Francis en “El periodista de partículas” de Andrés Lomeña

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El periodista Andrés Lomeña Cantos (Málaga, 1982) me entrevistó para su libro “El periodista de partículas. Once entrevistas sobre la imaginación física,” Andrés Lomeña (2017) [73 pp.]. “Un libro de entrevistas dirigido a los flipados de la física y de la ciencia-ficción que carecen de conocimientos científicos sólidos. El periodista de partículas es una caótica introducción a la física especulativa contemporánea a través de once conversaciones”.

¿Cómo hace un pato subatómico? Quark, quark. Si no pillas este chiste malo, necesitas añadir algo de vocabulario a tu imaginación física en expansión. El periodista de partículas cubre una amplia variedad de temas científicos, desde la física cuántica a los agujeros negros, sin olvidarnos de lo que pudo ocurrir antes del Big Bang”.

Te recomiendo leer este libro que está bajo licencia libre CC BY-SA 4.0. El libro es gratis y lo puedes descargar en Andresito, “El periodista de partículas”, Heterocósmicas, 30 Nov 2017 [GoogleDrive]. Para incentivar su lectura, te copio mi entrevista [pp. 61-70]. También son entrevistados: Don Lincoln, Jeff Forshaw, Thad Roberts, Jim Al-Khalili, Joe McMadden, Thomas Levenson, John Gribbin, Jenann Ismael, Martin Bojowald, Gavin Hesketh y Richard Muller. ¡Qué lo disfrutes!

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ANDRÉS LOMEÑA: Me encanta una conferencia TED de Jedidah Isler sobre los blázares. Me pregunto qué diablos son esos chorros de plasma. En todo caso, Isler tiene claro su romance con la física. ¿Cuál es el suyo?

FRANCIS VILLATORO: La materia que cae en un objeto astrofísico compacto, como una estrella de neutrones o un agujero negro, se acelera por la conservación del momento angular pasando al estado de plasma; las partículas cargadas del plasma, tanto electrones como iones, se mueven por un disco alrededor del objeto compacto, con lo que producen un intenso campo magnético poloidal. En los polos del objeto compacto las líneas de campo magnético están muy juntas y producen una fuerza magnética que arranca las partículas del disco de acreción y las lanza formando dos chorros transversales al disco.

En los núcleos activos de galaxias hay agujeros negros supermasivos con enormes chorros bipolares que aceleran las partículas a velocidades ultrarrelativistas, mayores del noventa y nueve por ciento de la velocidad de la luz en el vacío. Cuando uno de estos chorros apunta hacia la Tierra observamos un blázar; lo más sorprendente es que la velocidad aparente de las partículas del plasma parece superar la velocidad de la luz en el vacío. Por ejemplo, para el blázar 0827+243 las partículas del chorro se mueven al 99,9% de la velocidad de luz en el vacío, pero desde la Tierra muestran velocidades aparentes de hasta veinticinco veces la velocidad de luz en el vacío. Sin lugar a dudas son fenómenos asombrosos y no me extraña el romance científico de Jedidah. A mí me apasionan muchos temas, desde la física de las partículas fundamentales, hasta la gravitación cuántica, pasando por las ciencias de los materiales o la teoría de ondas no lineales. No sabría contestar a la pregunta sobre la rama de la física que me despierta mayor pasión.

A.L.: Según tengo entendido, el electrón puede dividirse en tres partes o cuasipartículas bajo determinadas condiciones. ¿Esto implica de alguna forma que no son partículas verdaderamente elementales? Eso por no mencionar a Gavin Hesketh, que mencionó el bosón B, del que apenas encuentro referencias en Internet, o el hecho de que el bosón de Higgs se descompone en quarks.

F.V.: Uno de los grandes problemas de la Física y, en especial, de la Divulgación de la Física, es el abuso del lenguaje. Un fotón (la partícula de la luz) en el vacío se mueve a la velocidad de la luz en el vacío porque no tiene masa, pero en un cristal se mueve a una velocidad más pequeña; ¿adquiere masa? Obviamente, no adquiere masa. Un fotón en un cristal no es un fotón libre sino que es una cuasipartícula de tipo fotón, que debido a la interacción con los iones de la red cristalina se mueve como si tuviera un masa efectiva a una velocidad inferior a la velocidad de la luz en el vacío. Lo mismo pasa con un electrón en un material, se le llama electrón por abuso del lenguaje, pues se trata de una cuasipartícula de tipo electrón. Un electrón libre tiene energía, masa, carga y espín, magnitudes que no se pueden separar; no se puede trocear un electrón, ni tampoco se puede tener un electrón sin carga pero con espín, o con espín pero sin carga. Sin embargo, una cuasipartícula de tipo electrón tiene una energía efectiva, una masa efectiva, una carga efectiva, un espín efectivo y un momento angular orbital efectivo; se puede tener una cuasipartícula de tipo electrón con espín efectivo pero sin carga efectiva ni momento orbital efectivo (llamada espinón), una cuasipartícula de tipo electrón con carga efectiva pero sin espín efectivo ni momento orbital efectivo (llamado holón o cargón), e incluso una cuasipartícula de tipo electrón con momento orbital efectivo pero sin carga efectiva ni espín efectivo (llamada orbitón). Más aún, puede separar una cuasipartícula de tipo electrón con carga efectiva, con espín efectivo y con momento orbital efectivo en tres causipartículas de tipo electrón separadas, uno de tipo espinón, otra de tipo holón y la última de tipo orbitón. Esto lo puedo hacer con una cuasipartícula de tipo electrón en un material cuasi-unidimensional (como un aislante de Mott). Pero nadie debería confundir una cuasipartícula de tipo electrón y un electrón libre; se parecen como un agujero negro y las cataratas del Niágara, ambos tienen horizonte de sucesos, pero pocos los confundirían.

Por otro lado, los hadrones, partículas compuestas de quarks unidos entre sí por gluones, pueden ser fermiones (los bariones formados por tres quarks de valencia) o bosones (los mesones formados por una pareja quark-antiquark de valencia). Cuando se habla de bosón B se está hablando del mesón B, que está formado por un antiquark fondo o bottom (b) de valencia y otro quark de valencia de menor masa: arriba o up (mesón B+), abajo o down (B0), extraño o strange (B0s), o encanto o charm (B+c); el mesón formado por un antiquark bottom y un quark bottom de valencia se llama bottomonium. Ningún físico llama bosones B a los mesones B, aunque sean bosones; quizás por eso encuentras pocas referencias en la web. Busca mesones B y te hartarás de información.

Finalmente, el bosón de Higgs se puede desintegrar en una pareja fermión-antifermión siempre que la suma de sus masas sea inferior a la suya; por ejemplo, se puede desintegrar en un electrón y un positrón, en un muón y un antimuón, o en un quark y un antiquark (salvo para el quark top que tiene más masa que el Higgs). En ningún caso esta desintegración se puede entender como que el Higgs sea una partícula compuesta de una pareja de fermiones; los fermiones tienen masa y, por tanto, están acoplados al campo de Higgs, luego un bosón de Higgs puede excitar los campos de los fermiones y desintegrarse en una pareja de ellos (el campo de Higgs pasa del estado de bosón al estado de vacío y los campos de los fermiones pasan de estado de vacío al estado excitado como partículas). Repito, en ningún caso se puede interpretar este canal de desintegración del Higgs como una prueba de que se trata de una partícula compuesta.

A.L.: También he leído que los tetraneutrones son posibles. ¿Quiere eso decir que hay que revisar el principio de exclusión de Pauli? Los periodistas buscamos nueva física sin conocer bien la clásica, pero se debería disculpar nuestra previsible fascinación por cualquier hallazgo que redefina los postulados de la ciencia actual. A propósito, ¿se enfada mucho cuando lee sobre física en el periódico?

F.V.: El núcleo de las estrellas de neutrones tiene innumerables neutrones unidos entre sí por el principio de exclusión de Pauli; no entiendo que la existencia de tetraneutrones se pueda interpretar como una violación del principio de exclusión de Pauli. La estadística de los fermiones, el origen de este principio, está asociada a la invariancia CPT, que cumple todo sistema físico que sea relativista y cuántico; no se ha observado ninguna violación de la invariancia CPT y las teorías que predicen la existencia de los trineutrones y tetraneutrones cumplen con dicha invariancia.

Para un físico un átomo es una partícula en ciertos experimentos, un núcleo atómico es una partícula en ciertos experimentos, un neutrón es una partícula en ciertos experimentos, y un estado resonante es una partícula en ciertos experimentos. Las resonancias, o estados resonantes, son excitaciones de una o varias partículas de vida media muy corta. Los tetraneutrones y los trineutrones son resonancias de neutrones cuya vida media es muy corta. Desde 1986 se han observado indicios de la existencia de tetraneutrones, pero ninguno ha sido confirmado; más aún, difieren entre sí lo suficiente para que unos generen cierta duda sobre los otros. El artículo que citas es un modelo teórico de octubre de 2016 basado en supercomputadores que predice la posible existencia de tetraneutrones con propiedades similares a las observadas en un experimento de febrero de 2016. Todavía no sabemos si dicha interpretación es correcta (entre otras cosas implica que ciertos indicios previos serían erróneos). Aún así, la existencia de resonancias de tipo tetraneutrón, e incluso trineutrón, es perfectamente compatible con el principio de exclusión de Pauli.

Por otro lado, la mayoría de las noticias científicas sobre Física que se publican en la prensa son sensacionalistas y están muy alejadas de como yo las hubiera divulgado. Sin embargo, disfruto leyendo ciencia en los periódicos, pues siempre me da pie a buscar las fuentes originales para profundizar y aprender. Nunca me enfado leyendo sobre ciencia porque así educo mi escepticismo. Más aún, me gustaría que se escribiera mucho más sobre ciencia. Los medios tienen como misión informar y entretener; para educar hay otros foros. Por ello el rigor no es uno de sus fines; aun así, creo que debería haber mucha más ciencia en los medios. Por cierto, me enfada que haya tan poca ciencia en los periódicos y que haya gente que piense que hay tan poca porque es poco relevante.

A.L.: Su blog resulta muy estimulante, incluso cuando a veces me cuesta seguir las implicaciones de algunos descubrimientos. Creo que no le gusta nada el marco de ciertas investigaciones, como la de Erik Verlinde. Para los profanos, da la sensación de que la comunidad científica se ha sacado de la manga la materia oscura y la energía oscura y que quizás lo que se necesita es volver a un terreno más simple, menos especulativo. Roger Penrose medita en su último libro sobre las modas científicas, los dogmas de fe y hasta la fantasía. ¿Qué tendría que decir aquí?

F.V.: Muchos físicos teóricos han abandonado la teoría de cuerdas porque como teoría fundamental sus predicciones están más allá de lo que podemos explorar en la actualidad con experimentos y observaciones. La financiación ha empezado a escasear. Algunos cuerdistas se han adentrado en las aplicaciones del formalismo matemático de la teoría de cuerdas a la física que podemos explorar (materia condensada, estado sólido, nuevos estados de la materia, etcétera). Otros cuerdistas han interpretado la idea de las dualidades, la equivalencia física entre diferentes teorías de cuerdas, como simples diccionarios entre conceptos físicos; si tengo cuatro palabras en una teoría y otras cuatro en otra teoría, propongo una equivalencia entre las cuatro palabras de ambas teorías, un diccionario, y me pongo a estudiar sus consecuencias físicas, como si se tratara de una nueva teoría. Así muchos cuerdistas se han alejado de la Física adentrándose en la Metafísica; así han pasado de hacer ciencia a estar muy próximos a lo que en otras ramas de la ciencia se llamaría pseudociencia. Muchos de estos físicos tienen un prestigio como cuerdistas fuera de toda duda, por ello muchos medios se hacen eco de sus especulaciones salvajes. Un ejemplo paradigmático es Erik Verlinde, otro es Gerardus ‘t Hooft, Premio Nobel en 1999. Por un lado, Verlinde me da cierta envidia; siendo uno de los grandes físicos teóricos de la teoría cuerdas ha recibido una financiación multimillonaria. Pero, por otro lado, también me da mucha pena; ahora se dedica a balbucear especulaciones salvajes que son seguidas por un ejército de prosélitos que no se para a pensar qué sentido tienen dichas especulaciones. En mi blog, mi pena se vuelve rabia y a veces mi lenguaje mostrará que no me gustan sus especulaciones.

En los medios interesa más cuando una persona muerde a un perro que cuando un perro muerde a una persona. En los medios interesa la piedra que al ser soltada sale disparada hacia arriba en lugar de caer hacia el suelo; ninguna noticia destaca todas las evidencias de que las piedras caen hacia el suelo. Lo mismo pasa con las evidencias sobre la materia oscura y la energía oscura. No es verdad que los profanos tengan la sensación de que la comunidad científica se sacó de la manga la materia oscura en 1933; no es verdad que los profanos le pidan a los científicos que vuelvan a un terreno menos especulativo y se olviden de las evidencias acumulados en más de ochenta años. Lo que pasa es que a los directores de los medios solo les interesan las noticias que afirman que la materia oscura no existe porque así lo afirma una especulación salvaje de un científico. Se considera noticia que Verlinde diga que la materia oscura es debida a la reacción de la materia (ordinaria) al efecto de la energía oscura; no creo que ningún profano opine que es más simple explicar la existencia de materia oscura recurriendo a la energía oscura. Nunca confundas lo que piensan los directores de los medios sobre las noticias científicas y lo que saben los profanos. Los mal llamados profanos saben mucho más de lo que parece.

En cuanto a Roger Penrose solo puedo decir que me da mucha envidia lo bien que sabe conectar con el público en sus libros. Repletos de ideas científicas abstractas, decorados con fórmulas que pocos físicos son capaces de entender, logra vender libros que ningún editor aceptaría publicar si fueran escritos por cualquier otro autor (salvo quizás Stephen Hawking). No sé si has leído su último libro, pero no tiene nada que ver con la moda, la fantasía o el dogma de fe, a pesar del título. Se trata de un libro que pretende convencer a los más jóvenes de que trabajen en la teoría de twistores. Me parece muy loable que aún siga insistiendo contra marea en reivindicar su teoría. Pero lo que de verdad me da envidia es que venda decenas de miles de ejemplares de un libro que si no estuviera escrito por Penrose nadie se atrevería a leer. Y, por cierto, que yo disfruto mucho con sus libros, aunque los leo con grandes dosis de sano escepticismo, consciente de sus mensajes entre líneas buscando prosélitos.

A.L.: ¿Qué sabemos realmente sobre la red cósmica? Me consta que Richard Gott, como tantos otros, se ha esforzado en desentrañar la estructura del universo, pero desconozco qué nivel de detalle tiene el actual mapa del universo. Por ejemplo, ¿qué se sabe de los confines del universo visible? Allá donde se colocaría el imaginario arquero de Lucrecio para ir más allá de los límites de lo conocido. Otra cuestión inquietante es el papel de los filamentos de materia oscura que supuestamente unen las galaxias. ¿Cómo se comporta o qué se sabe de esa hipotética superestructura?

F.V.: Las aproximaciones teóricas y las simulaciones mediante superordenadores de la formación de las grandes estructuras del universo predicen la existencia de la red cósmica desde hace décadas; sin embargo, las primeras pruebas observacionales se obtuvieron hace menos de diez años. Ahora hay muchas evidencias. Como los grandes vacíos están vacíos, como es obvio, y sus paredes están formadas por materia oscura, invisible salvo por sus efectos gravitacionales, observar la red cósmica es muy difícil. Sin embargo, hoy en día gracias al efecto de lente gravitacional se han obtenido evidencias que confirman la existencia de la red cósmica fuera de toda duda. Pocos cosmólogos dudan de su existencia, aunque todos desean que haya más evidencias.

Sabemos muy poco sobre los confines del universo visible, porque, como es obvio, no los podemos ver; pero todos los indicios sobre el universo a gran escala (que solo podemos observar cuando tenía unos 380 mil años de edad) indican que, en promedio, son exactamente iguales al universo cercano que nos rodea. El universo tiene un tamaño unas tres veces más grande que el universo observable y todo indica que en promedio lo que hay más allá del horizonte visible es exactamente igual que lo que hay dentro del horizonte (por supuesto, siempre en las grandes escalas).

Por otro lado, la noticia que citas sobre los filamentos de materia oscura que unen galaxias se refiere a filamentos de la red cósmica de unos siete megapársec de longitud que unen cúmulos de galaxias (recuerda que la distancia entre la Vía Láctea y Andrómeda es de 0,7 megapársecs). Se trata de un artículo muy reciente y todavía no hay confirmación oficial de esta observación. Sin embargo, siendo un resultado esperado no hay dudas serias sobre su existencia. Más aún cuando se han encontrado pruebas de otros filamentos similares, aunque a escala mucho más grande (este filamento es pequeño comparado con las estructuras típicas de la red cósmica ya observadas). Preguntas a qué se debe este filamento y la respuesta es sencilla, la gravedad es atractiva, como las fuerzas de tensión superficial en el agua con jabón, luego da lugar a estructuras similares a la espuma de jabón del baño.

A.L.: Si realmente hubiera dimensiones enrolladas, ¿no seguirían estando dentro de las tres dimensiones espaciales? De lo contrario, ¿dónde está ese afuera espacial? He visto dibujos de mangueras con una hormiga dentro para ilustrar la idea de las dimensiones extras y no me convence demasiado. Además, ¿qué nos dice de los agujeros negros? ¿La materia que entra saldría vomitada a alguna otra parte? Si así fuera, ¿no tendría que haber una especie de estercolero estelar en algún lugar?

F.V.: Imagina un cubo (hexaedro) sumergido en el espacio de tres dimensiones, ¿cuántas caras exteriores tiene? Imagina un hipercubo (teseracto) sumergido en un espacio de cuatro dimensiones, ¿cuántas caras exteriores imaginas? La idea de dentro y fuera que aplicas a objetos de superficie bidimensionales sumergidos en un espacio tridimensional no tiene nada que ver con la idea de dentro y fuera que se aplica a objetos con más de tres dimensiones sumergidos en un espacio de más de cuatro dimensiones. No tiene sentido “estar dentro” en tu pregunta. Las dimensiones extra del espacio están tan afuera o tan adentro como está la dirección derecha-izquierda respecto a la dirección arriba-abajo. Estén no estén enrolladas no influye. Quizás no te guste que así sea, pero así es.

Las metáforas geométricas como la hormiga en la manguera son solo eso, metáforas. Si no te convencen, busca otras metáforas. Hay cosas inimaginables que solo se pueden imaginar sin imaginarlas, sin intentar imaginarlas, estudiando sus propiedades sin más. Requiere un esfuerzo, pero merece la pena. Las metáforas requieren dos cosas, entender el concepto y entender su relación con la metáfora, por ello muchas veces en lugar de ayudar dificultan el entendimiento.

En cuanto a los agujeros negros, son soluciones matemáticas de las ecuaciones de la gravitación de Einstein. Hay objetos astrofísicos que se describen usando estas soluciones matemáticas. No sé dónde se encuentra el mito. Muchas veces se engaña a los profanos con la metáfora de que los agujeros negros son pozos donde cae la materia sin que pueda escapar; en la vida cotidiana los pozos siempre tienen un fondo, luego nuestra intuición nos dice que en esta metáfora los agujeros negros deberían tener un fondo. Los agujeros negros son espaciotiempo curvado; la energía del campo gravitacional es proporcional a la curvatura. Un agujero negro es espaciotiempo vacío y curvado, nada más y nada menos; la curvatura del espaciotiempo tiene energía potencial gravitacional y alcanza un estado estable autosostenido (el agujero negro no es cuerpo físico, ni un agujero en el espaciotiempo, ni nada por el estilo). Cuando cae una manzana, acelera bajo la acción de la gravedad; es decir, su energía potencial gravitacional se transforma en energía cinética. Lo mismo pasa con lo que entra en un agujero negro, su energía se transforma en energía del campo gravitacional; todas las partículas (excitaciones de campos cuánticos) de lo que cae en un agujero negro se relaja a un estado de vacío y su energía se transfiere a la curvatura del espaciotiempo, con lo que el agujero negro gana la energía de la materia del objeto que ha caído y crece su horizonte de sucesos. La materia no va a ningún sitio, el pozo no tiene fondo, solo desaparece y se transforma en curvatura del espaciotiempo.

A.L.: ¿Qué lectura nos recomendaría? A mí me han encantado El gran cuadro de Sean Carroll y Aurora de Kim Stanley Robinson. Le confieso que he fracasado a la hora de entrevistar a varias mujeres, así que si tiene en cuenta la paridad que yo no he podido conseguir en mis conversaciones, mejor que mejor.

F.V.: Ahora estoy leyendo mucho sobre ondas gravitacionales, por ello recomendaría los libros de Janna Levin, Black Hole Blues, y de Govert Schilling, Ripples in Spacetime, ambos sobre la historia de la detección directa de las ondas gravitacionales. Hay pocos libros de divulgación escritos por divulgadoras españolas; recomendaría Todo es cuestión de química de Deborah García Bello. Entre los escritos de divulgadores hay tantos que me gustaría recomendar que me quedaré con El ojo desnudo de Antonio Martínez Ron.

A.L.: Me gustaría retarle a que haga alguna predicción para el Nobel de Física 2018.

F.V.: Predecir el Nobel de Física 2018 raya lo imposible. Me gustaría que fuera concedido a una mujer y, la verdad, me apena, pero hay pocas candidatas firmes. Entre ellas destaca Lene V. Haus por la luz lenta en condensados de Bose-Einstein gracias a la transparencia inducida electromagnéticamente, que lo recibiría junto a Stephen E. Harris, el padre de esta última. Sin embargo, me parece una predicción más firme un galardón a Sir John Pendry, Sheldon Schultz y David Smith por los metamateriales y sus aplicaciones en el desarrollo de capas de invisibilidad, superlentes y otros sistemas ópticos.

A.L.: ¿Alguna conclusión? Muchísimas gracias por este apasionante viaje a través de la física.

F.V.: La mayoría de los directores de medios y, por ende, periodistas, piensa que a los profanos solo les interesan la astrofísica, la cosmología y la física fundamental, pero no es cierto. La Física tiene ramas muy atractivas en las que se están haciendo avances muy interesantes, como la biofísica o la oceanografía física, por poner solo dos ejemplos. Creo que habría que diversificar la comunicación científica en los medios. Animo a todos los lectores a exigir más ciencia en los medios y, sobre todo, ciencia mucho más diversa.


1 Comentario

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PacoPaco

Ésta entrevista a mi me suena. ¿No la habías publicado ya?

Es muy interesante, por descontado.

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