Frase célebre

"La investigación es el proceso de recorrer callejones para ver si tienen salida." 
(Marston Bates)

martes, 10 de febrero de 2015

Las mejores noticias de física del 2014 (I/III)

Aquí os entrego un resumen de las noticias de física que más llamaron la atención durante el 2014. Tal vez no sean los avances o descubrimientos más importantes del año, pero fueron de las que más se habló.

Hito en la fusión
Físicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore anunciaron en febrero que habían alcanzado un hito importante: en la Instalación Nacional de Ignición (NIF por sus siglas en inglés), 192 pulsos de láser simultáneos bombardearon pequeñas bolas de hidrógeno y las reacciones de fusión resultantes emitieron ligeramente más energía de la que se absorbió inicialmente. Se trata, así, de un primer paso clave en la fusión de confinamiento inercial.

No obstante, todavía queda mucho camino por recorrer antes de que la máquina produzca una ganancia neta de energía, ya que las bolitas de hidrógeno solo eran capaces de absorber una pequeña fracción de la energía del láser.



BICEP2
En marzo, el equipo científico responsable del telescopio BICEP2 en el Polo Sur anunció que habían visto la primera evidencia de polarización de modo B en la radiación de fondo de microondas cósmicas (CMB por sus siglas en inglés). En ese momento, se pensó que era evidencia irrefutable de las ondas gravitacionales que quedaron tras un periodo de rápida inflación en el comienzo del universo. Sin embargo, poco después del anuncio, empezaron a surgir dudas sobre los datos y sobre si el equipo había descartado sin lugar a dudas el efecto del polvo cósmico.

En el artículo que publicaron en junio, el equipo reconocía que el polvo podría haber afectado las observaciones, pero que de todas formas creían que la señal de la onda gravitacional era real. En septiembre, un nuevo informe del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea reforzó las dudas sobre los resultados iniciales, pero los dos equipos continúan trabajando juntos para resolver las discrepancias.

Por otro lado, independientemente de la investigación del BICEP2, el equipo del Planck anunció que habían acabado de procesar los datos que el satélite había tomado durante cuatro años y habían creado el mapa de la CMB más detallado hasta la fecha.

History of the Universe
Historia del universo, donde pueden verse las ondas gravitacionales.
Imagen original de Yinweichen (Own work) [CC BY-SA 3.0 
(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons.


Neutrinos intergalácticos
En el 2013, el detector de neutrinos IceCube situado en el Polo Sur observó neutrinos altamente energéticos adicionales, lo cual supone una prueba más de que esos neutrinos provenían de fuera de nuestra galaxia. En abril se anunció un nuevo suceso, al que se le llamó "Big Bird" ("Pájaro Grande"), más energético que los denominados "Bert" y "Ernie", los anteriores campeones. Sin embargo, con algo más de dos petaelectronvoltios (el doble que los valores máximos previos), no es ni un orden de magnitud mayor, por lo que los investigadores piensan que podríamos estar cerca del límite superior para las energías de los neutrinos cósmicos.

De momento, lo dejamos aquí; pero aún hay más noticias que podrás leer en la segunda parte de este artículo.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201501/stories.cfm

sábado, 31 de enero de 2015

Premio Nobel de Química 2014

Los galardonados de este año son Eric Betzig (Instituto Médico Howard Hughes), Stefan W. Hell (Instituto Max Planck de Química Biofísica) y William E. Moerner (Universidad Stanford) por su contribución al desarrollo de la microscopía de fluorescencia de superresolución.

El premio Nobel de química de este año gira en torno a cómo el microscopio óptico se convirtió en un nanoscopio, premiando dos técnicas similares pero diferentes que han sido capaces de superar el límite de Abbe.

Descrito por primera vez en 1873, el límite de Abbe dice que un microscopio no puede distinguir objetos más pequeños que aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la luz usada, que es unos 200 nanómetros para la luz visible. Sin embargo, los mejores microscopios que ahora utilizan los métodos que han ganado el premio Nobel tienen una resolución por debajo de 10 nm.

Hell desarrolló en el año 2000 la microscopía STED (Stimulated Emission Depletion o de reducción por emisión estimulada), que usa dos láseres concéntricos para obtener la imagen de una célula. El láser central excita moléculas fluorescentes de la muestra, mientras que el láser exterior elimina cualquier otra fluorescencia. El detector barre continuamente la muestra, registrando el brillo fluorescente y creando así una imagen con una resolución mayor de 200 nm.

STED microscopy image of Vimentin with 25nm resolution
Imagen que muestra el aumento de resolución entre la microscopía óptica y la STED. [Foto original de Fabian Göttfert, Christian Wurm [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons]
Como dice Hell, la microscopía óptica es muy importante para las ciencias de la vida porque el uso de la luz es la única forma que nos permite ver las cosas vivas; sin embargo, la resolución de la microscopía óptica está intrínsecamente limitada. Gracias a estos nuevos métodos, se ha superado ese límite. Se pueden ver detalles a una resolución espacial mucho mayor, y esto permite desvelar el funcionamiento de las células a una escala de nanómetros, que es la escala molecular.

Aunque Betzig y Moerner nunca colaboraron directamente, su trabajo contribuyó decisivamente a poner las bases para la microscopía STED.

Después de que Moerner fuera capaz de detectar una sola molécula fluorescente en 1989, a Betzig se le ocurrió la idea de superponer imágenes de moléculas individuales para crear una imagen completa. El proceso que resumió en un artículo de 1995 describía cómo proyectaba luz de diferentes longitudes de onda sobre una célula para que brillaran distintas moléculas y luego anotaba dónde aparecían los puntos de luz. De este modo, cuando se combinaban todas las imágenes, los puntos formaban un contorno coherente.

No obstante, para obtener una imagen coherente, se necesitarían muchos colores diferentes de moléculas únicas, demasiados para que fuera práctico. Así que realmente no fue hasta 2005, cuando Betzig encontró una proteína específica identificada por Moerner, que la técnica se pudo utilizar. La proteína de Moerner brillaba brevemente y después —de ahí su importancia— se apagaba sola. Una célula con esta proteína se podía iluminar múltiples veces con un láser y cada vez brillaría un conjunto diferente de proteínas, lo que proporcionaría a Betzig la constelación de puntos brillantes que necesitaba para crear una imagen coherente.

Los microscopios electrónicos son capaces desde hace tiempo de obtener la imagen de objetos menores de 200 nm, pero esa técnica daña enormemente la muestra. Por otro lado, no puede observar cosas vivas y los electrones no pueden penetrar mucho dentro de las células. Con la fluorescencia, se puede observar, por ejemplo, la E. coli a superresolución sin tener que matarla, cortarla y someterla a radiación intensa y ultravacío.

¡Felicidades a los tres premiados!
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201411/nobel.cfm

viernes, 16 de enero de 2015

Premio Nobel de Física 2014

El invento de los ledes azules eficientes es el motivo de que se haya otorgado el premio Nobel de física a Isamu Akasaki (Universidad de Meijo y Universidad de Nagoya), Hiroshi Amano (Universidad de Nagoya) y Shuji Nakamura (Universidad de California en Santa Bárbara). Su trabajo inició una revolución en la iluminación de bajo consumo. Gracias al led azul, podemos disponer ahora de fuentes de luz blanca que tienen un gran rendimiento y vidas muy largas. Es más, esta tecnología está ya reemplazando a otras más antiguas.

Los ledes rojos y verdes llevan con nosotros, más o menos en su forma actual, desde los años sesenta; pero los ledes azules eran mucho más difíciles de fabricar. Las dificultades aparecían a la hora de crear cristales de nitruro de galio (GaN) de alta calidad y combinarlos después con otros elementos para aumentar su rendimiento. Hicieron falta casi treinta años de trabajo en física de materiales, crecimiento de cristales y fabricación de aparatos para crear un led azul comercializable.

Akasaki empezó a experimentar para conseguir cristales de nitruro de galio puros en 1974, primero en el Instituto de Investigación Matsushita (Tokio) y después en la Universidad de Nagoya. Amano se le unió en los ochenta y le ayudó a desarrollar formas de dopar los cristales de nitruro de galio.

En 1992, mientras trabajaban en Nichia (en Tokushima, Japón), Nakamura y sus colaboradores ayudaron a explicar cómo la irradiación electrónica eliminaba parte de las ineficiencias que el equipo de Akasaki había estado encontrando.

Blue LED
Led azul iluminado. [Foto del usuario de Wikipedia MrX (2005)]
Ambos grupos de investigación pudieron crear posteriormente las aleaciones de nitruro de galio necesarias para producir las junturas entre las capas de semiconductor, lo que constituye los pilares de los ledes azules. Nakamura y su equipo vieron el primer brillo azul eficiente en 1994; y durante los dos años siguientes ambos equipos crearon los primeros láseres azules. En 1999 Nakamura dejó Nichia para entrar en la Universidad de California en Santa Bárbara.

Los miembros del Comité Nobel de Física hicieron hincapié en cómo los usos prácticos del aparato fueron factores decisivos para su elección del premio de este año. Ya hay muchos aparatos electrónicos comunes que hacen uso del trabajo de los investigadores. Los ledes azules se pueden encontrar en la mayoría de los aparatos con pantalla táctil. Los ledes blancos normalmente utilizan un led azul para excitar un material fosforescente que emite luz blanca, y se puede encontrar en los flashes de la mayoría de los teléfonos inteligentes modernos.

En principio, se subrayó el hecho de que el led azul se puede utilizar para obtener luz blanca, pero a lo largo de los años se ha visto cómo el invento del led azul se ha usado en los diodos de láser azul (utilizados en el almacenamiento óptico), cómo el futuro de las comunicaciones parece apoyarse en el uso de la luz más que en las ondas de radio (lifi en lugar de wifi), cómo se puede usar esta luz azul o ultravioleta para esterilizar el agua.

No obstante, el aumento de la eficiencia energética en el mundo es una de las aplicaciones más prometedoras. Aproximadamente un cuarto del consumo eléctrico en las economías más industrializadas se destina a la iluminación, por lo que obtener más luz con menos electricidad va a tener un gran impacto en nuestra civilización.

Desde Res Scientifica nuestra felicitación a los ganadores del premio Nobel de física de 2014.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201411/nobel.cfm

martes, 30 de diciembre de 2014

Premios Ig Nobel 2014 (II/II)

(Este artículo es continuación de Premios Ig Nobel 2014 (I/II). Te recomiendo que lo leas primero).

Veamos otros ganadores de los premios Ig Nobel 2014. Muchos, especialmente los científicos, nos hemos sonreído cuando nos dicen que la cara de alguien famoso aparece en una tostada o en una mancha de agua. Sin embargo, Kang Lee de la Universidad de Toronto quería descubrir si había algo más en estas supuestas manifestaciones, por qué era algo tan extendido.

Y la respuesta es la pareidolia, un fenómeno de la psicología de la percepción mediante el cual, por ejemplo, vemos rostros que no existen en los objetos de cada día. La cuestión es si se trata de una anomalía cerebral o es el proceso normal de la percepción.

Para el experimento, Lee tenía una serie de imágenes con manchas al azar. A la mitad de los sujetos del estudio les decía que había una cara en la imagen, mientras que a la otra mitad no les mencionaba nada de una cara. De las personas a las que les sugirió la idea de un rostro, el 100% identificó caras en al menos una de las imágenes que se les mostraba.

Después de escanear a los sujetos del estudio con una máquina de TRMf (Tomografía de Resonancia Magnética funcional), descubrió que, debido a la importancia del reconocimiento de rostros para la interacción humana, hay una sección del cerebro dedicada a ello. Además, esta maquinaria cerebral es tan sensible y sugestionable que puede llevar a resultados positivos falsos.

Esto significa que nuestras creencias o expectativas pueden influir mucho en nuestra percepción del mundo, porque tendemos a creer que lo que vemos es lo que realmente está ahí. Sin embargo, a veces lo que vemos es lo que está en nuestra cabeza, debido a que el área frontal del cerebro regula la corteza visual, que se encuentra en la parte trasera del cerebro.
¿Qué ves en esta primera lámina del test de Rorshach? Dínoslo en los comentarios. [Autor: Hermann Rorschach (1921)]

Para acabar, un resumen de algunos otros ganadores de los premios:
  • Peter Jonason, de la Universidad Occidental de Sídney, y su equipo, por recoger evidencias de que la gente que habitualmente se acuesta tarde son más presumidos, manipuladores y psicopáticos, por término medio, que los que normalmente se levantan temprano por las mañanas.
  • Jaroslav Flegr, de la Universidad Carlos de Praga, y su equipo, por su investigación sobre si es mentalmente peligroso para un ser humano tener un gato.
  • Marina de Tommaso, de la Universidad de Bari (Italia), y su equipo, por medir el dolor relativo que sufre la gente mientras mira un cuadro feo o uno bonito, a la vez que un haz láser potente le dispara en la mano.
  • Eigil Reimers, de la Universidad de Oslo (Noruega), y su equipo, por probar cómo reaccionan los renos cuando ven humanos disfrazados de osos polares.
Como podéis ver, uno puede hacer ciencia y divertirse al mismo tiempo. Felicidades a los ganadores.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201410/zero.cfm

martes, 16 de diciembre de 2014

Premios Ig Nobel 2014 (I/II)

Un año más echamos un vistazo a los premios anuales Ig Nobel, cuya ceremonia se celebró el 18 de septiembre en Cambridge, Massachusetts. Recordemos que estos premios se dedican a "la ciencia que te hace reír y después te hace pensar", especialmente la investigación que parece tonta o inexplicable al principio, pero que a menudo está basada en ciencia de la buena.

[Foto original de Lars_(Lon)_Olsson]
Los ganadores del premio de física de este año fueron los científicos japoneses Kiyoshi Mabuchi, Kensei Tanaka, Daichi Uchijima y Rina Sakai. Su investigación consistía en medir la cantidad de fricción entre un zapato y una piel de plátano, y entre una piel de plátano y el suelo, cuando una persona pisa una piel de plátano que está en el suelo.

Mabuchi, que recogió el premio mientras blandía un plátano en su mano derecha, espera usar sus descubrimientos para desarrollar mejores maneras de reducir la fricción en las articulaciones de las personas.

Cambiando de tercio, Sabine Begall y su equipo de Alemania, Zambia y la República Checa fueron galardonados con el premio de biología. Su trabajo demuestra que, cuando los perros defecan, prefieren alinear sus cuerpos según el campo magnético de la Tierra.
[Foto original de Zoidy.]

En el experimento, tenían 50 cuidadores de perros y 70 perros. Cuando salían a dar su paseo normal, los cuidadores, con ayuda de una brújula, observaban la dirección de la cabeza de los perros cuando hacían sus necesidades. El equipo recogió los datos durante dos años en diferentes condiciones, como por ejemplo el tiempo meteorológico. Incluso uno de los investigadores, para no influir en la dirección que elegía el perro, iba a pasear a los perros con los ojos vendados.

Después de analizar los datos, llegaron a la conclusión de que, cuando el tiempo magnético está tranquilo, los perros se alinean en dirección norte-sur. Pero si el campo magnético se encuentra un poco inestable, los perros se alinean aleatoriamente.

Otros mamíferos grandes, como el zorro común, también han demostrado cierta habilidad para detectar el campo magnético de la Tierra. Sin embargo, debido a la naturaleza salvaje de los zorros, el equipo espera que sean los perros domesticados los que puedan ayudarnos a comprender mejor cómo estos animales pueden percibir en qué dirección está el norte.

Si esto te ha parecido interesante, en la segunda parte de este artículo, podrás enterarte de algunos otros premios de este año.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201410/zero.cfm

lunes, 1 de diciembre de 2014

Un año en la vida del CO2 de la Tierra

Mediante un modelo informático de ultraalta resolución, los científicos de la NASA han podido echar un nuevo vistazo al modo en que viaja el dióxido de carbono por la atmósfera del planeta.

En la simulación se puede ver cómo el dióxido de carbono gira y se desplaza a medida que los vientos dispersan el gas invernadero lejos de sus fuentes. También se aprecian las diferencias entre los niveles de CO2 en los hemisferios norte y sur; así como los marcados cambios en las concentraciones globales de dióxido de carbono a medida que el ciclo de crecimiento de las plantas y los árboles cambia con las estaciones.



El vídeo fue realizado mediante un modelo informático llamado GEOS-5, creado por científicos del Departamento de Modelado y Asimilación Global del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (NASA's Goddard Space Flight Center).

La visualización es producto de una simulación denominada Nature Run, que toma datos reales sobre las condiciones atmosféricas y la emisión de gases invernadero y de partículas atmosféricas tanto naturales como creadas por el hombre. Después se deja que el modelo corra por sí solo, simulando el comportamiento natural de la atmósfera terrestre.

Esta simulación recorre un año entero. Aunque los científicos del Goddard trabajaron con una versión "beta" del Nature Run durante varios años, lanzaron por primera vez a la comunidad científica esta versión actualizada y mejorada en otoño de 2014.
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Fuente:
http://svs.gsfc.nasa.gov/goto?11719 

lunes, 27 de octubre de 2014

Controlando un punto de inflexión

El concepto del punto de inflexión es como sigue: un sistema generalmente estable evoluciona a un punto donde la estabilidad desaparece y el sistema cambia, de repente y de forma irreversible, a un estado totalmente diferente y, a veces, catastrófico. El sistema podría ser una red eléctrica que experimenta un lento aumento en la demanda, hasta que se alcanza un apagón a gran escala; o un sistema climático sujeto al aumento de gases invernadero, que finalmente experimenta un cambio abrupto en la temperatura media.

Un huevo, simbolizando un punto de inflexión.
[Foto original de Jovel (2010).]
Para un sistema con múltiples resultados potenciales, Takashi Nishikawa (Universidad Northwestern) y Edward Ott (Universidad de Maryland) afirman que puede ser posible dirigir el sistema hacia un resultado deseado por medio de un pequeño empujón cuidadosamente elegido.

Para su estudio, consideraron teóricamente la evolución de un sistema unidimensional con ruido. En cada iteración, la posición actual se cambia a una nueva posición; y el cambio depende de un parámetro que varía lentamente, al que se añade ruido al azar. Cuando el parámetro alcanza un cierto umbral (que se denomina bifurcación), el sistema cambia a uno de dos estados posibles, cambio que depende de forma muy sensible de las fluctuaciones del ruido o de los detalles particulares de cómo varía el parámetro.

Los investigadores han demostrado, mediante simulaciones y de forma analítica, que si la amplitud del ruido es baja, existe un 90% de probabilidades de alcanzar el resultado deseado a través de un único cambio en la posición del sistema cuya cantidad sea solo un poco mayor que el nivel de ruido.

Lo sorprendente es que el cambio requerido toma su valor más pequeño durante un tiempo limitado que ocurre después de la bifurcación. Aunque el método se puede generalizar para más dimensiones, los autores advierten que es necesario tener un modelo del sistema que sea preciso.
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/67/9/10.1063/PT.3.2505
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