Dibujo20140416 book cover - de tales a newton - juan melendez sanchez

“La “Teoría del Todo” de Aristóteles ha tenido mala fama entre los divulgadores de la ciencia. Un [aparente] galimatías que dominó el pensamiento de Occidente durante siglos. Sin embargo, su cosmología era un prodigio de sencillez, simetría y sentido común; su dinámica daba una explicación sencilla y convincente de la mayoría de las experiencias de la vida cotidiana, y las dos estaban integradas en un conjunto que reunía todo el conocimiento de la época con una coherencia y una lógica admirables. En este cosmos todo tenía una función y un sentido. Era un universo hermoso.”

¿Te consideras escéptico? Si de verdad lo eres tienes que leer el libro de Juan Meléndez Sánchez “De Tales a Newton: Ciencia para personas inteligentes,” Ellago Ediciones, 2013. Que no te engañe el título, quizás hubiera sido más apropiado “De Tales a Newton: Ciencia para escépticos.” Este libro describe lo que es el escepticismo científico utilizando como excusa la historia de la astronomía desde la Grecia clásica hasta Newton.

La astronomía se desliga de la cosmología durante dos milenios y retorna a ella gracias a Newton, cuya obra “convence a todos los científicos de la realidad del heliocentrismo, aunque sin disponerse de ninguna prueba observacional del movimiento de la Tierra: la primera fue la observación por Bradley, en 1729, de la aberración de la luz estelar, y sólo más tarde vendrían la medición de la paralaje estelar por Bessel en 1838 y el péndulo de Foucault en 1851.”

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Dibujo20140418 gauge-gravity duality - quantum black hole - science

Leer un artículo sobre gravedad cuántica y teoría de cuerdas en Science es una agradable sorpresa. Jun Nishimura (KEK, Tsukuba, Japón) y tres colegas calculan mediante métodos numéricos de Montecarlo la radiación de Hawking emitida por un agujero negro cuántico descrito de forma holográfica gracias a la conjetura de Maldacena, la dualidad gauge/gravedad (o dualidad CFT/AdS).

Estudian su evaporación y el resultado concuerda con la predicción teórica de Hawking. Un punto a favor para la resolución holográfica de la paradoja de la pérdida de información en los agujeros negros. Muchos afirman que el nuevo trabajo, cuyo primer autor es Masanori Hanada (Instituto Yukawa de Física Teórica de la Universidad de Kyoto, Japón), da un espaldarazo a la teoría de supercuerdas. Por supuesto, este resultado, esperado por la mayoría de los expertos, abre nuevas perspectivas para el estudio numérico de la gravedad cuántica.

El artículo técnico es Masanori Hanada, Yoshifumi Hyakutake, Goro Ishiki, Jun Nishimura, “Holographic Description of a Quantum Black Hole on a Computer,” Science, AOP 17 Apr 2014 [DOI]; arXiv:1311.5607 [hep-th]. Recomiendo leer a Ron Cowen, “Simulations back up theory that Universe is a hologram. A ten-dimensional theory of gravity makes the same predictions as standard quantum physics in fewer dimensions,” News, Nature, 10 Dec 2013.

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Dibujo20140417 SnSe crystal structure Pnma - nature

Para generar electricidad a partir de calor se utiliza un fluido de trabajo que mueve una turbina acoplada a una dinamo. La termoelectricidad permite evitar la turbina, usando electrones como fluido de trabajo. Sin embargo, su eficiencia es muy baja (la mayor parte del calor se pierde en la generación de fonones).

Se publica en Nature que el patito feo de la termoelectricidad, los cristales de monoseleniuro de estaño (SnSe) o seleniuro estañoso, alcanzan un rendimiento récord que duplica al de sus competidores (aleaciones de teluro de plomo o PbTe) . Una gran sorpresa para muchos que habían despreciado este material en favor otros más chic diseñados usando nanotecnología.

Nos lo cuenta Joseph P. Heremans, “Thermoelectricity: The ugly duckling,” Nature 508: 327-328, 17 Apr 2014, siendo el artículo técnico Li-Dong Zhao et al., “Ultralow thermal conductivity and high thermoelectric figure of merit in SnSe crystals,” Nature 508: 373-377, 17 Apr 2014.

Que me perdonen los más puristas entre los lectores de este blog, pero no he podido resistir la tentación con el titular. Uno más justo sería “Nuevo récord en el rendimiento de un material termoeléctrico” o quizás “El seleniuro estañoso es el material termoeléctrico de mayor rendimiento.”

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Dibujo20140417in Josephson junction quasiparticles receiving a quanta of excitation from the qubit or environment can tunnel across the junction - nature

En un superconductor conviven electrones libres, pares de Cooper y cuasipartículas de Bogoliubov. Estas últimas se forman cuando los dos electrones de un par de Cooper se separan y decaen en un excitón (combinación de un electrón y un hueco). Cuando una unión Josephson se usa para implementar un cubit superconductor (aprovechando los estados de superposición entre las corrientes en ambos sentidos en un anillo), la conversión de pares de Cooper en cuasipartículas es una fuente de decoherencia (disipación) del estado cuántico.

Hace más de 50 años se predijo que esta fuente de disipación se suprime si la fase del electrón y del hueco en la cuasipartícula se diferencian en un ángulo de pi. Se publica en Nature la demostración experimental de este efecto, que permite incrementar el tiempo de vida del cubit superconductor en dos órdenes de magnitud. Esta técnica permite reducir al mínimo el efecto de la decoherencia cuántica en sistemas que usan cubits superconductores (tanto en información cuántica como en computación cuántica). El artículo técnico es Ioan M. Pop et al., “Coherent suppression of electromagnetic dissipation due to superconducting quasiparticles,” Nature 508: 369–372, 17 Apr 2014.

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Dibujo20140417 obesity - nature outlook

La obesidad es una condición muy común, peligrosa y costosa para los sistemas de salud pública. Combatir la epidemia de la obesidad requiere un enfoque multidisciplinar, desde la neurociencia a la genética, pasando por la psicología y la sociología. ¿Por qué parece que algunas personas tienen predisposición a aumentar de peso? ¿Cómo funciona el apetito? ¿Cuál es la estrategia óptima para combatir la obesidad? Si te interesan estos temas, te recomiendo el suplemento especial de Nature sobre el tema (sus artículos son de acceso gratuito) “Obesity. A growing problem,” Nature Outlook, 17 Apr 2014. Un resumen breve en Tony Scully, “Obesity,” Nature 508: S49, 17 Apr 2014.

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Dibujo20140415 Schematic picture of our setup - time crystal experiment proposal

La polémica sobre los cristales de tiempo propuestos por Frank Wilczek en 2012 se resolvió con la demostración de que eran imposibles de observar en laboratorio (no corresponden al estado fundamental del sistema). Ryosuke Yoshii (Univ. Kyoto, Japón) y varios colegas proponen un nuevo diseño que evita este problema y logra que los cristales de tiempo vuelvan a la palestra. Por ahora se trata de un diseño teórico de un experimento, pero nada impide que sea llevado a cabo en los próximos años.

La idea es aplicar dos campos magnéticos a un anillo superconductor cuasi unidimensional, uno que aprovecha el efecto de Aharonov-Bohm y otro el efecto Zeeman en los pares de Cooper. La combinación de ambos campos magnéticos produce un nuevo estado fundamental estable (según las simulaciones numéricas). La existencia de este nuevo estado, llamado Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov (FFLO), resultado de una rotura espontánea de la simetría temporal, sería la prueba definitiva de la existencia de los cristales de tiempo.

El artículo técnico es Ryosuke Yoshii et al., “Time crystal phase in a superconducting ring,” arXiv:1404.3519 [cond-mat.supr-con], 14 Apr 2014. Más información sobre cristales de tiempo en “Frank Wilczek propone la existencia de cristales de tiempo,” LCMF 16 Oct 2012, “La polémica de los “cristales de tiempo”,” LCMF 10 Ene 2013, y Lisa Zyga, “Physicist proves impossibility of quantum time crystals,” Phys.Org, 22 Aug 2013.

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Dibujo20140414 total 3d imaging of red blood cells in hypotonic - isotonic - hypertonic solutions

La microscopía por desenfoque es una nueva técnica de microscopía óptica de campo brillante capaz de lograr imágenes en 3D de las superficies externa e interna de objetos transparentes. Para los glóbulos rojos de la sangre se obtienen imágenes de la bicapa lípida de la membrana celular que están separadas por tan solo 300 nm.

Se han visualizado glóbulos rojos inmersos en soluciones hipotónicas (200 mOsm/kg), isotónicas (300 mOsm/kg) e hipertónicas (400 mOsm/kg) que muestran grandes diferencias en adhesión al sustrato de vidrio (como muestra la figura que abre esta entrada). El artículo técnico es Paula M. S. Roma et al., “Total 3D imaging of phase objects using defocusing microscopy: application to red blood cells,” arXiv:1404.2968 [physics.bio-ph], 10 Apr 2014.

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Dibujo20140410 Illustration of the experimental set-up - nature npg

Desde principios del siglo XIX, se sabe que se genera una diferencia de potencial eléctrico cuando un líquido iónico se mueve a través de un canal fino bajo un gradiente de presión. Se publica en Nature Nanotechnology que el movimiento de una gota de agua salada (solución iónica) sobre una tira de grafeno produce una tensión de unos pocos milivoltios. La diferencia de potencial en este fenómeno electrocinético es proporcional a la velocidad y al número de gotas, decreciendo cuando crece el número de capas de grafeno.

Más aún, a la inversa, al aplicar una tensión en los extremos de la tira de grafeno con un gota encima, la gota se mueve. La impulsa un cambio de su forma debido al movimiento de iones de la parte trasera a la parte delantera de la gota. En la figura se muestra una gota con una solución salina 0,6 Molar de NaCl con ángulo en la zona delantera de θA~91,9° y en la trasera de θR~60.2° (estos ángulos dependen del ión disuelto). El artículo presenta cálculos teóricos del fenómeno mediante la teoría del funcional densidad (DFT) que indican que la gota se comporta como un pseudocondensador que se carga en la parte trasera a través de la interfaz con el grafeno y se descarga en la parte delantera.

El artículo técnico es Jun Yin, Xuemei Li, Jin Yu, Zhuhua Zhang, Jianxin Zhou, Wanlin Guo, “Generating electricity by moving a droplet of ionic liquid along graphene,” Nature Nanotechnology, AOP 6 Apr 2014.

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Dibujo20140411 example sequences - Flies Evade Looming Targets - science mag

Ya puedes escuchar el audio de mi sección ¡Eureka! en el programa de radio La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, algunos enlaces y algunas imágenes para ilustrar la noticia.

Las moscas son molestas, pero cazarlas con la mano es muy difícil. Las moscas evitan la amenaza de forma casi instantánea. ¿Se sabe cómo logran una capacidad de evasión tan sorprendente? El biólogo Michael H. Dickinson, de la Universidad de Washington, en Seattle, EEUU, y varios colegas han publicado esta semana en la revista Science un artículo que estudia, mediante cámaras vídeo de alta velocidad, las maniobras acrobáticas de evasión de las moscas de la fruta (Drosophila hydei) ante la amenaza de un depredador. Las moscas reaccionan en milésimas de segundo ante un estímulo que consideran una amenaza y varían su rumbo de vuelo en unas centésimas de segundo gracias a un movimiento combinado de su cuerpo y de sus alas. Se pensaba que el cambio de rumbo era similar a un bandazo brusco. Sin embargo, el nuevo estudio indica que las moscas realizan movimientos suaves de su cuerpo, movimientos de cabeceo y de alabeo como los que hacen los aviones comerciales para girar. El cabeceo (pitch) consiste en levantar o bajar el morro del avión, y el alabeo (roll) consiste en rotar el cuerpo del avión para levantar un ala bajando la otra ala. Gracias a este rápido movimiento del cuerpo, que ocurre cinco veces más rápido que los giros que se realizan durante el vuelo normal, las moscas cambian de dirección en un par de aleteos y esquivan la posible amenaza de un depredador. Los autores del estudio han utilizado tres cámaras de alta velocidad para grabar los movimientos tridimensionales en vuelo de las moscas.

El artículo técnico es Florian T. Muijres, Michael J. Elzinga, Johan M. Melis, Michael H. Dickinson, “Flies Evade Looming Targets by Executing Rapid Visually Directed Banked Turns,” Science 344: 172-177, 11 Apr 2014 [incluye 11 vídeos]. En español recomiendo leer a Antonio Martínez Ron, “Las moscas esquivan a sus depredadores con la elegancia de un piloto de caza,” NEXT, Vozpópuli, 10 Abr 2014; Judith de Jorge, “Por qué es tan difícil atrapar una mosca al vuelo,” ABC Ciencia, 11 Abr 2014.

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Dibujo20140413 journals grouped by price compared to averages for select metrics 2014

Eugene Garfield introdujo el factor/índice de impacto para ayudar a las hemerotecas con presupuesto limitado a elegir las revistas científicas a las que subscribirse. Pero las revistas con mayor factor de impacto son mucho más caras: las 2712 revistas gratuitas y con subscripción anual por debajo de 410 $ tienen un factor de impacto promedio de 1,76, mientras que las 1258 revistas con subscripción anual por encima de 2.475 $ (coste medio de 5.188 $) tiene un factor de impacto promedio de 3,33. Todas ellas revistas con factor de impacto en el Journal of Citation Reports (JCR 2013) de Thomson/Reuters.

Por supuesto, estas estadísticas que mezclan diversas áreas de conocimiento no tienen mucho sentido bibliométrico (o cienciométrico). Sin embargo, nos hacen reflexionar sobre la situación actual del mercado de las publicaciones científicas. Más detalles en Stephen Bosch, Kittie Henderson, “Measuring the Value of Journals | Periodicals Price Survey 2014,” Library Journal, 11 Apr 2014.

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