Dibujo20141030 moisture-responsive performance of a smart claw - advanced materials

En robótica están de moda los actuadores inteligentes. Muchos están basados en nuevos materiales que pueden cambiar sus propiedades físicas de forma reversible en respuesta a cierto estímulo de control (temperatura, pH, luz UV, etc.). Se publica en Avanced Materials un nuevo actuador que responde a la humedad (adsorbe de forma anisótropa moléculas de agua). El material del actuador es una lámina bicapa de óxido de grafeno (GO) y óxido de grafeno reducido (RGO). Los autores ilustran su uso como pinzas (figura de arriba) y como transportador de objetos (vídeo de abajo), pero puede tener muchos otros usos.

El artículo técnico es Dong-Dong Han et al., “Moisture-Responsive Graphene Paper Prepared by Self-Controlled Photoreduction,” Advanced Materials, AOP 18 Oct 2014.

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Dibujo20141029 schematic description simp paradigm - phys rev lett

El modelo cosmológico de consenso ΛCDM, con materia oscura fría, explica muy bien el universo a gran escala, pero presenta anomalías a escala galáctica. Una solución puede ser que las partículas de materia oscura tienen una auto-interacción (self-interaction) del orden de σ/m∼0,1-10 cm²/g. Las WIMP, los axiones y los neutrinos estériles no pueden explicar una auto-interacción tan fuerte. En Physical Review Letters se propone como solución el “milagro SIMP” parafraseando el famoso “milagro WIMP”, aunque el editor no ha permitido usar un título tan comercial.

La solución propuesta es un modelo genérico para partículas SIMP (Strongly-Interacting Massive Particles) con una aniquilación 3→2 que no conserva el número de partículas (recuerda que WIMP significa Weakly-Interacting Massive Particles). Este modelo predice partículas de materia oscura con una masa de unos 100 MeV (los modelos con WIMP predicen una masa de unos 100 GeV), que podrían ser nuevas partículas escalares aún por descubrir. En el marco del modelo estándar podrían ser las glubolas (glueballs) que predice la cromodinámica cuántica (QCD) y que aún no han sido observadas.

El artículo técnico es Yonit Hochberg, Eric Kuflik, Tomer Volansky, Jay G. Wacker, “Mechanism for Thermal Relic Dark Matter of Strongly Interacting Massive Particles,” Phys. Rev. Lett. 113: 171301, 22 Oct 2014; “The SIMP Miracle,” arXiv:1402.5143 [hep-ph]. En 2014 se han realizado varias propuestas en esta línea.

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Dibujo20141024 Jackson Pollock painting by coiling - The Pollock Krasner Foundation Artists Rights Society New York

El pintor Jackson Pollock era una máquina de coser fluidodinámica humana. Con su mano realizaba gestos que impregnaban el lienzo con patrones generados por el movimiento de la brocha de pintura a cierta distancia del lienzo. En ingeniería y en física, una FMSM (del inglés Fluid Mechanical Sewing Machine) es un chorro líquido viscoso que cae sobre una cinta transportadora que se mueve a velocidad constante. Se forman meandros, bucles, patrones en W, etc., que parecen patrones de bordado (de ahí que se hable de máquina de coser). El origen de estos patrones es la diferencia entre la velocidad terminal del chorro y de la cinta.

John R. Lister (Univ. Cambridge, Reino Unido) y sus colegas han desarrollado un modelo matemático muy sencillo de este sistema físico capaz de describir todos los patrones observados. Un modelo unidimensional basado en tres ecuaciones diferenciales ordinarias que gustará a muchos profesores de física y de matemáticas.

El artículo técnico es P.-T. Brun et al., “Liquid ropes: a geometrical model for thin viscous jets instabilities,” arXiv:1410.5382 [physics.flu-dyn]. Más información sobre Andrzej Herczyński, Claude Cernuschi, L. Mahadevan, “Painting with drops, jets, and sheets,” Physics Today 64: 31-36, 2011. Información divulgativa en “Jackson Pollock, artist and physicist?,” Univ. Cambridge News, 28 Jun 2011.

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Dibujo20141026 cartoon summarizing current understanding physical processes heliopause - sciencedirect

Mi sección Eureka en el programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero se integró en el audio del Especial: El miedo al fin del mundo, me puedes escuchar aquí a partir del minuto 26:00 hasta 36:30. Como siempre una transcripción libre del audio, con adendas, enlaces y figuras.

Uno de los mayores riesgos a los que está sometido nuestra civilización tecnológica son las (super)tormentas solares. Pueden dañar gravemente las comunicaciones vía satélite, las redes transmisión eléctrica de potencia y con ellas otras infraestructuras. ¿Realmente son tan peligrosas como las pintan? El impacto de las tormentas solares sobre una civilización tecnológica se conoce desde mediados del siglo XIX, cuando ocurrió la tormenta geomagnética más intensa de los últimos dos siglos, en septiembre de 1859, que se llama evento Carrington en honor a Richard Carrington, uno de los dos astrónomos que observaron la llamarada solar que inició el evento (y que marcó el descubrimiento de estas erupciones solares). La supertormenta comenzó unas 17 horas después de la llamarada solar y sus efectos se sintieron en la Tierra entre 36 y 48 horas según el lugar. La tormenta indujo fuertes corrientes eléctricas en los sistemas de telégrafo, que eran el sistema de comunicación más avanzada de la época, produciendo cortes del servicio. Hay indicios de que fue el mayor evento de los últimos 450 años. Quizás dé miedo, pero el impacto real del evento fue modesto (una simpe interrupción de los servicios de telégrafo) en el siglo XIX.

R. C. Carrington, “Description of a Singular Appearance seen in the Sun on September 1, 1859,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 20: 13-15, 1859; M.A. Shea et al., “Solar proton events for 450 years: The Carrington event in perspective,” Advances in Space Research 38: 232-238, 2006; D.F. Smart et al., “The Carrington event: Possible solar proton intensity–time profile,” Advances in Space Research 38: 215-225, 2006; E. W. Cliver, L. Svalgaard, “The 1859 Solar–Terrestrial Disturbance And the Current Limits of Extreme Space Weather Activity,” Solar Physics 224: 407-422, 2004 [PDF].

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Ayer jueves impartí una charla sobre el bosón de Higgs dirigida a profesores de ESO y Bachillerato del Centro Regional de Formación de Profesorado de Castilla-La Mancha. La idea original era impartir varias charlas, pero problemas presupuestarios lo han reducido a una sola. Como resultado me faltó tiempo para contar todo lo que quería contar. Aún así, espero que te guste.

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Dibujo20141020 sun axion magnetosphere x-ray xmm-newton - the guardian

George William Fraser (1955-2014) falleció el 17 de marzo, una semana después del envío de su último artículo como primer autor, que se ha publicado este mes a título póstumo. El análisis de los datos recogidos por el telescopio espacial XMM-Newton de la ESA entre 2000 y 2012 muestra una señal de rayos X en la magnetosfera terrestre con una modulación anual. Fraser (Universidad de Leicester, Reino Unido) y sus colegas la interpretan como indicio de un flujo solar de axiones (a 3,1 sigmas C.L.); estas partículas son las candidatas a materia oscura que más nos gustan a muchos físicos.

No es elegante criticar un trabajo póstumo. Dedícale un minuto de silencio a su memoria y luego continúa leyendo. Gracias. La interacción de la radiación solar con la magnetosfera terrestre es muy complicada y XMM-Newton no está diseñado para estudiarla. Casi con toda seguridad la señal observada se puede explicar sin recurrir a la materia oscura axiónica. Ello no quita que muchos medios se hayan hecho eco de esta noticia (que pasó sin pena ni gloria antes del verano).

El artículo técnico es G. W. Fraser et al., “Potential solar axion signatures in X-ray observations with the XMM-Newton observatory,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) 445: 2146-2168, 2014; arXiv:1403.2436 [astro-ph.HE]. A nivel divulgativo te recomiendo leer a Ian Sample, “Dark matter may have been detected – streaming from the sun’s core,” The Guardian, 16 Oct 2014; Elizabeth Gibney, “Physicists see potential dark matter from the Sun,” Nature News, 17 Oct 2014.

Sobre los axiones te recomiendo leer a Enrique Borja, “Materia Oscura — Toma Uno — Claqueta — Axión,” Cuentos Cuánticos, 20 Oct 2014. En este blog he hablado mucho del axión, pero te recomiendo “La búsqueda de las axiones como candidatos a materia oscura,” LCMF, 09 Nov 2013, y “La búsqueda del axión como candidato a materia oscura,” LCMF, 03 Jun 2014.

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Dibujo20141019 ebola virus interaction with human cell - nature

Ya puedes escuchar el audio de mi sección Eureka en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre una transcripción, algunas imágenes y algunos enlaces para profundizar.

Esta semana ha sido noticia que hay una enfermedad rara que inmuniza contra el Ébola. ¿Permitirá este descubrimiento desarrollar futuros tratamientos? El virus del Ébola tiene siete genes que codifican siete proteínas. Una de ellas es la glicoproteína GP que permite que el virus encuentre una célula humana a la que infectar; esta molécula se acopla a un receptor celular en la membrana de estas células que se llama proteína NPC1. Hay una enfermedad rara de origen hereditario, llamada Niemann-Pick de tipo C, cuya prevalencia es de 1 caso en cada 150.000 habitantes, que afecta a los genes humanos de las proteínas NPC1 y NPC2. Los enfermos de Niemann-Pick tipo C no tienen el receptor NPC1 al que se acopla el virus del Ébola y no pueden ser infectados por este virus. Esta enfermedad rara provoca una severa deficiencia en el transporte del colesterol, que se acumula peligrosamente en tejidos y órganos. Afecta sobre todo a niños de edad escolar y conduce a un desenlace fatal a temprana edad en muchos casos. Se publicó en la revista Nature un estudio in vitro que demostró que las células de enfermos de Niemann-Pick tipo C no pueden infectarse de Ébola al carecer del receptor NPC1 que necesita la glicoproteína GP del virus del Ébola para infectar. Este descubrimiento ha abierto una nueva vía de tratamiento contra el Ébola, desarrollar fármacos dirigidos hacia la proteína humana receptora del Ébola, la NPC1. El artículo en Nature propuso el uso de una molécula relacionada con el adamantano (un compuesto con un olor parecido al alcanfor) que es capaz de bloquear la interacción entre la glicoproteína vírica y la proteína humana NPC1. Como es obvio aún no se ha encontrado la solución al Ébola ya que este fármaco induce la enfermedad de Niemann-Pick en células sanas y la cura de esta enfermedad rara está aún lejos. Sin embargo, estos resultados muy preliminares una nueva puerta a la esperanza para vencer la lucha contra el Ébola.

Recomiendo leer al genial Jose Manuel López Nicolás, “El sorprendente caso de la enfermedad rara que te inmuniza ante el virus del Ébola,” Scientia, 15 Oct 2014. Los artículos técnicos en Nature son Jan E. Carette et al., “Ebola virus entry requires the cholesterol transporter Niemann–Pick C1,” Nature 477: 340-343, 15 Sep 2011, y Marceline Côté et al., “Small molecule inhibitors reveal Niemann–Pick C1 is essential for Ebola virus infection,” Nature 477: 344-348, 15 Sep 2011; recomiendo también la tesis doctoral de Anna Bruchez, “Niemann-Pick C1 Is Essential for Ebola Virus Infection and a Target of Small Molecule Inhibitors,” Univ. Harvard, Ph.D. Thesis). La curación de la enfermedad de Niemann-Pick no está cercana, pero hay avances, como Atsushi Tamura, Nobuhiko Yui, “Lysosomal-specific Cholesterol Reduction by Biocleavable Polyrotaxanes for Ameliorating Niemann-Pick Type C Disease,” Scientific Reports 4: 4356, 12 Mar 2014.

Sobre el virus del Ébola recomiendo encarecidamente el “Especial sobre Ébola” del programa CST de la NTN24 @CstNTN24. Una hora de televisión en píldoras de 10 minutos con reportajes muy interesantes y una gran entrevista de Luis Quevedo al Director del Instituto de Patógenos Emergentes del Hospital Monte Sinaí de Nueva York, Dr. Adolfo García-Sastre, una de las autoridades mundiales en virus.

Sobre vacunas recomiendo leer al experto español Lucas Sánchez, ¿Por qué no hay vacuna del ébola?,” Materia.es, El País, 14 Oct 2014.

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Dibujo20141015 Laura Mersini-Houghton - chapel hill- univ north carolina - newsobserver com Humor, ciencia y rigor son las señas de identidad de La Buhardilla 2.0 de Sevilla Web Radio. Rectificar es de sabios y por ello presumen de su “perdón por haber nacido.” En el “Pograma 111” (00:25:50) comentan que “una científica estadounidense demuestra que los agujeros negros no existen” y en directo tuiteé: “Cuidado estáis diciendo cosas que no son correctas. Os tenéis que preparar mejor las noticias.” Por razones obvias tengo que aclarar mi comentario, así como la noticia.

Lo primero, la noticia de Javier Gómez aka @javibuhardilla está basada en “Un cálculo matemático entierra la teoría de los agujeros negros,” Actualidad RT, 05 Oct 2014), que se hace eco de los artículos de Laura Mersini-Houghton, “Backreaction of Hawking radiation on a gravitationally collapsing star I: Black holes?,” Physics Letters B 738: 61-67, 10 Nov 2014, arXiv:1406.1525 [hep-th], y Laura Mersini-Houghton, Harald P. Pfeiffer, “Back-reaction of the Hawking radiation flux on a gravitationally collapsing star II: Fireworks instead of firewalls,” arXiv:1409.1837 [hep-th].

Muchos medios se han hecho eco de esta noticia, pero quiero destacar tres blogs: Lisa Winter, “Physicist Claims to Have Proven Mathematically That Black Holes Do Not Exist,” IFL Science!, 24 Sep 2014, donde el genial físico William Unruh afirma que el artículo tiene “errores fatales” (fatal flaws) y es “un sinsentido” (is nonsense); Sabine Hossenfelder, “Black holes declared non-existent again,” Backreaction, 26 Sep 2014, quien se confiesa amiga de Laura y que hizo su tesis de maestría en la “retrorreacción” (de ahí el nombre de su blog), que presenta serias dudas sobre el trabajo de Laura; y Lubos Motl, “A surge of attacks against classical GR,” The Reference Frame, 29 Sep 2014, quien con su misoginia habitual califica estos trabajos como “idioteces” (totally idiotic), pero cuyo razonamiento basado en escalas de tiempos es la crítica más adecuada para quien no quiere enfangarse en los detalles.

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Dibujo20141012 Ebola Virus - MD Health com

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

El tema del Ébola está generando mucho interés, pero se nota una falta de información rigurosa y fiable en muchos medios. El miedo entre ciertos sectores de la población raya la psicosis. La ciencia puede resolver muchas dudas del público general sobre el virus del Ébola y ofrecer un poco de tranquilidad. Podemos empezar por la historia del virus, ¿dónde surgió el virus? El virus del Ébola fue aislado por primera vez en 1976 por Peter Piot, investigador en un laboratorio de Amberes, que aisló el virus en una muestra de sangre de una monja belga, que había caído enferma en Yambuku, a orillas del río Ébola, en la República Democrática del Congo, el antiguo Zaire. Este filovirus, muy parecido al virus de Marburgo [aislado por primera vez en 1967], en los últimos 38 años ha causado 34 brotes epidémicos en humanos. La mayoría de los brotes ha causado sólo unos cientos de fallecimientos, un número muy bajo comparado con la malaria o con el sida. Se conocen cinco cepas del virus del Ébola llamadas Zaire, Sudán, Reston, Taï y Bundibugyo, siendo la más mortífera la cepa Zaire. El virus del Ébola es un virus emergente de que ha pasado a los humanos desde un reservorio animal por zoonosis, en concreto, tres especies de murciélagos de la fruta que viven en África Central, según un estudio publicado en el año 2005 en la revista Nature.

El artículo técnico es Eric M. Leroy et al., “Fruit bats as reservoirs of Ebola virus,” Nature 438: 575-576, 2005; sobre la historia del virus recomiendo Xavier Pourrut et al., “The natural history of Ebola virus in Africa,” Microbes and Infection 07: 1005–1014, 2005. Más información divulgativa en Javier Sampedro, “El virus que se hizo fuerte al llegar a las ciudades,” El País, 10 Oct 2014; Antonio Martínez Ron, “El ébola llama a la puerta, ¿cómo hemos llegado hasta aquí?,” Next, Vozpópuli, 11 Oct 2014; Ignacio López-Goñi, “Apocalypse Now: el virus Ébola,” Naukas, 08 Jul 2014; Luis Quevedo, “Ébola, la investigación, la vacuna y lo que sí sabemos. Con Adolfo García Sastre,” Naukas, 11 Ago 2014.

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Dibujo20141009 star orbits - milky way - halo - bulge - disk - addison weslay 2004

En el año 2000 se pensaba que el halo de materia oscura de nuestra galaxia, la Vía Láctea, tenía una masa de unos 2 billones de masas solares. Usando este valor los modelos de formación galáctica predicen un número de galaxias satélites (o enanas) mucho mayor del observado. O no vemos las que faltan, o el modelo de materia oscura tiene un gran problema.

La solución más sencilla a este grave problema es que hayamos calculado mal la masa de la materia oscura del halo. Si la masa del halo fuera justo la mitad, sólo un billón de masas solares, el problema estaría resuelto. Desde el año 2006 se han publicado varios estudios que estiman la masa del halo galáctico y que confirman esta hipótesis. Para mi sorpresa, cada vez que se publica alguno nuevo muchos medios vuelven a contar la misma historia (“A Slimmer Milky Way Revealed by New Measurements,” Phys.org, 17 Jun 2008; “Dark matter half what we thought, say scientists,” Phys.org, 09 Oct 2014; y otros).

La última medida de la masa del halo de materia oscura de nuestra galaxia ha sido obtenida por Prajwal R. Kafle (Univ. Western Australia) y su grupo. Se basa en estrellas gigantes rojas (P. R. Kafle, S. Sharma, G. F. Lewis, J. Bland-Hawthorn, “On the Shoulders of Giants: Properties of the Stellar Halo and the Milky Way Mass Distribution,” The Astrophysical Journal, 794: 59, 10 Oct 2014; arXiv: 1408.1787). El nuevo resultado confirma un resultado previo del propio Kafle con estrellas azules (P. R. Kafle, S. Sharma, G. F. Lewis, J. Bland-Hawthorn, “Kinematics of the stellar halo and the mass distribution of the Milky Way using BHB stars,” The Astrophysical Journal 761:98, 2012; arXiv:1210.7527) y otros resultados previos independientes (como X.-X. Xue et al., “The Milky Way’s Circular Velocity Curve to 60 kpc and an Estimate of the Dark Matter Halo Mass from Kinematics of ~2400 SDSS Blue Horizontal Branch Stars,” The Astrophysical Journal 684: 1143, 2008; arXiv:0801.1232).

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