Dibujo20150525 experimental angular ee pair correlations in li-7 reaction arxiv org

Físicos húngaros han publicado en Physical Review Letters los primeros indicios de una nueva fuerza fundamental. Mediada por un fotón oscuro (o un bosón protófugo) con una masa de unos 17 MeV/c² se ha observado en las desintegraciones de núcleos de berilio-8. Estos núcleos son producidos mediante colisiones de protones contra núcleos de litio-7 y se desintegran en pares electrón-positrón. La confianza estadística en la medida es de 6,8 sigmas para una partícula de 16,70 ± 0,35 (stat) ± 0,5 (sys) MeV/c².

Por supuesto, debemos ser muy cautos. Más de cinco sigmas es un descubrimiento, siempre que se observe en al menos dos experimentos (o detectores) diferentes. Hasta que el experimento DarkLight observe dicha anomalía, debemos hablar de primeros indicios aún por confirmar. Desde el año 1966 se han observado anomalías en las desintegraciones de los núcleos ligeros que han sido interpretadas como resultado de un fotón oscuro. Hasta ahora dichos indicios no habían alcanzado las cinco sigmas. Sin embargo, debemos ser muy cautos con el nuevo resultado hasta que sea confirmado de forma independiente.

El artículo experimental es Attila J. Krasznahorkay, M. Csatlós, …, Zs. Vajta, “Observation of Anomalous Internal Pair Creation in 8Be: A Possible Signature of a Light, Neutral Boson,” Phys. Rev. Lett. 116: 042501 (26 Jan 2016), doi: 10.1103/PhysRevLett.116.042501, arXiv:1504.01527 [nucl-ex]; la propuesta de que no es un fotón oscuro sino un bosón protófugo es de Jonathan L. Feng, Bartosz Fornal, …, Philip Tanedo, “Evidence for a Protophobic Fifth Force from 8Be Nuclear Transitions,” arXiv:1604.07411 [hep-ph].

Me he enterado gracias a Edwin Cartlidge, “Has a Hungarian physics lab found a fifth force of nature?” News, Nature (25 May 2016), doi: 10.1038/nature.2016.19957.

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Dibujo20160525 primordial black holes as halo dark matter ApJ Lett

La fusión de dos agujeros negros de unas 29 y unas 36 masas solares gracias a LIGO ha hecho renacer la idea. El halo de materia oscura que rodea las galaxias podría estar formado, en gran parte, por agujeros negros de masa estelar. Luego LIGO podría haber observado la materia oscura. De hecho, el efecto de microlentes gravitacionales no permite descartar la existencia de agujeros negros primordiales con masas entre 10 y 100 masas solares (10M⊙ ≲ m ≲ 100 M⊙). Por ello se han publicado varios artículos ofreciendo esta idea.

Se espera que en el próximo lustro LIGO+Virgo observe señales del fondo estocástico de ondas gravitacionales. Estas ondas gravitacionales son producidas por la fusión de objetos compactos (estrellas de neutrones y agujeros negros). Su observación permitirá estimar con precisión la contribución de los agujeros negros al halo de materia oscura de nuestra galaxia. Hasta entonces, la idea de que los agujeros negros contribuyen un buen porcentaje a la materia oscura de los halos galácticos seguirá viva y coleando.

Varios medios se hacen eco del artículo de A. Kashlinsky, “LIGO gravitational wave detection, primordial black holes and the near-IR cosmic infrared background anisotropies,” The Astrophysical Journal Letters 823: L25 (24 May 2016), doi: 10.3847/2041-8205/823/2/L25, arXiv:1605.04023 [astro-ph.CO]; como también se hicieron eco de Simeon Bird, Ilias Cholis, …, Adam G. Riess, “Did LIGO detect dark matter?” arXiv:1603.00464 [astro-ph.CO], y antes aún de Paul H. Frampton, “Searching for Dark Matter Constituents with Many Solar Masses,” arXiv:1510.00400 [hep-ph], y Paul H. Frampton, “The Primordial Black Hole Mass Range,” Modern Physics Letters A 31: 1650064 (2016), DOI: 10.1142/S0217732316500644, arXiv:1511.08801 [gr-qc]. Como es obvio, la idea no es nueva y lleva rondando desde los 1970.

A nivel divulgativo te recomiendo leer a KFC, “Why Black Holes May Constitute All Dark Matter,” MIT Tech. Rev. 22 Mar 2010; Sean Carroll, “Did LIGO Detect Dark Matter?” Preposterous Universe, 10 Mar 2016; “NASA New Flash: “All Galaxies Including Milky Way are Embedded Within a Vast Sphere of Black Holes”,” The Daily Galaxy, 24 May 2016; y muchos otros.

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Dibujo20160524 Revealing a 5000-y-old beer recipe in China Residues from the interior surface of funnel PNAS org

Por primera vez se encuentran restos de cebada en una vasija de cerámica de hace 5000 años. Encontrada en el sitio arqueológico de Mijiaya, China, muestra rastros de la fermentación de cebada (Hordeum vulgare), mijo común (Panicum miliaceum), lágrima de Job (Coix lacryma-jobi) y algunos tubérculos. La fabricación de cerveza parece estar muy avanzada en China hace cinco mil años. El estudio se publica en la revista PNAS y está basado en el análisis de almidón, fitolitos y residuos químicos encontrados en una vasija de cerámica.

Ya había registros escritos de la fabricación de la cerveza en China a finales dinastía Shang (entre 1250 y 1046 aC). Indican que se usaban granos malteados de mijo y cebada (o trigo, ya que se escribe con el mismo carácter en chino). Muchos historiadores pensaban que su origen era mucho más antiguo, remontándose a la época neolítica de Yangshao (entre 5000 y 2900 aC), con las primeras aldeas agrícolas a gran escala en el valle del río Amarillo. Pero hasta ahora no había pruebas físicas de este hecho.

El artículo es Jiajing Wang, Li Liu, …, Fulai Xing, “Revealing a 5,000-y-old beer recipe in China,” PNAS (23 May 2016), doi: 10.1073/pnas.1601465113.

Esta entrada participa en el LVII Carnaval de Química, Edición Lantano, alojado en el blog La Aventura de la Ciencia de Daniel Martín Reina, @monzonete.

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Dibujo20160523 Music visualized by nonlinear temporal series chaos 2016

Los músicos usan las partituras para ver la música, pero el pentagrama es críptico para muchos. Los diagramas de recurrencia de diagramas de recurrencia permiten que todos veamos los elementos de la música de forma gráfica: el ritmo, la melodía y la armonía. Estos diagramas se usan mucho para el estudio de sistemas caóticos deterministas y se basan en series temporales no lineales.

El nuevo método de visualización musical permite que el músico vea toda la partitura de una sola ojeada. Lo que facilita su análisis musical. Pero para el lego también puede ser una buena ayuda. Facilita observar los detalles estructurales de la obra interpretada sin necesidad de conocer el lenguaje musical.

El artículo es Miwa Fukino, Yoshito Hirata, Kazuyuki Aihara, “Coarse-graining time series data: Recurrence plot of recurrence plots and its application for music,” Chaos 26: 023116 (2016), doi: 10.1063/1.4941371; más información divulgativa en Miwa Fukino, Yoshito Hirata, Kazuyuki Aihara, “Music Visualized by Nonlinear Time Series Analysis,” SIAM News, 02 May 2016.

Esta entrada participa en la edición 7.4 del Carnaval de Matemáticas, cuyo blog anfitrión es ::ZTFNews. Puedes participar entre los días 19 y 25 de mayo (ambos inclusive).

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Dibujo20160522 S6 Two tunsmis older and younger in mars srep25106-f5

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.

Hubo océanos estables y extensos en Marte, al menos hasta hace 3.000 millones de años. Pero no se reconocen huellas de pasadas líneas de costa en su superficie. ¿Por qué? Fueron borradas por tsunamis gigantes provocados por la caída de meteoritos en dichos oceános. Megaolas de hasta 120 metros de altura que penetraron en el continente distancias de hasta 700 kilómetros. Estos océanos fueron muy fríos, similares al océano Glacial Ártico, por lo que estos tsunamis fueron muy diferentes a los que observamos en la Tierra.

El artículo es J. Alexis P. Rodriguez, Alberto G. Fairén, …, Natalie Glines, “Tsunami waves extensively resurfaced the shorelines of an early Martian ocean,” Scientific Reports 6: 25106 (19 May 2016), doi: 10.1038/srep25106; información divulgativa en Alexandra Witze, “Giant tsunamis washed over ancient Mars. Meteorite impacts triggered enormous waves in now-vanished ocean,” News, Nature, 19 May 2016, doi: 10.1038/nature.2016.19916.

En español recomiendo leer a Daniel Marín, “Tsunamis en Marte”, Eureka, 19 May 2016; “Estudio con participación de la UAB y el CAB desde EspañaTsunamis gigantes arrasaron las costas de Marte,” Agencia SINC, 19 May 2016; Antonio Martínez Ron, @aberron, “Tsunamis de 50 metros moldearon la superficie de Marte,” Next, Voz Pópuli, 19 May 2016; Nuño Domínguez, “Las costas de Marte fueron arrasadas por tsunamis de 120 metros,” Materia, El País, 20 May 2016; Teresa Guerrero, @teresaguerrerof, “Marte sufrió destructivos tsunamis con olas de hasta 120 metros,” Ciencia, El Mundo, 19 May 2016; José Manuel Nieves, @josemnieves, “Dos «megatsunamis» arrasaron la superficie de Marte,” Ciencia, ABC, 19 May 2016; entre otros.

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Dibujo20160520 blog headers 4 gravitons and the reference frame

En el modelo estándar las partículas son estados localizados en el espaciotiempo de campos cuánticos. En el límite de la teoría de cuerdas en el que se puede hablar de cuerdas las partículas y el espaciotiempo son estados localizados en un espaciotiempo con dimensiones extra de campos cuánticos asociados a vibraciones de cuerdas. Pero en la teoría de cuerdas/teoría M hay límites en los que no se puede hablar de cuerdas y hay que ir más allá de las cuerdas. En la teoría de cuerdas/teoría M las partículas y el espaciotiempo son estados cuánticos de campos cuerdísticos.

No sabemos lo que son los campos cuánticos ni lo que es el espaciotiempo, pues en teoría cuántica de campos son objetos fundamentales que no se pueden definir usando objetos aún más fundamentales. Tampoco sabemos lo que son los campos cuerdísticos, aunque la teoría de cuerdas/teoría M afirma que sus estados cuánticos corresponden a los campos cuánticos y al espaciotiempo; de hecho, aparecen campos cuánticos extra aún no observados y dimensiones extra en el espaciotiempo tampoco observadas. En este sentido los campos cuerdísticos son más fundamentales que los campos cuánticos del modelo estándar.

Se podría decir que los campos cuánticos y el espaciotiempo están “hechos” de campos cuerdísticos, pero hay un gran problema. No sabemos cómo están “hechos” y hay múltiples propuestas cuerdísticas, sin que sepamos cuál es la más adecuada. En su estado actual la teoría de cuerdas/teoría M no nos permite explicar qué son los campos cuánticos y el espaciotiempo en función de los campos cuerdísticos. No conocemos aún la versión final de la teoría de cuerdas/teoría M. La esperanza de muchos es que cuando se conozca estas preguntas serán desveladas.

Esta entrada viene a colación de una discusión en la blogosfera que te recomiendo disfrutar. Se inició con Matthew von Hippel, @4gravitons, “Particles Aren’t Vibrations (at Least, Not the Ones You Think),” 4 gravitons, 13 May 2016, y continuó con Luboš Motl, @lumidek, “Particles are vibrations,” The Reference Frame, 19 May 2016. Permíteme un resumen de sus posturas y algunos comentarios sobre la mía.

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Dibujo20160512 Conferencia Fisica Pelicula Interstellar ETSI Ind Univ Malaga

El jueves 19 de mayo de 2016, a las 18:00 horas, impartí la conferencia “La física de la película Interstellar (Nolan, 2014)” en el Salón de Grados A de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Málaga, con motivo del 25 aniversario de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. La Escuela se encuentra en la Ampliación del Campus de Teatinos (antepenúltima parada del bus L y penúltima parada de la línea L1 del metro). El Salón de Grados A está en la segunda planta justo enfrente de Conserjería (que está en la planta baja), siendo fácil de localizar.

Por cierto, si no has visto la película, deberías verla, porque la destriparé en mi charla. La física es la gran protagonista de la película y aparece en los momentos álgidos del guión. Por ello, para desvelar los secretos de la física de Interstellar y aclararte la confusión del guión, tengo que actuar como aguafiestas y echarte a perder el asombro. Si has visto la película, la entenderás mejor tras mi charla. Pero si no la has visto, lo mismo deberías verla ya.

Para controlar el aforo al Salón de Grados A, la Escuela requiere inscripción previa en todas las actividades, tanto charlas como visitas. Para inscribirse deben rellenar el siguiente formulario: http://goo.gl/forms/1u9qoSjtfx. Al formulario se accede con un correo Gmail o con el correo de la UMA (en este segundo caso, Gmail redirecciona a la página de identificación de la UMA para pedir la clave).

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Dibujo20160518 Giraffe Neck blogs discovermagazine com shutterstock 80823655

Se han secuenciado los genomas completos de dos jirafas (Giraffa camelopardalis) y un okapi (Okapia johnstoni), su pariente más cercano. Al comparar los genomas de estos dos animales de la familia Giraffidae se han identificado 70 genes que presentan variaciones asociadas a la gran altura de la jirafa. Sus funciones están relacionadas con el desarrollo del esqueleto y la musculatura, del sistema cardiovascular, del sistema nervioso y del metabolismo de las jirafas.

El nuevo estudio no contesta la gran pregunta: ¿cómo evolucionó el largo cuello de las jirafas? No se sabe cómo era el cuello del ancestro común al okapi y la jirafa. Quizás era más parecido al del okapi, o quizás al de la jirafa, o quizás al del camello (que tiene un cuello intermedio entre ambos). La mayoría de los expertos apunta a que el cuello de la jirafa evolucionó gracias a la selección sexual. Los machos luchan por las hembras cuello a cuello, siendo los vencedores los que tienen cuellos más largos y robustos. De hecho, las jirafas pasan mucho tiempo comiendo con el cuello en posición horizontal y las hembras prefieren los arbustos a las acacias. Los genes no tienen la respuesta para todo.

El artículo es Morris Agaba, Edson Ishengoma, …, Douglas R. Cavener, “Giraffe genome sequence reveals clues to its unique morphology and physiology,” Nature Communications 7: 11519 (17 May 2016), doi: 10.1038/ncomms11519 (web del proyecto genoma de la jirafa). Un buen resumen en Emily Benson, “Giraffe genes suggest variations associated with bone and cardiovascular development could be responsible for the animal’s towering height,” News, Science, 17 May 2016, doi: 10.1126/science.aaf5723.

Más divulgación en “Un puñado de genes explica cómo la jirafa llegó a tener un cuello tan largo”, Agencia SINC, 17 May 2016; Marcos Barajas Diego, @marcosbd10, “El genoma de la jirafa explica cómo logró tener un cuello tan largo”, Ciencia, El Mundo, 17 May 2016.

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Dibujo2016017 device structure of the phosphorene TFET with L-shaped gate

El tamaño de un transistor se mide por la anchura de su canal. Los actuales superan los diez nanómetros. Por debajo el rendimiento en conmutación se degrada mucho por efecto túnel entre la fuente y el drenador. El fosforeno promete ser la solución. Este material presenta una masa efectiva anisótropa y según las simulaciones por ordenador permite alcanzar un canal de solo un nanómetro sin degradar el rendimiento en transistores MOSFET y TFET.

El artículo (teórico) es Hesameddin Ilatikhameneh, Tarek Ameen, …, Rajib Rahman, “Saving Moore’s Law Down To 1nm Channels With Anisotropic Effective Mass,” arXiv:1605.03979 [cond-mat.mes-hall].

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Unir fuerzas es garantía de éxito. Un buen ejemplo es el espectrómetro de precisión para protones CMS+TOTEM, llamado CT-PPS (CMS-TOTEM Precision Proton Spectrometer). En 2016 estudiará la resonancia a 750 GeV en las desintegraciones en dos fotones observada en el LHC Run 2 en diciembre de 2015. La combinación de TOTEM y CMS gracias a la colaboración CT-PPS permitirá estudiar la nueva resonancia con nuevos ojos.

Te recuerdo que TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement) es uno de los siete experimentos del LHC, junto a ALICE, ATLAS, CMS, LHCb, LHCf y MoEDAL. Los detectores de TOTEM se encuentran en el punto 5 del LHC, donde está CMS (Compact Muon Solenoid). TOTEM tiene detectores en cinco lugares, tanto en el propio CMS como a 147 metros y a 220 metros de distancia a ambos lados.

Por cierto, LHCf está formado por dos detectores a 140 metros de ATLAS (en el punto 1 del LHC) y estudia física similar a TOTEM. No hay un proyecto ATLAS+LHCf, pero hay un proyecto similar a CT-PPS llamado AFP (ATLAS Forward Proton). Usa cuatro detectores colocados a ambos lados de ATLAS a distancias de 206 metros y 214 metros. Se espera que empiece la toma de datos tras el verano de 2016 (con lo que CT-PPS se le adelantará, pero no por mucho).

Me he enterado gracias a Tommaso Dorigo, “Catching The 750 GeV Boson With Roman Pots ?!,” AQDS, 13 May 2016; más información técnica en The CMS and TOTEM Collaborations, “CMS-TOTEM Precision Proton Spectrometer Technical Design Report,” CERN-LHCC-2014-021, 25 Sep 2014.

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