Tesis de Néstor Quintero sobre neutrinos abre paradigmas

El investigador propuso una serie de nuevos procesos de producción y desintegración de estas partículas para descifrar si tienen masa y cuáles serían los mecanismos de su generación

Los neutrinos son partículas elementales que en fechas recientes han cobrado especial relevancia para la comunidad internacional de físicos y astrofísicos debido a que podrían jugar un papel muy importante en la explicación a enigmas como la naturaleza de la materia y la energía oscura.


Por ello, Néstor Quintero Poveda, egresado de doctorado en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), formuló una teoría para identificar cómo es que esta partícula obtiene su materia, que eventualmente se convirtió en su tesis, Estudios de violación del número leptónico en procesos resonantes inducidos por un neutrino de Majorana, por la cual recibió el Premio Arturo Rosenblueth 2015.


Por mucho tiempo se pensó que la masa de los neutrinos era cero, pero una serie de experimentos que observaron el fenómeno de oscilaciones de estas partículas han determinado que sí tienen masa, aunque muy diminuta. Aún se ignora, sin embargo, cómo es el mecanismo por el cual la adquirieron, es decir, por qué son partículas masivas.


Un neutrino masivo es denominado de Dirac si su antipartícula es diferente de él, mientras que es llamado de Majorana si ésta coincide. Determinar si los neutrinos son partículas masivas de Dirac o de Majorana es uno de los temas de actualidad más importantes en la física de partículas y de mucha actividad experimental alrededor del mundo.


Quintero Poveda planteó una serie de procesos a fin de identificar si los neutrinos son partículas Majorana, y de ser así cuáles serían los mecanismos de generación de masa.


Este conocimiento –subrayó– podría ayudar (total o parcialmente) a entender mejor parte del universo, como el hecho de la asimetría materia-antimateria, o conocer la naturaleza de la llamada materia oscura.


Lo que nosotros propusimos en la tesis fue una serie de nuevos procesos de producción y desintegración de neutrinos para descifrar si se trata de partículas Majorana. Lo relevante es que la búsqueda de estos procesos está al alcance de diferentes experimentos actuales en la frontera de la alta intensidad, tales como el experimento LHCb (en el Gran Colisionador de Hadrones), o bien en el proyecto japonés Belle II (que espera empezar a tomar datos a partir de 2016), comentó el investigador de origen colombiano.


La propuesta planteada por Quintero Poveda podrá emplearse a corto plazo a través de los proyectos que investigadores del Cinvestav realizan en el experimento japonés Belle II, por lo que puede referirse a su investigación como teórica con aplicaciones prácticas.


De comprobarse su hipótesis, podría contribuir a la generación de nuevos paradigmas para la ciencia moderna. Así fue calificada por funcionarios de la institución, por lo que fue merecedor del Premio Arturo Rosenblueth 2015 en la categoría de ciencias exactas y naturales.


La tesis fue dirigida por Gabriel López Castro, investigador de departamento de física del Cinvestav en el grupo de Física de Altas Energías, quien desde 2009 trabajó con Quintero Poveda en torno al estudio de los neutrinos.
Actualmente Quintero Poveda es profesor de la Universidad de Tolima, en Colombia, y entre sus metas está fortalecer el estudio de la física entre los nuevos investigadores de su país, además de mantener la colaboración con investigadores mexicanos.

Máxima expectación ante una posible señal de ondas gravitacionales

La última gran predicción de Albert Einstein sobre el universo puede estar a punto de confirmarse. Esa al menos es la sensación entre buena parte de la comunidad científica especializada en ondas gravitacionales, curvas en el espacio-tiempo generadas por los fenómenos más violentos del cosmos. Su existencia es una consecuencia natural de la teoría general de la relatividad y así lo explicó Einstein en 1916. Un siglo después, nadie ha conseguido demostrar que tenía razón (ni tampoco lo contrario).


En un tuit enviado ayer, el físico teórico Lawrence Krauss, de la Universidad Estatal de Arizona, anunció que las ondas gravitacionales habrían sido captadas por primera vez por el experimento LIGO, en EE UU. "Mi rumor sobre LIGO ha sido confirmado por fuentes independientes", escribió el científico, que no forma parte de la colaboración entre universidades y centros investigación a cargo de este megaproyecto de la física.


La predicción de Krauss no tiene confirmación oficial. Sin embargo la comunidad científica lleva esperando un anuncio como este desde hace meses. Esto se debe en gran parte a que LIGO ha aumentado recientemente su sensibilidad.


En juego está uno de los hallazgos más importantes que pueden hacerse en física. Los astrónomos, la humanidad, ganaría un sentido más para observar el cosmos gracias a estas ondas. Hasta ahora nuestra única guía en el cosmos ha sido la luz. Las ondas de gravedad permitirían escuchar al universo por primera vez y lograrlo bien merece un Premio Nobel.


Las ondas gravitacionales son resultado de los mayores cataclismos del universo, por ejemplo la colisión de dos agujeros negros. Hasta ahora estos eventos han sucedido tan lejos que las ondas que producen, muy atenuadas, son indetectables cuando llegan a la Tierra. Hace unas semanas, Kip Thorne, experto en agujeros negros y uno de los padres de LIGO, explicó a Materia por qué hay tantas expectativas puestas en este experimento. "Estos detectores [...] son tan sensibles que pueden captar un choque de agujeros negros a 1.000 millones de años luz de la Tierra, es decir, un décimo de la distancia hasta el límite del universo observable", y añadía: "Si tenemos suerte, captaremos algo en la primera búsqueda". Esa primera tanda de observaciones termina precisamente hoy.


LIGO es una tela de araña de tecnología punta. Sus hilos son de luz láser y recorren los más de 3.000 kilómetros que hay entre sus dos detectores, uno en el estado de Washington y el otro en Luisiana. Si las ondas gravitacionales atraviesan la zona de observación, el haz de luz modificaría ligeramente su posición, lo que permitiría detectarlas. El pasado septiembre el experimento comenzó a tomar datos después de una importante renovación para aumentar su sensibilidad. Tenía previsto parar en diciembre, pero algo hizo que sus responsables lo hayan mantenido en marcha. Y lo han hecho justo hasta hoy, cuando oficialmente termina la recogida de datos en este primer run, o tanda de observaciones.


El rumor de Krauss no puede ser más oportuno, pero, por ahora, no es más que eso. Gabriela González, investigadora de la Universidad Estatal de Luisiana y portavoz de LIGO, ha dicho que la recogida de datos aún está en marcha y que por ahora no hay ningún descubrimiento que anunciar. "Nos lleva tiempo analizar, interpretar y revisar los resultados", ha dicho en declaraciones a The Guardian.


El equipo lleva analizando sus datos desde septiembre y aún está en esa tarea. Si hay cualquier resultado positivo lo enviarán a una revista científica para que sea analizado por expertos independientes y solo después se haría un anuncio público. Todo esto puede llevar hasta seis meses, según fuentes de LIGO.


La cautela es preceptiva porque las ondas gravitacionales ya protagonizaron el mayor fiasco científico de los últimos años. Sucedió en marzo de 2014, cuando una colaboración científica liderada desde EE UU anunció sin datos suficientes el descubrimiento de ondas gravitacionales primordiales, en este caso causadas por el Big Bang que dio comienzo al universo. El hallazgo no resistió la revisión científica y ha quedado en suspenso.


El LIGO tiene previsto hacer reformas para comenzar una nueva tanda de observaciones en junio, con una sensibilidad aún mayor. Y en esa ronda se le unirá VIRGO, el observatorio europeo que también ha sido mejorado para la ocasión. De ahí que muchos expertos confíen en que este año se escuche por primera vez el sonido del universo que predijo Einstein hace 100 años

"Si caes en un agujero negro es posible que sobrevivas"

Kip Thorne (Logan, EE UU, 1940) es uno de los mayores expertos mundiales en agujeros negros. Últimamente también se ha convertido en una estrella de la divulgación como asesor de Interstellar, la película que plantea una expedición humana a un agujero de gusano, seguida de una caída en un agujero negro, seguida de un viaje hacia la quinta dimensión. La semana pasada, este físico teórico del Instituto Tecnológico de California acudió a Londres para la presentación de la medalla Stephen Hawking, impulsada por el Festival Starmus. Después de la ceremonia, el físico explicó a Materia sus próximos proyectos.

Pregunta. ¿Por qué cree que los agujeros negros son tan atractivos para la gente?

Respuesta. Bueno, son misteriosos, son extraños, llevan la marca personal de Stephen Hawking... Para los científicos, son únicos. Aunque se crearon por la implosión de una estrella, la materia desaparece en la singularidad en el centro del agujero negro. Por eso están hechos solo de tiempo y espacio curvos, no tienen materia, son completamente diferentes de ti y de mí.

P. Para Interstellar hizo cálculos reales de qué sucede si caes en un agujero negro. ¿Qué es lo más interesante que descubrió?

R. Lo más excitante fue ver cuál sería el aspecto de Gargantúa, el agujero negro. Es maravillosa, con ese halo alrededor y el disco que lo cruza. Otra cosa muy interesante es cuando Cooper [Matthew McConaughey] entra en el agujero negro. En ese momento dice: estoy cruzando el horizonte de sucesos [el punto de no retorno en un agujero negro]. Claro, nada escapa de un agujero negro, ni siquiera la luz, por lo que de frente no verías nada, pero, si miras atrás y ya estás dentro de él, sí verías el universo exterior. Y es una imagen maravillosa en la que el disco de gas caliente en torno al agujero negro es un anillo en el cielo que contiene al universo.

P. ¿Y qué pasa después?

R. Pues sabemos que hay tres singularidades diferentes dentro de un agujero negro. Una singularidad es un punto en el que la curvatura del espacio-tiempo se hace infinitamente fuerte. Hay una singularidad descubierta por tres físicos teóricos rusos alrededor de 1970. Si caes en esa, estás totalmente destruido, te haces trizas de forma caótica y salvaje. Una segunda singularidad está hecha de todas las cosas que caen al agujero negro después de ti. Este material cae durante miles de millones de años, pero el tiempo va tan lento dentro de un agujero negro que todo ese material se te cae encima en una fracción de segundo, como si fuera una plancha. No me gustaría que eso me pasase. Cooper encuentra la tercera singularidad, que es la más débil de todas. Esta singularidad la causa todo lo que cayó al agujero negro antes que tú. Una fracción pequeña de todo ese material rebotará como si fuera una piedra que da saltos sobre el agua de un estanque. Esa pequeña fracción de toda la materia que cayó al agujero negro sale despedida y saca con él a Cooper en una fracción de segundo. Así que hay una posibilidad de que sobrevivas a un agujero negro.

P. ¿Qué será lo siguiente para usted en este campo?

R. Stephen Hawking, Lynda Obst, una productora de Hollywood, y yo, hemos escrito nueve borradores de una nueva película. Es muy diferente de Interstellar. Estamos empezando a hablar con posibles guionistas y estudios sobre ella. Es aún en un momento inicial del proyecto

P. ¿De qué tratará?

R. Algo que aprendí de Christopher Nolan es que no dices nada a la gente sobre una película antes de tiempo. Vas filtrando la información en el momento adecuado para aumentar la expectación, así que por ahora solo puedo decir esto. Y que tendrá física interesante.

P. ¿Cuál es el próximo gran reto en la física de los agujeros negros?

R. Hay algo que nunca hemos visto: cómo se comportan dos agujeros negros que chocan y crean una tormenta en el espacio-tiempo. La colisión hace que, por un breve periodo, el paso del tiempo acelere, desacelere, vuelva a acelerar... todo de una forma salvaje, caótica. Esto deforma el espacio en una dirección y otra, que gire en el sentido de las agujas del reloj y después al revés, crea vórtices que curvan el espacio y que luchan unos con otros. Hemos visto esto muy recientemente en simulaciones por ordenador y empezamos a entender cómo se comporta una tormenta en la que el tiempo y el espacio oscilan de forma salvaje. Nunca lo hemos observado, pero lo vamos a hacer muy pronto.

P. ¿Cómo?

R. Cuando estos agujeros negros chocan crean ondas en el tejido del espacio-tiempo que se llaman ondas gravitacionales. Estas nos darán suficiente información como para ir hacia atrás en el tiempo partiendo de la onda que vemos y las simulaciones y probar si estas predicen de forma correcta lo que está pasando.

P. ¿Cuándo esperan captarlas?

R. Para hacerlo hemos construido los detectores LIGO. El equipo comenzó su primera tanda de búsquedas de ondas gravitacionales con los detectores avanzados en septiembre de 2015 y seguirá haciéndolo hasta enero de 2016. Estos detectores, incluso en la primera búsqueda, son tan sensibles que pueden captar un choque de agujeros negros a 1.000 millones de años luz de la Tierra, es decir, un décimo de la distancia hasta el límite del universo observable. Si tenemos suerte, captaremos algo en la primera búsqueda.

P. ¿Cuál es la próxima gran frontera de la física?

R. Entender las leyes de la gravedad cuántica que derivan de combinar la Relatividad General con la física cuántica. No entendemos esas leyes bien, podría ser alguna variante de la teoría de cuerdas o la teoría M. Si tuviera que hacer una predicción diría que ese es el camino por el que iremos. Una vez entendamos esas leyes nos contarán de una forma muy clara el nacimiento del universo, qué pasa en la singularidad dentro de un agujero negro y si es posible retroceder en el tiempo.

P. ¿Cree que eso abrirá los viajes en el tiempo?

R. Abrirá una puerta a los viajes en el tiempo... o la cerrará [risas].

P. En uno de sus libros especulaba que si la humanidad quiere sobrevivir debería irse a un agujero negro ¿Cree que es es nuestro futuro?

R. Hará falta mucho tiempo hasta que los humanos podamos explorar un agujero negro. Pero es verdad que en el giro de un agujero negro hay una enorme cantidad de energía rotacional que la naturaleza extrae para producir los gigantes brotes que salen de los núcleos de las galaxias. Los humanos de una civilización avanzada podrían usarlos como una descomunal fuente de energía mucho más potente que la fusión nuclear que sucede en el interior de las estrellas.

P. ¿Piensa que hay otras formas de vida inteligente en el universo?

R. Es muy probable que haya vida inteligente en el universo, civilizaciones más avanzadas que las nuestras. Pero las distancias entre las estrellas son tan enormes que el viaje interestelar es cada vez más difícil. Dudo mucho que otra civilización haya visitado la Tierra, pero creo que es muy probable que nos comuniquemos con ellos algún día, quizás antes de que yo muera, quizás no. Buscar señales de civilizaciones extraterrestres es una de los empeños científicos más importantes que hay.

P. ¿Qué fue lo más importante que nos dejó Albert Einstein, de cuya Relatividad General se cumplen ahora 100 años?

R. Nos dio una ley que controla las leyes de la naturaleza. Es el principio de relatividad, que dice que sean cuales sean las leyes de la naturaleza, tienen que ser la mismas vistas por cualquier persona en cualquier lugar del universo si se están moviendo libremente. Creo que ese puede ser el mayor logro intelectual de todos los tiempos.

Varía velocidad de rotación de la Tierra: ¿Los días y las noches duran lo mismo?

La versión de que la velocidad de rotación de la Tierra ha aumentado y, por consiguiente, se han acortado los días ha generado discusiones entre los especialistas. Mientras algunos insisten en que cada jornada tiene varias horas menos, otros refutan esa hipótesis y explican que cambios de tal envergadura habrían sido notados por todo el mundo.


De acuerdo con un estudio denominado Resonancia Schumann, que trata sobre la metafísica cuántica y la astrofísica metacuántica, desde 1980 la velocidad de rotación de nuestro planeta ha aumentado, por lo que los días habrían perdido ocho horas y solo durarían 16.


Según la teoría, este cambio encontraría su razón en las catástrofes climáticas.


No obstante, otros especialistas rechazaron esta hipótesis. Uno de ellos es el astrónomo Víctor Vera, de la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad de San Marcos (Perú), quien explicó que "para que el tiempo varíe es necesario que la velocidad de la luz cambie", publicó 'El Comercio', y agregó que "no se ha podido comprobar que la velocidad de la luz haya sufrido una variación en el tiempo cósmico".


"Todo sigue normal a escala cósmica. La variación de la duración del día tendría implicancias increíbles. Amanecería a las tres de la tarde, por ejemplo, y los telescopios tendrían que recalibrarse", siguió, para concluir que "si hubiera habido esta disminución tan drástica" lo hubieran notado "todos".


(Con información de Russia Today)

Miércoles, 07 Octubre 2015 06:18

Esas partículas que llueven del Cosmos

Esas partículas que llueven del Cosmos

Un científico japonés y otro canadiense recibieron el galardón por descubrir que los neutrinos tienen masa y, con ello, revolucionan la física de las partículas subatómicas. Su hallazgo cambió lo que se sabía del comportamiento más íntimo de la materia.

 

¿Puede algo atravesar el cuerpo humano sin que la persona se dé cuenta? ¿Puede incluso ser atravesado billones y billones de veces, a toda hora y en todo momento? La respuesta la tiene la física y es sí: los neutrinos, esas partículas más pequeñas que el átomo, que de manera permanente llueven sobre la Tierra y traspasan todo lo que se les cruza. No sólo a las personas, sino también todo lo que los rodea, hasta el planeta mismo. Son las partículas más misteriosas del Universo, porque después de atravesarlo todo no dejan rastros. Y son tan livianas y veloces que siempre se creyó que no tenían masa. Error. Dos científicos demostraron que sí la tienen y eso cambió el modo de entender y explicar el mundo subatómico. Esos dos investigadores, uno japonés y el otro canadiense, ganaron ayer el Premio Nobel de Física.


Takaaki Kajita, el japonés, y Arthur B. McDonald, el canadiense, descubrieron en realidad que los neutrinos tienen oscilaciones, lo que demuestra que estas partículas elementales de la materia tienen masa, contra lo que se supuso durante décadas.


La Real Academia de las Ciencias Sueca dijo al presentar su fallo que esos estudios "cambiaron nuestro conocimiento del comportamiento más íntimo de la materia y pueden ser cruciales para entender el Universo". El Nobel distinguió a ambos por sus "contribuciones clave a los experimentos que demostraron que los neutrinos cambian su identidad", lo que exige que estas partículas tengan masa.


Primero lo primero. ¿De dónde salen los neutrinos? Una parte de ellos se forma en la atmósfera terrestre por la radiación cósmica. Otra se produce en las reacciones nucleares dentro del Sol. Justamente, el equipo japonés se dedicó a capturar neutrinos creados en las reacciones entre rayos cósmicos y la atmósfera de la Tierra; el otro, atrapando los procedentes del Sol.


La existencia de los neutrinos, las partículas más numerosas en el Universo, fue sugerida por el austriaco Wolfgang Pauli en 1930, aunque fue el italiano Enrico Fermi quien ocho años después elaboró una teoría y bautizó el nuevo término. Pero no fueron descubiertos hasta un cuarto de siglo después por dos físicos estadounidenses, Frederick Reines y Clyde Cowan. Desde la década de 1960 la ciencia había calculado de forma teórica el número de neutrinos, pero al realizar mediciones en la Tierra descubrieron que dos tercios habían desaparecido.


A la Tierra llegan unos 60.000 millones de neutrinos por centímetro cuadrado cada segundo. Durante décadas, el "modelo estándar" de la física de las partículas entendía que al llegar a la Tierra los neutrinos desaparecían sin explicación posible. Eso porque no se los podía detectar.


Lo que Kajita y McDonald descubrieron es que no desaparecen, sino que cambian, sufren una metamorfosis. Y el hecho de que sufran esa mutación implica que tengan masa.


Kajita descubrió que los neutrinos de la atmósfera pasaban de una identidad a otra en su camino hacia el detector Super-Kamiokande, un impresionante observatorio de neutrinos japonés. Al mismo tiempo, un grupo de investigadores canadienses liderado por McDonald demostraba que los neutrinos del Sol no desaparecían en su camino hacia la Tierra y que podían ser captados con una identidad diferente al llegar al Observatorio de Neutrinos de Sudbury, localizado en Ontario.


Situado en una mina de zinc a 250 kilómetros de Tokio, el gigantesco detector Super-Kamiokande comenzó a operar en 1996, y tres años más tarde lo hizo el Sudbury Neutrino Observatory (SNO) de Ontario (Canadá) en el interior de un yacimiento de níquel.


En el Super-Kamiokande, construido a mil metros de profundidad y que consiste en un tanque con 50.000 toneladas de agua, el equipo de Kajita observó que aunque la mayoría de los neutrinos atravesaba el tanque, algunos chocaban con un núcleo atómico o un electrón. En esas colisiones se creaban partículas con carga y, alrededor de ellas, se generaban destellos débiles de luz azul, la denominada radiación de Cherenkov, que se produce cuando una partícula viaja más rápido que la velocidad de la luz y cuya forma e intensidad revela la procedencia y el tipo de neutrino que la causa.


El detector japonés atrapaba neutrinos muónicos de la atmósfera y los que lo golpeaban por debajo tras atravesar el globo terráqueo, y dado que la Tierra no supone un obstáculo considerable para ellos, debería haber igual número de neutrinos en ambas direcciones.


Las observaciones revelaron, sin embargo, que los primeros eran más numerosos, lo que apuntaba a que los otros deberían sufrir un cambio de identidad para convertirse en neutrinos tauónicos, aunque su paso no podía ser registrado por el detector.


La pieza decisiva del enigma llegó del SNO, que en un tanque con mil toneladas de agua pesada realizaba mediciones de neutrinos procedentes del Sol, donde los procesos nucleares sólo dan lugar al tercer tipo de estas partículas, los neutrinos electrónicos.


De esos 60.000 millones de neutrinos por centímetro cuadrado que cada segundo bombardean la Tierra, el SNO capturó tres millones por día en sus dos primeros años operativo, un tercio del número esperado: los otros dos habían debido cambiar de identidad en el camino. Esas oscilaciones son las que prueban que los neutrinos tienen masa, aunque no se sabe cuál es.


¿Y qué cambia que los neutrinos tengan masa? Probablemente para el lector, nada. Para los científicos dedicados al tema, todo. El modelo estándar que hasta ese momento describía a la perfeccción el mundo subatómico de la física de las partículas dejó de explicarlo todo.


Pero antes de poder desarrollar por completo teorías que superen ese modelo hará falta averiguar más detalles sobre la naturaleza de los neutrinos, como cuál es su masa o por qué son tan diferentes de otras partículas elementales.


Lo único seguro por ahora son los indicios de que hay una nueva física para el Universo que aún debe descubrirse. He ahí lo fascinante para los investigadores. Tan fascinante que mereció el Premio Nobel.


Neutrinos, los camaleones del universo


Por Ignacio Mártil

Catedrático de Electrónica. Universidad Complutense de Madrid, miembro de econoNuestra


El Premio Nobel de Física de este año ha sido concedido al científico japonés Takaaki Kajita y al canadiense Arthur McDonald por sus estudios fundamentales sobre las propiedades de los neutrinos. A continuación describiré muy resumidamente las razones por las que la Real Academia de Ciencias de Suecia se lo ha concedido a ambos. El lector interesado en conocer con más detalle los argumentos, lo puede consultar en este enlace, donde encontrará -en inglés- un artículo publicado por la Academia sueca en el que se hace una descripción más detallada del trabajo realizado por ambos científicos.


1. ¿Qué son los neutrinos y cuáles son sus propiedades?

Los neutrinos son unas partículas elementales cuyas propiedades los hacen realmente singulares. Nuestro mundo está literalmente repleto de neutrinos. Miles de millones de neutrinos atraviesan nuestros cuerpos cada instante, aunque no podemos verlos ni sentirlos dado que tienen una masa extraordinariamente pequeña y no tienen carga eléctrica, por lo que apenas interaccionan con la materia ordinaria de la que estamos hechos los seres vivos. Algunos fueron creados en el comienzo del universo, en el Big Bang, otros se crean continuamente en diversos procesos que tienen lugar en el interior de la Tierra, en la explosión de supernovas, en la muerte de estrellas supermasivas, etc. La mayoría de los que llegan a la Tierra se originan en las reacciones nucleares que ocurren en el interior del Sol.


El neutrino es la segunda partícula más abundante en el Universo, sólo superado por el fotón, la partícula responsable de la luz. Sin embargo, durante mucho tiempo no se supo de su existencia. Fue predicha teóricamente en 1930 por Wolfang Pauli, pero llegó incluso a dudar de su existencia; se dice que a propósito de su teoría llegó a comentar: "he hecho una cosa terrible, he postulado la existencia de una partícula que no puede ser detectada". Poco tiempo después, el físico italiano Enrico Fermi desarrolló una teoría que contemplaba la existencia de esa partícula, a la que se denominó desde entonces neutrino.


Hizo falta un cuarto de siglo para que el neutrino fuera descubierto experimentalmente. Esto sucedió en la década de los años 50 del siglo pasado, cuando los neutrinos empezaron a producirse en grandes cantidades en los reactores nucleares que habían comenzado a funcionar en aquellos tiempos. En junio de 1956, dos físicos estadounidenses, Frederick Reines y Clyde Cowan enviaron un telegrama a Wolfgang Pauli indicándole que los neutrinos habían dejado huellas en sus detectores. Este hallazgo mostró que el fantasmal neutrino (se le llegó a conocer como la partícula Poltergeist) era una partícula real.


2. ¿Cuáles son las razones para la concesión del Premio Nobel?


El premio Nobel reconoce un descubrimiento que resuelve un rompecabezas originado por los neutrinos que ha tenido desconcertada a la comunidad científica durante mucho tiempo. En efecto, desde la década de 1960, los científicos habían calculado teóricamente el número de neutrinos que se crean en las reacciones nucleares que ocurren en el interior del Sol, pero al realizar mediciones en la Tierra, cerca del 60% de la cantidad calculada no aparecía en los detectores. Tras innumerables suposiciones, se llegó a postular que los neutrinos cambian de identidad durante su movimiento (en la terminología científica, sufren una oscilación). Queda fuera del alcance de este artículo detallar las razones de esta mutación, que sólo puede explicarse acudiendo a conceptos fundamentales de la Mecánica Cuántica.


Una explicación muy simplificada del fenómeno es la siguiente: de acuerdo con el Modelo Estándar de física de partículas, hay tres tipos de neutrinos: el neutrino electrónico, el neutrino muónico y el neutrino tauónico. En el Sol únicamente se producen neutrinos electrónicos; estos, en su viaje a la Tierra, sufren la mutación a neutrinos muónicos y tauónicos, de manera que en los detectores instalados en la Tierra sólo se detecta un tercio de los neutrinos electrónicos "fabricados" por el Sol, correspondiendo el resto a los neutrinos de los otros dos tipos. Análogamente sucede con los neutrinos producidos por otras fuentes, como las reacciones que ocurren por la interacción de la radiación cósmica con la atmósfera, en las que se crean neutrinos que también experimentan ese cambio.


Las especulaciones sobre el cambio de identidad de los neutrinos trajeron de cabeza a la comunidad científica hasta que se pudieron construir grandes detectores donde poder realizar medidas muy precisas de las propiedades de estas partículas. En efecto, dos grandes instalaciones científicas han perseguido a los neutrinos durante años. Por una parte, el detector "Super-Kamiokande", instalado en el interior de en una mina subterránea de zinc a 250 kilómetros al noroeste de Tokio, detector que comenzó a funcionar en 1996. Un par de años después, en 1998, Takaaki Kajita presentó un descubrimiento mediante el que demostraba que los neutrinos provenientes de la radiación cósmica parecen someterse al cambio indicado.

Por otra parte y de manera totalmente independiente, el detector "Sudbury Neutrino Observatory" fue construido en el interior de una mina de níquel en Ontario, comenzando sus observaciones en 1999. En 2001, el grupo de investigación dirigido por Arthur B. McDonald demostró a su vez que los neutrinos provenientes del Sol también cambian de identidad.


De este modo y por separado, ambos equipos científicos pudieron esclarecer la naturaleza camaleónica del neutrino, el descubrimiento que ha merecido ahora el Premio Nobel de Física de este año. Una conclusión trascendental de ambos experimentos es que para que los neutrinos puedan realizar esa transmutación de un tipo en alguno de los otros dos, deben tener masa, al contrario de lo que se creyó durante muchos años. Tal y como dice la Academia sueca en la justificación de la concesión del premio, este hallazgo "Es de importancia revolucionaria para la física de partículas y para nuestra comprensión del universo"


Ambos detectores son instalaciones científicas enormes, cuyo funcionamiento sólo es posible gracias a la colaboración de multitud de científicos, ingenieros, informáticos, técnicos de diversas profesiones, etc. Como con muchos otros descubrimientos que afectan a la comprensión de las propiedades esenciales de la materia, de que esta hecho el universo y de que estamos hechos nosotros, la utilidad de este descubrimiento no es directa, evidente ni inmediata. Pero no cabe la menor duda de que encontrará infinidad de campos de utilidad. No hay más que recordar que la WWW nació en otro detector de partículas, el "Large Hadron Collider", acerca de lo que escribí recientemente en este mismo blog.

El CERN presenta la imagen más nítida del bosón de Higgs

Según la institución, las mediciones combinadas de los equipos de los detectores ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han permitido desvelar nuevos detalles sobre cómo se produce y se desintegra el bosón, además de determinar cómo interactúa con otras partículas.


El CERN ha anunciado en la Conferencia LHCP 2015, que se celebra estos días en San Petersburgo (Rusia), los resultados de las mediciones combinadas de los detectores ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). El organismo de investigación ha indicado en un comunicado que los datos recogidos durante 2011 y 2012 por los equipos de los detectores ATLAS y CMS del LHC han dibujado la imagen más nítida de la partícula descubierta hace tres años.

En concreto, los nuevos resultados "ofrecen una mayor precisión sobre la producción y desintegración del bosón. También arrojan luz sobre la forma en la que interactúa con otras partículas", indica la institución.


"Todas las propiedades medidas concuerdan con las predicciones del modelo estándar y se convertirán en la referencia para nuevos análisis en los próximos meses, lo que permitirá la investigación de nuevos fenómenos de la física", añade el CERN.

Los nuevos hallazgos suponen un nuevo avance tras las mejores medidas del bosón, publicadas el pasado mes de mayo, fruto también de la colaboración entre ATLAS y CMS.


El modelo estándar, a prueba


"El bosón de Higgs es una herramienta fantástica para poner a prueba el modelo estándar de la física de partículas y estudiar el mecanismo Brout-Englert-Higgs que da masa a las partículas", ha señalado el director general del CERN, Rolf Heuer.

De acuerdo con el modelo estándar, en el momento en que se produce el bosón, en un 58% de los casos debe desintegrarse de forma inmediata en un quark b y su antipartícula. Los experimentos ATLAS y CMS han podido determinar con una precisión inédita las frecuencias de las desintegraciones más comunes.

El CERN añade que las medidas de precisión de las tasas de desintegración son de vital importancia, ya que están directamente vinculadas a la fuerza de la interacción del bosón de Higgs con otras partículas elementales, así como con sus masas.

"El estudio de su desintegración es esencial para determinar la naturaleza del bosón. Cualquier desviación en las velocidades medidas en comparación con las predichas por el modelo estándar podría poner en tela de juicio el mecanismo Brout-Englert-Higgs y, posiblemente, abrir la puerta a una nueva física más allá del modelo estándar", destaca el CERN.

Miércoles, 05 Agosto 2015 08:39

El mundo de las lógicas no–clásicas

El mundo de las lógicas no–clásicas

Las lógicas no–clásicas, dicho de manera general, introducen otros mundos. Todo el trabajo en complejidad y en lógicas no–clásicas no es otro que mostrarle a gente que vive el mundo en el día a día que otros mundos son posibles, e incluso necesarios.

 

Las lógicas no–clásicas están conformadas por un grupo que incluye a la lógica modal, la lógica multimodal, la lógica de contrafácticos, la lógica libre, la lógica abductiva, la lógica de fibras, la lógica híbrida, la lógica deóntica, la lógica de la demostrabilidad, la lógica condicional, la lógica alética (o de la verdad), la lógica doxástica (o de la opinión), la lógica epistémica, la lógica dinámica, la lógica del tiempo, la lógica difusa, la lógica polivalente, la lógica cuántica, la lógica paraconsistente, la lógica de la interpretación, la lógica de probabilidades, entre otras. La lista aquí no pretende ser exhaustiva, pero se trata de un capítulo apasionante del conocimiento reciente y en continuo crecimiento y desarrollo.


De manera general, las lógicas no–clásicas niegan el principio de tercero excluido; o bien, no se preocupan por el principio de contradicción, no pretenden resolver las contradicciones a como de lugar (como es el caso, por ejemplo, de la llamada lógica dialéctica, de origen hegeliano o marxista); hay lógicas que son esencialmente relativistas, en el sentido preciso de la teoría de la relatividad de Einstein, y hay lógicas también —como la de contrafácticos—, que a fin de comprender mejor, y no por vía de inferencias directas, se dan a la tarea de negar los hechos mismos y considerar, en el mejor ejemplo de una variación imaginaria, qué habría sucedido si la negación de los hechos hubiera sido efectivamente real. Con ello, se trata de lógicas de mundos posibles y no ya únicamente del mundo real, ahí afuera/al frente. Hay lógicas que se ocupan de establecer si lo que sabemos del universo microscópico se corresponde o no con lo que sabemos del universo macroscópico. Esto, para las ciencias sociales, es fundamental, dado que la casi totalidad de los fenómenos de que se ocupan las ciencias sociales y humanas son esencialmente macroscópicos. A la fecha, las ciencias sociales prácticamente son ciegas, sordas y mudas ante el universo microscópico, que, para decirlo de manera genérica, es el universo cuántico (y subcuántico).


De la misma manera, hay lógicas no–clásicas que reconocen abiertamente el papel del tiempo y saben así que el tiempo altera el valor de verdad o de falsedad de una proposición o un enunciado. Esto es, que es imposible hacer ciencia al margen del tiempo o considerándolo, acaso, como una variable (más). Existen, asimismo, lógicas no–clásicas que admiten y trabajan con numerosos e incluso infinitos valores de verdad y no ya únicamente con un sistema dual o binario, como la lógica formal clásica. En este sentido, las verdades del mundo no se reducen a verdadero o falso, sino, por el contrario, abren el abanico a múltiples, incluso infinitos valores. Se trata de las lógicas polivalentes, las cuales ponen abiertamente de manifiesto que no existe una única verdad, sino que, por el contrario, y mucho mejor, existen siempre numerosas versiones de lo que sea "verdad". En cualquier caso, es fundamental advertirlo, las lógicas polivalentes no son relativistas en el sentido de que cualquier verdad dé lo mismo (que otra(s)).

Al mismo tiempo, existen lógicas refinadas que admiten prácticamente cualquier variedad de valores entre la verdad total y el error total, y que sentaron las bases de toda la tecnología contemporánea; son la lógica difusa. Hay lógicas que son, absolutamente, el fundamento de todas las tecnologías de punta en cualquier plano que se quiera considerar, desde la cotidianeidad más inmediata hasta los más sofisticados aparatos utilizados solo por técnicos o científicos con la más alta y especializada educación. Hay lógicas que no le temen a las contradicciones y que no quieren resolverlas entonces a como de lugar, sino, por el contrario, que admiten y trabajan con vacíos lógicos. Hay lógicas, igualmente, que reconocen el cambio en cualquier modo y circunstancia, cuando acontece y trabajan de manera activa con el mismo; se trata de lógicas que, filosóficamente, pueden ser dichas como propiamente heraclíteas.


Hay lógicas no–clásicas que reconocen las cosas, el mundo, la naturaleza y la sociedad y admiten múltiples variaciones, grados y matices, los cuales se conocen técnicamente como "modos"; son la lógica modal y las lógicas multimodales, las cuales echan por la borda, por así decirlo, como se aprecia, una versión clásica, ortodoxa y oficial de la historia y el mundo, versión que sostiene que la cultura y la naturaleza admiten de un único modo de ser y existir o, a lo sumo, de unas pocas variantes, todas las cuales están en función de establecer lo que es, lo que hay, lo que acontece.


De manera significativa, hay lógicas no–clásicas que abiertamente reconocen lo importante de los contextos para establecer la verdad de un enunciado, como la lógica de la relevancia, de suerte que una proposición no es cierta en abstracto, sino con la mediación del contexto o el marco en el que, o bien surge el tema en consideración, o bien se trata el fenómeno en cuestión. Tanto, como decir que hay lógicas que abiertamente ponen en el foco la importancia y la particularidad misma del sujeto cognoscente. Mucho mejor aún, hay lógicas que admiten el reconocimiento explícito de que el decurso de los fenómenos es determinante en el modo de verdad o de falsedad de un enunciado, y ningún enunciado existe como tal al margen o por fuera de dichos devenires, avatares y dinámicas.


Estas y otras características pueden sintetizarse mediante los siguientes reconocimientos, que marcan un contraste absolutamente determinante con respecto a la lógica formal clásica y todo lo que alguna vez se consideró en la historia que era la lógica:


• No existe una única verdad lógica.

• Son posibles, lógicamente hablando, diversos mundos.

• La semántica de las lógicas no–clásicas es la semántica de mundos posibles.
• Existen diversos sistemas alternativos de notación.
• Son posibles múltiples sistemas deductivos, y multideductivos.
• Las lógicas no–clásicas son lógicas no–monotónicas.

Esto significa lo siguiente: el trabajo que hacemos en complejidad consiste en introducirle al mundo y la sociedad, a la naturaleza y al conocimiento aquello que ellos no tienen: posibilidades. Así, mientras que la semántica de la lógica formal clásica es la semántica del mundo real, o bien del mundo en general (überhaupt), las lógicas no–clásicas, en perfecta consonancia con el mejor espíritu de las ciencias de la complejidad, consisten en comprender que lo real es tan solo un modo de un universo más amplio que lo comprende y lo hace posible: el universo de lo posible. (Esta idea, traducida al mundo de la ética, la política y la cultura tiene consecuencias y alcances hermosos que jamás habían sido considerados en la historia de Occidente. Y con ello, al mismo tiempo, se trata de alcances y consecuencias explosivos, por así decirlo).


De manera significativa, las lógicas no–clásicas se caracterizan porque reconocen y admiten que nueva información puede alterar o modificar información o verdades previamente adquiridas. En contraste, la lógica formal clásica es, en rigor, una lógica que conduce directa e inmediata al fundamentalismo, uno de cuyos pilares es la idea y el citado de un mito fundacional. En otras palabras, las lógicas no–clásicas son lógicas de sistemas que aprenden y se adaptan, con el reconocimiento explícito de lo siguiente: en la naturaleza como en la sociedad, en la historia como en la cultura hay personas, organizaciones e incluso instituciones que no aprenden; no aprenden y no se adaptan. Se trata, literalmente, de sistemas que se han convertido en realidades físicas, no vivas, orgánicas. Estos se erigen en verdaderos obstáculos para el cambio —en el mundo o la naturaleza, en la sociedad o la cultura.


Ahora bien, reconocer que existen múltiples verdades, no una única verdad, en absoluto debe ser interpretado como una apología al relativismo. En otras palabras, reconocer que existen más de una verdad, no es equivalente a sostener que cualquier verdad de lo mismo. Como sabemos, un sistema complejo es esencialmente irreductible. O bien, para decirlo de manera lapidaria, no hemos perdido las verdades que alguna vez alcanzamos en la historia de la humanidad; además, hemos aprendido la incertidumbre, hemos aprendido la pluralidad de sistemas de verdad; en fin, hemos aprendido la complejidad del mundo y la naturaleza. En cualquier caso, es evidente que el mundo y la cultura están constituidos por sistemas que admiten, en numerosas ocasiones, más de una verdad. La literatura —en contraste con la lógica formal clásica y con la historia clásica de la filosofía, por ejemplo— sí sabe ya sobre esto hace tiempo. R. Akutagawa escribió en 1915 un cuento —incluido en una colección de otros cuentos: Rashomon, sobre el cual A. Kurosawa realizó en 1950 una película maravillosa—, que justamente pone de manifiesto la polivalencia de "verdad". Se trata de cuatro versiones, igualmente razonables, igualmente coherentes, de una situación de vejamen contra una mujer. Otros ejemplos literarios o en poesía pueden mencionarse sin dificultad.


Gracias a las lógicas no–clásicas son posibles otros mundos —lógicamente hablando—. La manera más expedita de mostrar esto es mediante la gramática y el uso de modos gramaticales, así, como es sabido, existe el modo del indicativo. El modo del indicativo incluye tiempos como el pasado del indicativo, el futuro del indicativo, el pluscuamperfecto del indicativo y otros. Literalmente, el modo del indicativo se refiere al mundo y a las cosas que, literalmente, están ahí. Se trata del ser–a–la–mano, si se quiere, en el lenguaje de Heidegger. Filosóficamente dicho, el modo del indicativo se refiere al ser: el ser que es, que está ahí; y sociológica o políticamente, se trata, sin dudas, de las instituciones y del statu quo. Lo que está ahí y es imposible que no esté ahí. Es, sin más, el principium realitatis, con sus diversas expresiones y traducciones: en política como en el sexo, en economía y en los deportes, en religión o en sociología, entre varios otros.


Ello, no obstante, existen, al mismo tiempo, otros modos gramaticales, por ejemplo, el modo del condicional o el modo del subjuntivo, que lo que hacen es introducirle variaciones al modo del indicativo. En lugar de tratar con el mundo que está ahí, se le introducen condiciones que lo alteran sustancialmente: Y si... (tal o cual cosa – fuera o fuese el caso...).


Es decir, y si las cosas que son así y que están ahí, por ejemplo, fueran de otra manera; y si les sucediera que tal o cual cosa; si, incluso, no fuera el caso que fueran del modo como habitualmente se ha dicho que han sido y que son. Estas y otras consideraciones introducen otro(s) mundo(s) que no es/son congruente(s), matemáticamente hablando, con el mundo del modo del indicativo.


De la misma manera, existe el modo del subjuntivo —usualmente empleado en español, sobre todo por el gremio de los abogados y juristas—, el cual le introduce otra clase de modificaciones al mundo del modo del indicativo. Notablemente, el modo del subjuntivo trabaja con los escenarios en los que el lenguaje se expresa de la forma: "si X fuese el caso..."; "si Y estuviere...", y así sucesivamente. El subjuntivo considera un mundo perfectamente distinto de aquel que se señala con el dedo sencillamente y que se da por dado. En otras palabras, el modo del indicativo se refiere al mundo y a la realidad que van de suyo, en tanto que los modos del condicional y del subjuntivo admiten otras posibilidades, otras probabilidades que las simplemente dadas como evidentes.


Culturalmente, digamos la mayoría de la gente vive —y siempre ha vivido— en el modo del indicativo. Pues bien, es justamente para ellos que, para decirlo en otras palabras, es preciso abrir otros mundos que el que ya conocen y aceptan como un hecho sin más. Las lógicas no–clásicas, dicho de manera general, introducen otros mundos. Todo el trabajo en complejidad y en lógicas no–clásicas no es otro, para decirlo lapidariamente, que mostrarle a gente que vive el mundo en el día a día que otros mundos son posibles, e incluso necesarios. No escapa a la mirada sensible una profunda carga cultural, epistemológica y política en esta idea. Pues bien, ello es posible gracias a las lógicas no–clásicas. Un panorama sugestivo.

Lunes, 03 Agosto 2015 06:14

Mi tabla periódica

Mi tabla periódica

Espero con entusiasmo, casi ansiosamente, la llegada semanal de revistas como Nature y Science, y me dirijo inmediatamente a los artículos sobre ciencias físicas, y no, como tal vez debería, a los que tratan de biología y medicina. Las ciencias físicas fueron las primeras en fascinarme siendo niño.


En una reciente edición de Nature había un apasionante artículo del físico Frank Wilczek, ganador de un premio Nobel, sobre una nueva manera de calcular las masas ligeramente diferentes de los neutrones y los protones. El nuevo cálculo confirma que los neutrones son muy poco más pesados que los protones (la ratio entre sus masas es de 939,56563 a 938,27231). Se podría pensar que la diferencia es insignificante, pero si no fuese así, el universo, tal como lo conocemos, nunca habría llegado a desarrollarse. La capacidad de calcular algo así, dice Wilczek, "nos anima a predecir un futuro en el que la física nuclear alcanzará el nivel de precisión y versatilidad ya logrado por la física atómica", una revolución que, por desgracia, yo nunca veré.


Francis Crick estaba convencido de que "el problema difícil" —entender cómo el cerebro produce la conciencia— estaría resuelto en 2030. "Tú lo verás", solía decirle a Ralph, mi amigo neurólogo, "y tú también, Oliver, si llegas a mi edad". Crick vivió hasta avanzados los 80 años, trabajando y pensando sobre la conciencia hasta el final. Ralph murió prematuramente, a la edad de 52 años, y ahora yo sufro una enfermedad terminal a los 82. Debo decir que no tengo demasiada experiencia con el "problema difícil" de la conciencia. La verdad es que no lo veo como un problema en absoluto, pero me entristece no ser testigo de la nueva física nuclear que vislumbra Wilczek, ni de otros miles de avances en las ciencias físicas y biológicas.


Hace unas semanas, en el campo, lejos de las luces de la ciudad, vi el cielo entero "salpicado de estrellas" (en palabras de Milton). Un cielo así, imaginé, solo se debía de poder contemplar en altiplanos secos y elevados como el de Atacama, en Chile (donde se encuentran algunos de los telescopios más potentes del mundo). Fue ese esplendor celestial el que me hizo darme cuenta de repente de qué poco tiempo, qué poca vida me quedaba. Para mí, mi percepción de la belleza del cielo, de la eternidad, estaba asociada indisolublemente a una sensación de fugacidad y muerte.


Dije a mis amigos Kate y Allen: "Me gustaría ver un cielo así cuando esté muriendo". Ellos me respondieron: "Nosotros empujaremos la silla de ruedas".


Desde que en febrero escribí que tenía cáncer con metástasis, los cientos de cartas recibidas, las expresiones de cariño y aprecio, y la sensación de que (a pesar de todo) he vivido una vida buena y provechosa, me han consolado. Estoy muy feliz y agradecido por todo ello, pero nada me ha impactado tanto como lo hizo aquel cielo nocturno cubierto de estrellas.


Desde mi infancia he tenido la tendencia a afrontar la pérdida —pérdida de personas queridas— recurriendo a lo no humano. Cuando, siendo un niño de seis años, me enviaron a un internado a principios de la II Guerra Mundial, los números se hicieron mis amigos; cuando regresé a Londres a los 10, los elementos y la tabla periódica se convirtieron en mis compañeros. Las épocas de tensión a lo largo de mi vida me han llevado a volverme, o a volver, a las ciencias físicas, un mundo en el que no hay vida, pero tampoco muerte.


Y ahora, en este punto crítico, cuando la muerte ya no es un concepto abstracto, sino una presencia —demasiado cercana e innegable— vuelvo a rodearme, como cuando era pequeño, de metales y minerales, pequeños emblemas de eternidad. En un extremo de mi escritorio, en un estuche, tengo el elemento 81 que me enviaron unos amigos de los elementos de Inglaterra; en el estuche dice: "Feliz cumpleaños de talio", un recuerdo de mi 81º cumpleaños, el pasado julio. Y después está el reino dedicado al plomo, el elemento 82, por mi 82º cumpleaños, que acabo de celebrar a principios de este mes. En él hay también un pequeño cofre de plomo que contiene el elemento 90: torio, torio cristalino, tan bello como los diamantes, y, por supuesto, radioactivo (de ahí el cofre de plomo).


A principios de año, las semanas después de enterarme de que tenía cáncer, me sentía muy bien a pesar de que la mitad de mi hígado estaba invadido por la metástasis. Cuando, en febrero, se aplicó a mi enfermedad un tratamiento consistente en inyectar gotas minúsculas en las arterias hepáticas (un procedimiento conocido como embolización), me encontré fatal durante un par de semanas, pero luego me sentí fenomenal, cargado de energía física y mental. (Casi todas las metástasis habían sido aniquiladas por la embolización). No se me había concedido una remisión, pero sí un descanso, un tiempo para profundizar amistades, visitar pacientes, escribir y volver a mi país natal, Inglaterra. Entonces la gente apenas podía creer que estuviese en fase terminal, y yo mismo podía olvidarlo fácilmente.


Esa sensación de salud y energía empezó a decaer cuando mayo dejó paso a junio, pero pude celebrar mi 82º cumpleaños por todo lo alto. (Auden solía decir que uno debería celebrar siempre su cumpleaños, no importa cómo se encuentre). Pero ahora tengo un poco de náusea y pérdida de apetito; escalofríos durante el día y sudores por la noche; y, sobre todo, un cansancio generalizado acompañado de agotamiento repentino cuando hago demasiadas cosas. Sigo nadando a diario, aunque ahora más despacio, ya que estoy empezando a notar que me falta un poco el aliento. Antes podía negarlo, pero ahora sé que estoy enfermo. Un TAC realizado el 7 de julio confirmó que las metástasis no solo se habían reproducido en el hígado, sino que se había extendido más allá de él.


La semana pasada empecé un nuevo tipo de tratamiento: la inmunoterapia. No está exenta de riesgos, pero espero que me proporcione unos cuantos buenos meses más. No obstante, antes de empezar con ella, quería divertirme un poco haciendo un viaje a Carolina del Norte para ver el maravilloso centro de investigación sobre lémures de la Universidad de Duke. Los lémures están próximos a la estirpe ancestral de la que surgieron todos los primates, y me gusta pensar que uno de mis propios antepasados, hace 50 millones de años, era una pequeña criatura que vivía en los árboles no tan diferente de los lémures actuales. Me encantan su saltarina vitalidad y su naturaleza curiosa.


Junto al círculo de plomo de mi mesa está la tierra del bismuto: bismuto de origen natural procedente de Australia; pequeños lingotes de bismuto en forma de limusina de una mina de Bolivia; bismuto fundido y enfriado lentamente para formar hermosos cristales iridiscentes escalonados como un poblado hopi; y, en un guiño a Euclides y la belleza de la geometría, un cilindro y una esfera hechos de bismuto.


El bismuto es el elemento 83. No creo que llegue a ver mi 83º cumpleaños, pero creo que hay algo esperanzador, algo alentador en tener cerca el "83". Además, siento debilidad por el bismuto, un humilde metal gris, a menudo desdeñado e ignorado, incluso por los amantes de los metales. Mi sensibilidad de médico hacia los maltratados y los marginados se extiende al mundo inorgánico y encuentra un paralelo en mi simpatía por el bismuto.


Es casi seguro que no seré testigo de mi cumpleaños de polonio (el número 84), ni tampoco querría tener polonio cerca de mí, con su radiactividad intensa y asesina. Pero en el otro extremo de mi mesa —de mi tabla periódica— tengo un bonito trozo de berilio (elemento 4) elaborado mecánicamente para que me recuerde mi infancia y lo mucho que hace que empezó mi vida próxima a acabar.


Por Oliver Sacks es profesor de neurología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Nueva York. Su último libro es la autobiografía On the move (En movimiento). Este artículo se publicó originalmente en The New York Times

Stephen Hawking lanza un proyecto de búsqueda de vida extraterrestre

LONDRES.- El físico británico Stephen Hawking presentó hoy en la institución científica Royal Society de Londres un ambicioso proyecto para encontrar en la Vía Láctea y otras cien galaxias cercanas señales de vida extraterrestre en los próximos diez años.

El científico se ha asociado con el multimillonario ruso Yuri Milner para lanzar el programa Breakthrough Initiatives (Iniciativas innovadoras), que destinará 100 millones de dólares (92 millones de euros) durante la próxima década para la búsqueda de vida inteligente fuera de nuestro planeta. "Es el momento de comprometerse con la búsqueda de vida fuera de la tierra", afirmó Hawking.

"Estoy hoy aquí porque creo en la importancia de este proyecto", manifestó el científico en la presentación de la iniciativa. "En algún lugar del cosmos, la vida inteligente podría fijarse en este proyecto", subrayó.

Milner, un empresario que hizo su fortuna invirtiendo en empresas tecnológicas, afirmó por su parte que aprovechará "la tecnología de Silicon Valley", en Estados Unidos, donde están ubicadas las mayores empresas tecnológicas del mundo, para "explorar el cielo en busca de señales de vida".

El multimillonario añadió que en el proyecto, presentado en la célebre institución científica británica, "investigarán toda la Vía Láctea y alrededor de cien galaxias cercanas" y "aplicarán tecnologías de última generación, utilizando los mejores telescopios del mundo".

"La tecnología actual nos da una oportunidad real de responder a una de las mayores incógnitas de la humanidad. ¿Estamos solos?", apuntó el empresario.

Un proyecto astrofísico de escala planetaria

El laboratorio estará en medio de la cordillera y tendrá encima 1700 metros de roca, que funcionará como blindaje natural a la radiación cósmica. Es una propuesta científica de integración regional y sus descubrimientos permitirían desentrañar los últimos y más íntimos secretos que guarda el universo. Los investigadores se preparan para la caza de neutrinos y materia oscura: partículas escurridizas cuya investigación puede terminar en un Premio Nobel.

 


La física de partículas estudia cómo se relacionan entre sí los componentes más elementales de la materia. Prevé un campo disciplinar que tiene como objetivo principal diseñar un esquema capaz de explicar los fenómenos del origen y el desarrollo del universo. Desentrañar los secretos mejor guardados: he allí la cuestión.


"Lo importante es no dejar de hacerse preguntas", solía comentar Albert Einstein, tal vez, el científico más relevante del siglo XX. Bajo esta premisa, los investigadores necesitan comprender con detalle de qué manera se articulan las últimas piezas del rompecabezas más complejo de todos. Dos misteriosos elementos como los neutrinos y la materia oscura servirán como trampolín –por lo menos hasta que la comunidad científica dicte lo contrario– que permitirá a los especialistas zambullirse en las profundidades de ese mar de interrogantes que supone ser el universo.


Xavier Bertou es de origen francés pero se nacionalizó argentino. Se recibió doctor en Astrofísica por su tesis "El Observatorio Pierre Auger. ¿Hacia la detección de Fotones y Neutrinos de Ultra Alta Energía?" realizada en el Lpnhe (Laboratorio de Física Nuclear y de Altas Energías) de París. Tras su extensa experiencia como responsable de numerosos proyectos sobre rayos cósmicos, neutrinos y otras partículas exóticas en el Observatorio Pierre Auger (Mendoza), en la actualidad, coordina el Comité Directivo Internacional del Laboratorio Subterráneo Andes. Es el máximo referente de la iniciativa y quien mejor condensa todos los esfuerzos regionales por potenciar la integración en materia de ciencia y tecnología en el Hemisferio Sur.


Un monstruo bajo tierra


–Cuénteme acerca de las bondades del único laboratorio subterráneo que estará emplazado en el Hemisferio Sur.

–La idea central del proyecto Andes es construir un laboratorio subterráneo, es decir, al interior de la montaña. ¿Por qué un laboratorio de esas características? Básicamente, porque tendrá mucho espesor de roca encima que funcionará como blindaje natural a la radiación cósmica que recibe la superficie del planeta Tierra. En efecto, las radiaciones obstaculizan otras mediciones que son de interés para una disciplina como la física de partículas. En este sentido, las partículas que conocemos interactúan con la materia de diferente manera. Desde esta perspectiva, lo que nuestro equipo de científicos pretende estudiar son, por un lado, los neutrinos y, por otra parte, la materia oscura. Ese trabajo debe realizarse bajo tierra y no de otro modo. También se abordarán distintos campos temáticos como la geofísica –justamente por el lugar tan particular donde está emplazado el túnel en dónde se hallará el laboratorio– y un área que se denomina física de materiales –al ubicarnos en un ambiente desprovisto de radiación seremos capaces de realizar mediciones muy precisas acerca de la radiactividad natural y ello puede aprovecharse–.


–El laboratorio estará ubicado en la frontera entre Argentina y Chile. Se escogió el proyectado Túnel Agua Negra –ubicado en San Juan–, cuyo segmento de mayor profundidad alcanza los 1700 metros. En esta línea, se trata de una zona caracterizada por la actividad sísmica. ¿Cómo incide el movimiento de las placas tectónicas y la posibilidad de que ocurran terremotos al momento de planificar una construcción bajo tierra?


–Desde el punto de vista geológico es un área particular porque los terremotos ocurren, también, en el sector argentino. Lo que sucede es que cuando uno se encuentra dentro de un túnel ubicado al interior de una montaña, los problemas son diferentes a los que acontecen en la superficie. En verdad, no se identifican vibraciones de alta frecuencia como las que sentimos a nivel del mar. Sin embargo, hay trabajos específicos que deberemos realizar para saber cómo actuar ante un temblor o fenómeno equivalente.


–¿De dónde proviene la iniciativa? ¿Cómo llega un físico como usted a ser el coordinador un proyecto tan importante?


–La instalación y el desarrollo de laboratorios subterráneos no representan una novedad para el mundo científico. A lo largo y a lo ancho del globo existen una docena de instalaciones similares desparramadas por el hemisferio norte; localizadas en países como Estados Unidos, Canadá, España, Francia, Italia, Inglaterra, Rusia, Japón, Corea, China e India. De todos modos, si bien algunos existen desde hace sesenta años, el gran progreso expansivo se produjo recién en las últimas dos décadas. En este contexto, durante mucho tiempo me pregunté por qué no tener un ejemplar en Argentina con el escenario geográfico tan propicio con el que contamos. Asistí a varias conferencias en que los expositores disertaban acerca de las implicancias y los efectos de construir laboratorios subterráneos y narraban sus experiencias respecto de la construcción de túneles. Por ese entonces, también, leí en un diario un artículo muy interesante que describía el Túnel Agua Negra. El siguiente paso fue contactarme con la empresa encargada de realizar el proyecto (Geoconsult Buenos Aires SA). Te podrás imaginar sus caras cuando les propuse construir un laboratorio en un segmento específico de ese túnel y les comencé a explicar sobre neutrinos y materia oscura. Fue casi como una primera cita: ellos no entendían demasiado de física y yo comprendía muy poco acerca de cuevas.


–Una vez que convenció a la empresa constructora, ¿cómo hizo para persuadir a las autoridades de las instituciones políticas y científicas respecto de la relevancia de sus objetivos?

–Bueno, respecto de la comunidad científica el equipo de investigadores realizó un trabajo muy arduo. Presentamos la idea en instituciones como el Conicet, la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), la Asociación Física Argentina, así como también la expusimos ante el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva. Por otra parte, conseguimos el apoyo de Tomas José Strada, ministro de Infraestructura de la provincia de San Juan. Con él, el contacto fue muy fácil porque es una persona que posee una perspectiva muy clara acerca de lo esencial que supone ser la ciencia para el desarrollo social y cultural de cualquier nación. En síntesis, hay mucho esfuerzo y expectativa condensados en este proyecto; esperamos que se pueda concretar, que otorgue grandes resultados y que se prolongue al menos por cincuenta años. Países como Argentina, Chile, Brasil, Colombia, Perú, Ecuador y México están comprometiéndose con la iniciativa.


–Esto me parece muy interesante. Es un proyecto que reúne las voluntades de muchos países de Latinoamérica. ¿Cómo se coordinan y fortalecen los lazos de cooperación e integración regional en materia de ciencia y tecnología?


–Para responder esta pregunta debo comenzar por el principio. Cuando planeamos la construcción del laboratorio pensamos en muchas opciones. Un punto fundamental que debimos considerar fue el tamaño porque las acciones y las prácticas científicas que no- sotros podemos llegar a realizar no son las mismas en un espacio pequeño o en uno grande. Además, hay un punto a considerar: el túnel y el laboratorio deben construirse en simultáneo, porque una vez que está construido el primero es muy difícil modificar la extensión del segundo. Por supuesto, Andes no representa una excepción. Por caso, ahora mismo hay un laboratorio que está en proceso de expansión y fue necesario un nuevo túnel de seguridad anexado. En efecto, el tamaño que –finalmente– tendrá depende de las organizaciones involucradas en el proyecto. Se trata de un emprendimiento de impacto internacional e, incluso, es el tercer laboratorio más profundo del mundo. Cuanta más roca, menos radiación para investigar en mejores condiciones. De este modo, con Brasil la comunicación fue directa, primero, por los lazos científicos que nos unían a nuestros pares brasileños, pero también porque es un país muy interesado a nivel comercial en el Túnel Agua Negra –ya que facilita los intercambios entre el Mercosur y Asia–. Por su parte, un grupo de científicos mexicanos había desa- rrollado un proyecto de laboratorio subterráneo que no logró concretar, aunque nos aportó muchos avances y recursos humanos capacitados e interesados en el tema. En definitiva, es un megaproyecto que involucra varios países de la región y que piensa en el futuro. No se hacen túneles y laboratorios así todo el tiempo.


–Imagino que su experiencia en el Observatorio Pierre Auger –emplazado en la ciudad de Malargüe, provincia de Mendoza– habrá sido de gran ayuda...


–Sí, por supuesto. Con la experiencia del Auger sobre las espaldas –un proyecto en el que ya participaban Argentina, Brasil y México, entre otros–, la construcción del Andes representa una oportunidad inmejorable para realizar algo así como el CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, situado en Ginebra, es el mayor laboratorio de física de partículas a nivel mundial) pero en Latinoamérica.


Un universo de incertidumbres


–Al comienzo señaló que la construcción de un laboratorio subterráneo era necesaria porque permitía la realización de estudios que de otra forma no podrían desarrollarse por los efectos de la radiación cósmica. ¿Por qué es necesario protegerse de la radiación cósmica? ¿De dónde proviene?


–La radiación cósmica puede ser analizada en un marco histórico más general que explica de qué manera se descubrió, hace aproximadamente un siglo. En ese entonces, se pensaba que provenía del suelo y que, como resultado, las personas interactuaban con materiales más o menos radiactivos. En ese marco, un austríaco llamado Víctor Hess se subió a un globo y advirtió que los grados de radiación aumentaban mientras el transporte iba ascendiendo. De este modo concluyó que la radiación no provenía del suelo sino del cielo. Su postulado, formulado en 1912, rezaba algo así: "Una radiación de gran poder penetrante entra en nuestra atmósfera desde arriba". En la actualidad, sabemos que el sol emite radiaciones –desde partículas de luz ultravioleta que queman la piel hasta protones y electrones de altas energías– y los seres vivos en la Tierra sobrevivimos gracias a la existencia de la atmósfera y del campo magnético terrestre. De hecho, es un problema al que se someten los astronautas cuando inician un viaje espacial hacia Marte, pues, la posibilidad de una tormenta solar siempre está latente.

–Bien, ahora que comprendo qué es la radiación cósmica y de dónde proviene, ¿cómo se relaciona con los neutrinos? Desde este punto de vista, ¿por qué es necesario estudiarlos?

–El Sol, además de emitir electrones y protones, expulsa neutrinos que alcanzan a los individuos pero ni siquiera lo advierten. En la física de partículas está vigente el modelo estándar que contempla la existencia de cierta cantidad de partículas y registra relaciones entre ellas que explican todo lo que sucede a nivel cuántico. Al interior del modelo, el último elemento descubierto es el Higgs y el menos descripto es el neutrino, que se postuló desde el punto de vista teórico hace unos ochenta años y que se descubrió experimentalmente hace sesenta. El neutrino, por tanto, es muy singular y su especificidad hace que nos interese medir sus valores. Sin embargo, como se trata de partículas que interactúan poco se tornan difíciles de observar. Por ejemplo, unos cien mil millones de neutrinos por segundo por centímetro cuadrado (equivale al tamaño de una uña), atraviesan al ser humano tanto de día como de noche. En Japón, para detectarlos construyeron una pileta de agua de unos cuarenta metros de diámetro y cuarenta metros de alto, y desde allí algunos pudieron observarse.


–Si en Japón utilizaron una pileta, ¿cómo planean detectarlos en Andes?


–En Andes tenemos prevista la construcción de un pozo de treinta metros de diámetro y treinta de profundidad para realizar los experimentos de neutrinos. Por otra parte, sabemos que hay neutrinos y antineutrinos, pero no conocemos si esas partículas se comportan igual o no. Tal vez sea la unidad más interesante a ser estudiada en la actualidad. De aquí, nuestro esfuerzo por comprender en detalle su comportamiento.


–¿Cuál es el vínculo de los neutrinos con el Big Bang?


–Desde la perspectiva de la física, la materia y la antimateria responden a proporciones simétricas. Sin embargo, si uno observa la "realidad" –con toda la complejidad que suele reunir ese concepto– advierte que hay materia por todos lados y no antimateria. El neutrino podría ser responsable de tal desequilibrio y brindar una explicación acerca del origen del universo. (La antimateria es como la materia, a excepción que posee los números cuánticos opuestos y se produce de modo recurrente en los aceleradores de partículas que están emplazados en las diferentes latitudes del mundo.)


–¿Qué me puede contar acerca de la materia oscura?


–A diferencia de lo que ocurre con los neutrinos –respecto de los cuales somos conscientes de lo que nos falta conocer y de lo que deberíamos localizar para componer un panorama completo– no tenemos demasiadas pistas acerca de la materia oscura. Ni siquiera tenemos muy en claro cuáles son los interrogantes que deberíamos proponer. Si uno observa el universo se da cuenta que la materia que se percibe no alcanza para explicarlo. Es decir, nos queda por comprender algo así como el 84 por ciento que, según se cree, podría postularse a partir de su análisis. De este modo, la materia oscura es la hipótesis más interesante con que contamos los físicos contemporáneos para entender todo aquello que no comprendemos mediante las observaciones de cosmología.


–Señala que el ser humano recibe neutrinos y materia oscura de forma permanente. En la práctica, más allá del pozo perforado al interior de la montaña, ¿cómo se captan partículas tan minúsculas?


–Poseemos detectores. Pueden utilizarse diversos materiales que exhiben ventajas y desventajas (agua, argón, silicio, germanio, etc.). Cuando las partículas atraviesan ese medio (líquidos, gaseosos o sólidos) desarrollan un cierto grado de comportamiento que expresa la probabilidad de interacción. Entonces, en ese instante, los científicos miden las particularidades de la energía registrada que queda como residuo. Es de ese modo como nosotros intentaremos localizar neutrinos o materia oscura. La mayoría de las partículas atravesarán el detector sin que nada ocurra mientras alguna interactuará.


–Por último, he leído que allá por 2002 el físico japonés Masatoshi Koshiba ganó un Premio Nobel por su análisis astrofísico de los neutrinos. En este sentido, ¿cuáles son sus expectativas y el de su equipo científico?


–Pienso que en las próximas décadas habrá dos premios: uno para los que desarrollen análisis y avances sobre la materia oscura y otro para los que profundicen el examen de los neutrinos. Ahora bien, una vez finalizado, el proyecto Andes será unos de los laboratorios internacionales que participará de tal desafío. De cualquier forma, la razón por la que uno estudia física básica es para comprender el universo. Lo importante es acceder a las respuestas a medida en que surgen las nuevas preguntas sobre el origen. En esta línea, nos gustaría ser parte de ese proceso y la realidad indica que si no se construye un laboratorio con estas características es imposible.


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