Dibujo20160627 lhc reaches the design luminosity for the first time

El LHC (Gran Colisionador de Hadrones) fue diseñado para alcanzar una luminosidad instantánea de 1034 /cm²/s. La inyección Fill #5045 alcanzó dicho valor ayer 26 de junio de 2016. El pico máximo en todo el año 2015 se alcanzó el 02 de noviembre de 2015 con el LHC el Fill #4569, que logró alcanzar una luminosidad pico de 0,5 × 1034 /cm²/s. El año 2016 está siendo todo un éxito.

Te recuerdo que en el LHC la luminosidad instantánea mide el número de colisiones en los detectores por centímetro cuadrado y por segundo. En realidad, para calcular el número de colisiones protón contra protón hay que multiplicar la luminosidad instantánea por la sección eficaz de su colisión. La luminosidad instantánea decrece con el tiempo, ya que los haces pierden protones durante las colisiones, por ello el pico (o máximo) se alcanza al inicio de la inyección.

Por cierto, el número de colisiones que se graban en disco en los detectores para su análisis posterior se calcula integrando (sumando) la luminosidad instantánea durante todo el tiempo que se mantienen estables los haces de protones durante la inyección. La luminosidad integrada se mide en unidades inversas de la sección eficaz, como inversos de picobarn (1/pb) o de femtobarn (1/fb). El LHC está logrando superar 0,5 /fb por cada 24 horas de haces estables.

Estado actual del LHC, estadísticas de todas las inyecciones, y PDF del LHC Status, 27 Jun 2016.

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Dibujo20160626 chameleon flipboard shutterstock

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.

Los camaleones capturan grandes presas gracias a la viscosidad de su saliva, que es 400 veces más viscosa que la saliva humana. Este potente ‘pegamento’ explica por qué puede capturar con su lengua presas que pesan cerca del 30% del peso del camaleón. Hasta ahora los científicos no entendían cómo la lengua se adhería a sus presas. El descubrimiento podría tener aplicaciones en el desarrollo de pegamentos.

El artículo es Fabian Brau, Déborah Lanterbecq, …, Pascal Damman, “Dynamics of prey prehension by chameleons through viscous adhesion,” Nature Physics (20 Jun 2016), doi: 10.1038/nphys3795, arXiv:1411.6126 [physics.bio-ph]. Ya hablé de este tema hace tiempo en este blog, en “Miden la viscosidad de la mucosa de la lengua del camaleón,” LCMF, 26 Nov 2014.

Más información divulgativa en medios en “Los camaleones capturan grandes presas gracias a su viscosa saliva,” Agencia SINC, 20 Jun 2016; “El mejor pegamento, la saliva de camaleón,” Next, Voz Pópuli, 20 Jun 2016;

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Dibujo20160623 book cover disecciones next door publishers

“Expresar los sentimientos nos duele más que ir al dentista y siempre pensamos que el que habla poco, se equivoca poco. No hay vuelta de hoja. [Aún] así, siempre pienso que aquel día es el primero que estuvimos juntos. [Ella] no lo sabe pero siempre he celebrado dicho día. [Hoy] he abierto el sobre. [Se lee:] ‘Te quiero’. Es la primera vez que me lo dice”. Extracto del primer relato, cuyo autor es José Ramón Alonso.

Nunca he reseñado en este blog un libro de relatos. “Disecciones. Diez relatos sobre la enfermedad”, Next Door Publishers (2016) será el primero. Estuve en su presentación el pasado 18 de junio de 2016 en Sevilla, en el marco del III evento Ciencia Jot Down 2016. Una obra coral en la que diez autores, divulgadores de ciencia, narradores, nos hablan de la enfermedad desde diferentes géneros, estilos y ángulos.

Lo confieso, compré el libro, empecé a leerlo y me lo acabé en un par de sentadas. Hay relatos desiguales, como no podía ser menos. Pero todos comparten el mismo espíritu. La enfermedad como vértebra de la narración. No los médicos. Ni la medicina. La enfermedad. Te recomiendo encarecidamente que lo disfrutes. No te arrepentirás.

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Dibujo20160623 nif inertial confinement fusion goal

Un informe del DOE (Department Of Energy) de EE.UU., que financia a NIF (National Ignition Facility), muestra serias dudas sobre el proyecto. Los expertos opinan que no logrará la ignición de la fusión nuclear antes de 2020. El informe lo ha preparado la NNSA (National Nuclear Security Administration) recomendando un cambio de objetivo. En lugar de perseguir la ignición, se debe hacer ciencia básica. El proyecto NIF se inició en 2009 en el LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) con la esperanza de lograr la ignición en tres años, pero fracasó. En 2012 volvió a prometer la ignición en tres años y volvió a fracasar. Ahora el informe del DOE exige menos promesas y más ciencia.

El nuevo objetivo del NIF será estudiar si la fusión por confinamiento inercial (ICF) mediante láser es viable o no lo es, si tiene futuro o no lo tiene. En caso de que se descubra que la ignición en NIF es imposible, habrá que justificar el porqué. Tras los resultados que se obtengan en 2020 se definirá una nueva hoja de ruta para la fusión por confinamiento inercial. NIF afirmó haber logrado el breakthrough, en teoría el combustible generó más energía de la que recibió, pero surgieron muchas dudas entre los expertos. La opinión mayoritaria es que no lo logró. No tiene sentido plantear como objetivo para 2020 alcanzar un Q>1, que se genere más energía útil que la que se inyecta desde el exterior. Un barreño de agua fría para quienes pensaban que NIF estaba rozando con los dedos la fusión y que la lograría antes que ITER.

El informe no tiene desperdicio, “2015 Review of the Inertial Confinement Fusion and High Energy Density Science Portfolio,” NNSA, DOE, May 2016 [PDF – 174 pp]. Confieso que he leído el informe, aunque no con toda la atención que merece. No me ha gustado que la opinión de los expertos sea expresada como tal, como una opinión. Faltan figuras y referencias a estudios físico-matemáticos que acompañen su opinión. Aún así, la mayoría parece tenerlo claro (y algunos recuerdan que ya lo dijeron antes de 2009). Sin conocer la física del plasma en detalle, todas las promesas basadas en simulaciones por ordenador son poco creíbles. Más aún, también hay serias dudas sobre el programa militar de NIF (la simulación de explosiones termonucleares). Un duro varapalo a NIF y a la fusión por confinamiento inercial.

Me he enterado gracias a “Fusion laser may never ignite,” News at a glance, Science 24 Jun 2016, doi: 10.1126/science.352.6293.1498, que cita a Daniel Clery, “Giant U.S. fusion laser might never achieve goal, report concludes,” Science, 21 Jun 2016, doi: 10.1126/science.aaf5793, quien a su vez cita a David Kramer, “NIF may never ignite, DOE admits,” Physics Today, 17 Jun 2016, doi: 10.1063/PT.5.1076, que incluye el enlace al informe del DOE.

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Dibujo20160623 Quantum simulation of a gauge theory 534480a-f1

Richard P. Feynman propuso en 1982 los ordenadores cuánticos para simular sistemas cuánticos en tiempo real. En ordenadores clásicos las teorías cuánticas de campos, teorías gauge en el retículo (lattice gauge QFT), requieren el uso de supercomputadores en la escala de los teraflops. Se publica en Nature la primera simulación de QED en el retículo en 1D. Solo usa cuatro iones de calcio controlados por láser, luego su utilidad práctica es nula. Pero se trata de una prueba de concepto y ha sido todo un éxito.

Por supuesto, nos gustaría simular QCD en el retículo en 4D, algo más allá de lo que se puede concebir para un ordenador cuántico en el siglo XXI. Aún así, QCD en el retículo en 1D podría estar al alcance en unas décadas. Recuerda que nunca usarás un ordenador cuántico para lo que hoy usas un ordenador clásico. El nicho de la computación cuántica será la simulación de sistemas cuánticos que está más allá de lo que permiten los ordenadores clásicos.

El artículo es Esteban A. Martinez, Christine A. Muschik, …, Rainer Blatt, “Real-time dynamics of lattice gauge theories with a few-qubit quantum computer,” Nature 534: 516–519 (23 Jun 2016), doi: 10.1038/nature18318, arXiv:1605.04570 [quant-ph]. Más información divulgativa en Erez Zohar, “Particle physics: Quantum simulation of fundamental physics,” Nature 534: 480–481 (23 Jun 2016), doi: 10.1038/534480a. También recomiendo leer a Stephen P. Jordan, Keith S. M. Lee, John Preskill, “Quantum Algorithms for Quantum Field Theories,” Science 336: 1130-1133 (01 Jun 2012), doi: 10.1126/science.1217069, arXiv:1111.3633 [quant-ph].

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Dibujo20160623 Lattice QCD computation of the meson spectrum nature18011-f4

Me ha sorprendido que se publique un artículo en Nature sobre lo poco que sabemos sobre los hadrones exóticos. La cromodinámica cuántica (QCD) describe cómo interaccionan entre sí los quarks mediante el intercambio de gluones gracias a la cromocarga. No se han observado quarks libres y según la QCD siempre están confinados en sistemas ligados de cromocarga nula. Nada prohíbe estados confinados más allá de los hadrones (mesones y bariones). Ya hay evidencias de hadrones exóticos, tanto tetraquarks como pentaquarks. Pero aún no conocemos las reglas definitivas para su construcción.

El artículo es Matthew R. Shepherd, Jozef J. Dudek, Ryan E. Mitchell, “Searching for the rules that govern hadron construction,” Nature 534: 487–493 (23 Jun 2016), doi: 10.1038/nature18011.

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Dibujo20160623 ondas gravitacionales colectivo burbuja economia directa

Te recomiendo escuchar el podcast “Ondas gravitacionales y el futuro de la astronomía” en Economía Directa de Colectivo Burbuja, iVoox, 22 Jun 2016. “Hoy nos salimos de la tónica general de nuestros programas y nos pasamos a la divulgación científica para hablar sobre las ondas gravitacionales: en qué consisten, por qué se ha considerado tan importante la constatación empírica de su existencia, por qué se ha tardado tanto tiempo en demostrar su existencia después de su formulación teórica. Con Rafael Íñiguez y Francisco Villatoro. Conduce Juan Carlos Barba.”

¡Qué lo disfrutes!

Dibujo20160622 printer turing machine

La hipótesis de Riemann es un enunciado Π1, es decir, la hipótesis de Riemann es equivalente al problema de la parada de cierta máquina de Turing. Se sabe desde el año 1974. ¿Cuál es el número mínimo de estados para esta máquina de Turing? Matiyasevich, O’Rear y Aaronson han probado que bastan 744 estados (aquí puedes ver dicha máquina de Turing escrita en el lenguaje NQL (Not-Quite-Laconic) una versión del lenguaje Laconic de Yedidia).

Esta máquina de Turing de 744 estados es la versión optimizada de la máquina de 5372 estados desarrollada por Yedidia y Aaronson. Se basa en una expresión matemática de Davis, Matijasevic y Robinson (1974) que es válida sólo si se cumple la hipótesis de Riemann. Por comparar, la conjetura de Goldbach es equivalente al problema de la parada de una máquina de Turing de 43 estados.

El artículo que presenta la máquina de 5372 estados e inspira la de 744 es Adam Yedidia, Scott Aaronson, “A Relatively Small Turing Machine Whose Behavior Is Independent of Set Theory,” arXiv:1605.04343 [cs.FL]. La expresión matemática equivalente a la hipótesis de Riemann que se usa en el algoritmo aparece en su página 11 y fue publicada en la página 335 de Martin Davis, Yuri Matijasevic, Julia Robinson, “Hilbert’s Tenth Problem. Diophantine Equations: Positive Aspects of a Negative Solution,” in “Mathematical developments arising from Hilbert problems. Volume II”, Proceedings of Symposium of Pure Mathematics”, XXVIII: 323-378, AMS (1974). Por supuesto, me enteré de los resultados de Aaranson en su blog, “Three announcements,” Shtetl-Optimized, 09 May 2016.

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Dibujo20160622 francisco villatoro en su despacho en la universidad de malaga saberuniversidad es javier albinana

Encarna Maldonado me entrevistó para Saber Universidad sobre mi conferencia “La Física de Interstellar”. Puedes leer la entrevista en “Un viaje espacial con Mattew McConaughey explicado por @emulenews,” Saber Universidad, Junio 2016.

“La película ‘Interstellar’ mantiene en un sinvivir a los científicos por la carga de ciencia que aún siendo muy especulativa destila con técnicas de márketing gracias al asesor de la superproducción y físico aspirante a Nobel Kip Thorne · El físico y divulgador científico Francisco Villatoro explica para todos los públicos qué se puede aprender en esta superproducción.

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Dibujo20160622 local d-brane realization standard model Anastasopoulos Massimo Bianchi

En teoría de cuerdas el modelo estándar se puede describir mediante la intersección de D-branas. Cuando el ángulo entre las D-branas es pequeño aparecen resonancias asociadas a todas las partículas conocidas. Para el bosón de Higgs con 125 GeV aparece una réplica a 750 GeV para un ángulo adecuado; en dicho caso, debe aparecer una segunda réplica a 1053 GeV. La resonancia a 750 GeV observada en el canal difotónico en el LHC Run 1 podría confirmar la teoría de cuerdas si viene acompañada de otra resonancia a 1053 GeV.

Una idea sugerente que tiene en contra un rumor. Se afirma en redes sociales que la resonancia a 750 GeV en el canal difotónico ha desaparecido. Si el rumor se confirma, será descartada por el LHC Run 2 en 2016. Lo sabremos con seguridad en agosto, en el congreso ICHEP16 (38th International Conference on High Energy Physics, August 3-10, 2016, Chicago). No importa. Lo que yo quisiera recordar es que los modelos basados en teoría de cuerdas realizan predicciones a baja energía que se pueden estudiar mediante experimentos.

El artículo con la propuesta es Pascal Anastasopoulos, Massimo Bianchi, “Revisiting light stringy states in view of the 750 GeV diphoton excess,” arXiv:1601.07584 [hep-th]; recomiendo también la charla de Massimo Bianchi, “Revisiting Light String States in view of the 1053 GeV di-photon excess,” Talk at String Pheno ’16, Ioannina [slides]. Por supuesto, hay otros modelos cuerdísticos para la resonancia a 750 GeV, pero realizan otras predicciones que se pueden buscar en los experimentos. Recuérdalo cuando te digan que la teoría de cuerdas no realiza predicciones.

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