Dibujo20150328 electron micrograph ebola virus surface vero cell - national institute allergy infectious NIAID

Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes.

Esta semana ha sido noticia que el matemático inspirador de la película “Una mente maravillosa” ha ganado un premio que algunos llaman el Nobel de las matemáticas. La Academia Noruega de Ciencias y Letras ha otorgado el Premio Abel 2015 a John Nash y Louis Nirenberg. Pero esta semana también ha habido buenas noticias sobre el Ébola. Se ha ensayado con éxito en monos (macacos) una vacuna que usa por primera vez el virus completo del Ébola, pero desactivado. Una vacuna muy segura que logra mejorar la respuesta inmune, lo que supone una mayor protección y seguridad. Los ensayos clínicos en humanos se iniciarán el año próximo. Buenas noticias porque se ha descubierto que el virus muta a una velocidad menor de lo previsto. Esto disipa los temores de que una mutación rápida permitiera al virus resistir a las terapias actuales y expandirse más rápidamente.

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Dibujo20150326 Creating highly shared entanglement - nature com

El estado de un sistema cuántico formado por muchos cubits se puede representar mediante una función de Wigner en lugar de una función de onda en un espacio de Hilbert. La función de Wigner permite calcular pseudoprobabilidades. Cuando son positivas hay una descripción estadística clásica de dicho sistema de cubits. Pero si son negativas el sistema será genuínamente cuántico. Un nuevo artículo en Nature muestra por primera vez valores negativos de la función de Wigner para un sistema récord de unos 3000 átomos rubidio (Rb-87), en concreto, se logra entrelazar unos 2910 ± 190 átomos en un conjunto de 3100 átomos.

Trabajos previos habían logrado observar funciones de Wigner negativas en sistemas con 110 fotones y el entrelazamiento multipartito del espín de 170 átomos en un conjunto de 2300 átomos. El grupo de Vladan Vuletić (Centro MIT-Harvard de Átomos Ultrafríos, Instituto Técnico de Massachusetts, Cambridge, MA, EEUU) ha usado la interacción entre un fotón y el espín de los tres mil átomos atrapados entre dos espejos. Por tanto, un fotón ha inducido un estado de superposición cuántico entrelazado entre los espines de tres mil átomos (recuerda que cada espín se comporta como un cubit).

Estos estados entrelazados multipartitos entre gran número de átomos tienen aplicaciones en metrología cuántica, luego permitirán el diseño de nuevos sensores cuánticos para relojes atómicos, magnetómetros y acelerómetros. Nos lo cuenta James K. Thompson, “Quantum physics: Atomic doughnuts from single photons,” Nature 519: 420-422, 26 Mar 2015, doi: 10.1038/519420b, que se hace eco del artículo de Robert McConnell et al., “Entanglement with negative Wigner function of almost 3,000 atoms heralded by one photon,” Nature 519: 439-442, 26 Mar 2015, doi: 10.1038/nature14293.

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Dibujo20150324 Terraformation motifs involving closed cooperation among players - arxiv - icrea

El cambio climático y la destrucción de ecosistemas naturales lleva a pensar en un futuro negro para la biosfera de la Tierra. Entre los escenarios posibles de remediación se encuentra la terraformación. La biología sintética permite desarrollar organismos sintéticos que capturen dióxido de carbono, potencien la fijación del nitrógeno o ralenticen la degradación de los ecosistemas áridos y semiáridos. El mayor reto de toda terraformación de la biosfera terrestre es la bioseguridad. No conocemos las consecuencias ecológicas y evolutivas de este proceso.

Un microbio sintético (SYN), modificando genéticamente de uno natural (WT), puede ayudar a un anfitrión, como una planta (H), en relación al uso de un recurso físico, como el agua (W). El diseño de la interacción cooperativa entre estos organismos debe minimizar la interacción entre SYN y WT, y además una vez que haya cumplido su papel como mutualista con H debe autodestruirse. Para ello el experto en biología sintética Ricard Solé (ICREA, Univ. Pompeu Fabra, Barcelona) nos propone usar organismos modificados genéticamente que actúen como cortafuegos ecológicos a todos los niveles, desde el nivel de redes metabólicas hasta el nivel de dinámica de poblaciones.

Una sugerente idea en un artículo que también firma el joven doctor malagueño Raúl Montañez. Ricard V. Solé, Raúl Montañez, Salvador Duran-Nebreda, “Synthetic circuit designs for Earth terraformation,” arXiv:1503.05043 [q-bio.QM].

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Dibujo20150325 event rb a34 - ramp-down spurious quenches - lhc cern

La primera inyección de protones a 6,5 TeV en el LHC estaba prevista para esta semana. Se ha retrasado sin fecha. El pasado sábado por la mañana hubo un problema eléctrico en el sector 34. Todos los sistemas de seguridad funcionaron y la máquina no sufrió daño alguno. Sin embargo, hay que saber en detalle qué ha pasado para que no vuelva a ocurrir. Se ha tenido que visitar el túnel para estudiarlo in situ. Se pensó en retrasar la inyección unos días, pero aún no está claro qué ha ocurrido. Se estima que se retrasará la inyección unas semanas hasta que se sepa con certeza qué ha pasado y cómo se pude evitar.

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MCC154

Mañana 25 de marzo, Málaga se viste de divulgación científica y cultural en el Centro de Arte Contemporáneo: Málaga Ciudad del Conocimiento 2015. Un evento gratuito con plazas limitadas (hasta completar aforo; asegúrate un asiento vía web). Una idea genial de Carlos Martín Guevara, director de Sombradoble (@SDciencia), que reunirá “a profesionales de distintas disciplinas (medicina, arte, gastronomía, economía y empresa, humor, etc.) con el objetivo de discutir y hablar sobre las nuevas vías, fronteras y tendencias del conocimiento en las distintas disciplinas.”

¿Te gustó el programa Órbita Laika de La2 de RTVE? No te puedes perder a José Manuel López Nicolás (@ScientiaJMLN), Clara Grima (@ClaraGrima), Jose Antonio Pérez Ledo (@mimesacojea). ¿Te gusta la ciencia contada por científicos en activo? No te pierdas a Carlos Rodríguez Caso (CRC), Elena González Rey (IPBLN), Javier Noriega (@javi_noriega). ¿Te gusta aprender? ¿Amas el conocimiento?

¡Cómo te lo vas a perder!

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Dibujo20150320 anomaly lhcb - P5p - bzero to kstar mu mu - Mar2015 - lhcb lhc cern

Rumor confirmado. La anomalía observada por LHCb en los ángulos de los productos de la desintegración B0→K*0μ+μ, con K*0→K+π, no ha desaparecido tras analizar 3 /fb de colisiones. Sin embargo, la significación estadística no ha crecido y sigue siendo 3,7 sigmas (para el parámetro P’5), igual que tras analizar 1 /fb de colisiones en 2013. Que no haya variado la significación implica que su origen no es estadístico, luego podría ser sistemático. La hipótesis más conservadora es asumir que no se está calculando bien la predicción del modelo estándar. Un efecto hadrónico podría ser la causa (al final de esta entrada lo explico para legos en la materia).

En la figura que abre esta entrada, el resultado más anómalo, asociado a la variable angular llamada P’5, se observa con 2,9 sigmas en los intervalos [4,6] y [6,8] GeV², que combinados implican 3,7 sigmas al 95% CL en los puntos negros con barras de error tras analizar 3 /fb de colisiones. Este resultado se compara con el resultado tras analizar 1 /fb en los puntos azules con barras de error. La predicción del modelo estándar (sin tener en cuenta ningún efecto hadrónico) está representada por los rectángulos naranja. Se observa que la anomalía persiste, pero no se hace más significativa .

Recomiendo consultar las transparencias de la charla de Christoph Langenbruch, “Latest results on rare decays from LHCb,” 50th Rencontres de Moriond Electroweak, in La Thuile (Italy), 20 Mar 2015 [slides PDF]. También las explicaciones teóricas más allá del modelo estándar de Joaquim Matias, “B to K(*)mu+mu-: theory interpretation,” 50 Moriond EW, 20 Mar 2015 [slides PDF], y dentro del modelo estándar de David Straub, “Implications of b→s measurements for model-building,” 50 Moriond EW, 20 Mar 2015 [slides PDF]; un resumen de este último en David Straub, “The B→K*μμ anomaly persists,” Blog personal, 20 Mar 2015.

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Dibujo20150319 Fit CNP7 to CNP9 using B to Kmumu observables - arxiv org

Nuevo rumor en física de partículas. El análisis que publicará mañana en la conferencia Moriond la colaboración LHCb confirma, tras analizar 3 /fb de colisiones, la anomalía observada a 3,7 sigmas en la distribución angular de los cuatro productos de la desintegración B0 → K*0 μ+μ, donde K*0(892) → K+π, tras analizar 1 /fb de colisiones. Ha lanzado este rumor en Twitter el físico Adam Falkowski, aka Jester (@Resonaances), autor del blog Résonaances, gran aficionado a la rumorología.

Muchos físicos interpretan esta anomalía como la primera señal firme de la existencia de física más allá del modelo estándar en la escala electrodébil. Por ahora debemos ser cautos. Te preguntarás, ¿qué nueva física explica dicha anomalía? Hay al menos 331 posibilidades (entre ellas diferentes modelos supersimétricos).

Por supuesto, saldremos de dudas sobre el rumor mañana viernes 20M (más conocido como el día del eclipse) a las 08:30 en la charla de Christoph Langenbruch (Univ. Warwick), “Latest results on rare decays from LHCb,” 50th Rencontres de Moriond EW 2015, La Thuile, Italia [slides ASAP]; las implicaciones teóricas respecto al modelo estándar nos las contará Joaquim Matias (Univ. Autónoma Barcelona), “B to K(*)mu+mu-: theory interpretation,” 50th R. Moriond EW 2015 [slides ASAP]. Recuerda que ASAP significa “as soon as possible” (pondré el enlace cuando estén disponibles las transparencias).

El artículo que descubrió la anomalía es LHCb Collaboration, “Measurement of form-factor independent observables in the decay B0→K∗0μ+μ−,” Phys. Rev. Lett. 111: 191801, 2013, doi: 10.1103/PhysRevLett.111.191801, arXiv:1308.1707 [hep-ex]. En el blog de Jester puedes leer “On the latest anomaly in LHCb,” Résonaances, 26 Aug 2013; y “Persistent trouble with bees,” Résonaances, 25 Feb 2015.

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Dibujo20150318 higgs boson to tau tau - exclusion plot - lhcb lhc cern

El bosón de Higgs ha sido descubierto en los detectores ATLAS y CMS del LHC en el CERN. Entre los otros cinco detectores del LHC sólo podemos esperar que LHCb redescubra el Higgs en el LHC Run 2. El detector Large Hadron Collider Beauty (LHCb) está diseñado para estudiar los mesones B (partículas compuestas de quarks bottom), pero también puede detectar con precisión las desintegraciones con leptones tau (τ). Gracias a ello podrá redescubrir el Higgs en el canal de desintegración H → ττ, porque el canal H → bb tiene una relación señal/ruido pésima. Más tarde podrá detectarlo también en los canales HW → bb+lν, y HZ → bb+ll.

Hasta ahora sólo se ha publicado la búsqueda del Higgs en LHCb en el canal H → ττ usando colisiones a 7 TeV c.m. del LHC Run 1 (figura que abre esta entrada). Aún está lejos de un descubrimiento. La búsqueda para colisiones a 8 TeV c.m. aún no ha sido publicada, pero tampoco permitirá un redescubrimiento del Higgs. Habrá que esperar al análisis de las colisiones del LHC Run 2, es decir, hasta el verano de 2018. Aún así, será una gran noticia que se adelante este redescubrimiento a finales de 2017.

Más información en Philip Ilten, “Electroweak and Higgs Measurements Using Tau Final States with the LHCb Detector,” PhD thesis [255 pp], CERN-THESIS-2013-252, arXiv:1401.4902 [hep-ex]; Julien Rouvinet, “Title Search for (Higgs-like) bosons decaying into a pair of long-lived exotic particles in the LHCb experiment,” PhD thesis [117 pp], CERN-THESIS-2014-081.

El artículo ya publicado es LHCb collaboration, “Limits on neutral Higgs boson production in the forward region in pp collisions at s√=7 TeV,” Journal of High Energy Physics 2013: 132, 2013, doi: 10.1007/JHEP05(2013)132, arXiv:1304.2591 [hep-ex].

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Dibujo20150317 Principle of the fuzzy time dispersion measurement - nphys3293-f1

John Wheeler propuso que el espaciotiempo en la escala de Planck es una espuma cuántica. Una teoría cuántica de la gravedad que describa esta espuma cuántica debería violar la simetría de Lorentz de la teoría de la relatividad. Para explorar esta espuma cuántica, Giovanni Amelino-Camelia y varios colegas propusieron en 1998 estudiar la relación energía-momento para un fotón que haya recorrido distancias muy grandes, es decir, estudiar si la velocidad de un fotón en el vacío depende de su energía (no es constante).

Gracias al telescopio espacial de rayos gamma Fermi LAT (Large Area Telescope) se han estudiado los fotones emitidos por el brote intenso de rayos gamma GRB 090510. No se observa que la espuma cuántica introduzca ninguna dependencia aleatoria de la velocidad de los fotones con la energía que siga una distribución normal al menos hasta una energía de 2,8 EPl al 95% CL (1,6 EPl al 99%). Recuerda que EPl es la energía de Planck EPl ~ 1.22 × 1019 GeV. Por tanto, no hay indicios de la existencia de espuma cuántica en la escala de Planck, recuerda LPl ~ 1.62 × 10−33 cm.

Nos lo cuenta Agnieszka Jacholkowska, “Quantum gravity: Spacetime fuzziness in focus,” Nature Physics, AOP 16 Mar 2015, doi: 10.1038/nphys3293; que se hace eco de Vlasios Vasileiou et al., “A Planck-scale limit on spacetime fuzziness and stochastic Lorentz invariance violation,” Nature Physics, AOP 16 Mar 2015, doi: 10.1038/nphys3270.

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Dibujo20150317 atlas and cms preliminary - lhc run 1 - combination - cern

El bosón de Higgs fue descubierto en el LHC por ATLAS y CMS de forma independiente. La combinación de los datos de ambos experimentos permite afinar sus propiedades. Hoy, por primera vez, se publica una combinación oficial LHC Run 1 para la masa del bosón de Higgs. La masa del Higgs es 125,09 ± 0,24 (0,21 estad. ± 0,11 sist.). Un resultado muy esperado que se ha hecho público en la conferencia 50th Rencontres de Moriond, La Thuile, Italia [programa].

La figura muestra los resultados de ATLAS y CMS para los canales H→ZZ→4l y H→γγ. La combinación LHC Run 1 reduce en gran medida la incertidumbre. Destacando la buena compatibilidad con las predicciones del modelo estándar.

La noticia nos la ha contado Cian O’Luanaigh, “LHC experiments join forces to zoom in on the Higgs boson,” CERN News, 17 Mar 2015. La charla es Michael Duehrssen (for the ATLAS and CMS collaborations), “Higgs combination,” 50th Rencontrs de Moriond, 17 Mar 2015 [PDF slides]. El artículo técnico estará disponible en ArXiv dentro de unos días.

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