriente artística. Esta aplicación también sirve para analizar el estado de la pintura, facilitando que, tras su cesión o préstamo, el propietario pueda cerciorarse de que no se ha deteriorado ni ha sido substituida por una falsificación. La imagen muestra los daños sufridos por la obra proporcionando herramientas para saber si son recientes o antiguos y decidir cuáles son los mejores métodos para subsanarlos.

En una obra pictórica se pueden identificar diferentes estratos constitutivos, que en el caso más complejo abarcan de atrás adelante: el soporte, la preparación e imprimación, el dibujo, la capa pictórica y la capa de protección. Todas estas capas pueden quedar registradas en una radiografía siempre que sean lo suficientemente absorbentes a los rayos X. Es por tanto, de gran importancia conocer los materiales artísticos empleados en los diferentes siglos y su capacidad de absorción a este tipo de radiación.

Los soportes más empleados son la tela, la madera y el metal. En el caso de la pintura sobre tela, la radiografía es el único método capaz de aportar información sobre la tela original cuando la obra está reentelada. Esto se debe a que, a diferencia del adhesivo tradicional de reentelado (la gacha), la capa de preparación es absorbente a los rayos X. Su imagen da a conocer el número de paños que constituyen el lienzo; el tipo de ligamento, su densidad y regularidad; la existencia de injertos, añadidos o costuras, e incluso la presencia de inscripciones y sellos situados en el reverso de la tela original que quedan ocultos por las forraciones. El bastidor de madera aparece registrado en la radiografía y puede clasificarse gracias al tipo de ensamble empleado en los travesaños.

Los soportes de madera, por su parte, encuentran en la técnica radiográfica, un método muy eficaz para determinar el periodo artístico y la escuela pictórica a la que pertenece la pintura. A tal fin son fundamentales las clases de uniones entre las tablas así como el tipo de madera elegido. El lienzo, por su parte, también contribuye a la datación. La imagen radiográfica pone de manifiesto si está hecho a mano o a máquina o si está fabricado con finos hilos o fibras más toscas. A parte, también muestra si ha habido adiciones y si estas corresponden al autor original, aspecto clave a la hora de valorar las pinturas más relevantes de autores clásicos.

Las radiaciones ionizantes también desvelan los secretos ocultos en la capa de preparación e imprimación. No sólo son capaces de informar sobre el instrumento con el que fue aplicada, sino que incluso pueden describir la dirección del brazo del artista y la mano que empleó para distribuirla. La desigual absorción de esta capa, debida a su espesor o a su composición, la convierte en una pieza clave para detectar añadidos, injertos y zonas no originales de la obra. El dibujo subyacente, situado después, anuncia la composición de la obra con mayor o menor detalle. Su imagen radiográfica nos da la posibilidad de acercarnos al proceso de ejecución y proponer hipótesis sobre el mismo. Una de ellas podría ser que el dibujo se hubiese trazado a dos manos como resultado de una colaboración entre maestro y aprendiz.

Finalmente, en el estudio de la capa pictórica es determinante el poder de absorción de los diferentes pigmentos. El análisis da a conocer aspectos tan personales y característicos de un pintor como son el gesto del trazo, el tipo de pincelada y los recursos artísticos utilizados para construir la escena. Se puede reconocer la técnica del autor y confirmar la autenticidad de la obra. A parte, el radiografiado también permite observar los cambios de composición conocidos como arrepentimientos o si se trata de un soporte que ya había sido pintado, en cuyo caso las dos imágenes aparecen superpuestas. La pintura escondida, cuyo valor artístico e histórico puede ser mayor que el de la visible, aparece ante nuestros ojos.

Radiografía del cuadro “María Teresa de Vallabriga y Rozas” de Francisco que muestra ambas pinturas subyacentes. Derecha: Lienzo en posición vertical. Izquierda: Lienzo invertido

María Teresa está acompañada. A la altura de sus hombros se pueden distinguir tres piernas vestidas con prendas masculinas. Para identificar a los dueños de dichas extremidades debemos girar el cuadro 180º y observar entre las faldas de la condesa. Allí aparece el rostro de los dos personajes masculinos. Su postura y la forma en la que están desplazados uno respecto al otro nos indica que no pertenecen a una misma escena. Parece que la condesa fue pintada en un lienzo que ya había sido utilizado con anterioridad en dos ocasiones.

Seguir leyendo en el Cuaderno de Cultura Científica

Publicado en Arte, Cultura científica, Rayos X | Etiquetado Arte, Protección Radiológica, Rayos X | 6 comentarios

Los Mundos de Brana

Desayuno con fotones

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¡Bienvenidos a Desayuno con Fotones!

Maria Goeppert-Mayer: La belleza de Göttingen

BIBLIOGRAFÍA

Premio Dardos para Los Mundos de Brana

United Sounds Of Cosmos: Rock, astronomía, poesía e imagen

Y LLEGA MULTIVERSO II. De la soleá de la Ciencia a la Física de la Inmortalidad

ENTREVISTA EN UNVERSO PARALELO

Gracias por este 2013

FALTA DE ATENCIÓN

Tributo a Carl Sagan (video)

Josep Comas i Solà, pionero de la astrofotografía

[Este artículo participa en la XLVII edición del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por el blog Pero eso es otra historia]

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