Dibujo20170311 coffee break senyal y ruido ep 101 panspermi and smash ivoox

He participado en el un episodio 101 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Panspermia; Escudo Planetario para Marte; Computación Cuántica; Física de Partículas: SM*A*S*H”, 09 Mar 2017. “La tertulia semanal en la que nos echamos unas risas mientras repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Panspermia: TRAPPIST-1 y la transmisión de vida entre planetas; Un escudo magnético para Marte; IBM y la computación cuántica al alcance de todos; Física de partículas: El modelo SM*A*S*H. En la foto, de izquierda a derecha: Héctor Socas; Francis Villatoro; Guillermo Ballesteros; Nacho Trujillo. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso”.

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Dibujo20170311 time crystal nature com

Los cristales de tiempo de Wilczek son inestables. No existen en la Naturaleza. Un nombre tan poético como “cristales de tiempo” no debe malgastarse. Los sistemas periódicos de Floquet que son metaestables comparten ciertas propiedades con un cristal de tiempo. Por ello han sido rebautizados como cristales de tiempo de Floquet. También llamados cristales de tiempo discretos, aparecen en la portada de la revista Nature gracias a la publicación de dos artículos que afirman haberlos observado por primera vez (como cristales de tiempo, que no como sistemas periódicos de Floquet metaestales). Uno de ellos ya fue noticia en este blog en octubre de 2016.

Gaston Floquet (1847–1920) alucinaría si supiera que en el siglo XXI los sistemas periódicos forzados que él estudió en 1883 reciben un nombre tan poético como cristales de tiempo de Floquet cuando son metaestables. Cuando uno piensa en un cristal se imagina que es estable, al menos durante unos segundos. Los cristales de tiempo que copan la portada de Nature son metaestables y solo se comportan como tales durante unos microsegundos. El cambio de nombre a estos sistemas discretos dará mucho que hablar en los medios, pero en conciencia no me parece más que una cuestión de puro marketing científico. Aunque los titulares que afirman que se ha logrado una nueva fase exótica de la materia sean muy atractivos.

Los nuevos artículos son J. Zhang, P. W. Hess, …, C. Monroe, “Observation of a discrete time crystal,” Nature 543: 217–220 (09 Mar 2017), doi: 10.1038/nature21413, arXiv:1609.08684 [quant-ph], del que ya hablé en “Físicos afirman haber creado el primer cristal de tiempo discreto”, LCMF, 08 Oct 2016, y Soonwon Choi, Joonhee Choi, …, Mikhail D. Lukin, “Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system,” Nature 543: 221–225 (08 Mar 2017), doi: 10.1038/nature21426, arXiv:1610.08057 [quant-ph], que tuiteé, pero del que me negué a hablar, en su momeento, pues aporta poco al anterior. Más información divulgativa en Chetan Nayak, “Condensed-matter physics: Marching to a different quantum beat,” Nature 543: 185–186 (09 Mar 2017), doi: 10.1038/543185a, y Elizabeth Gibney, “The quest to crystallize time,” Nature 543: 164–166 (09 Mar 2017) doi: 10.1038/543164a.

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Dibujo20170309 ivoox la fabrica de la ciencia programa 266

Ya puedes escuchar el podcast iVoox del Programa 266 de La Fábrica de la Ciencia, “Estrella Trappist-1 y sus 7 exoplanetas, vida con unos 4000 millones de años, etc. con Francis Villatoro”, en el que Jorge Onsulve Orellana, @jonsulve, me ha entrevistado. ¡Qué disfrutes del podcast!

Hemos hablado de las siguientes noticias aparecidas en este blog: “El sistema exoplanetario TRAPPIST-1″, LCMF, 24 Feb 2017; “Otra vez se publican indicios firmes del helio-4 supersólido”, LCMF, 05 Mar 2017; “Nuevos indicios de vida hace entre 3770 y 4280 millones de años”, LCMF, 02 Mar 2017. ¡Qué disfrutes del podcast!

Dibujo20170307 inteligencia artificial cine cartel iii ciclo ciencia ficcion superada festival malaga cine

El miércoles 08 de marzo a las 18:30 impartiré en Málaga la conferencia “La inteligencia artificial en el cine” en el marco del III Ciclo La Ciencia Ficción Superada, organizada por la Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga y el Festival de Málaga de Cine Español. La charla será en el Aula M2 de la Facultad de Ciencias. La entrada es gratuita hasta completar aforo. Y, por supuesto, está abierta a todos los interesados en acudir.

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Dibujo20170302 bose-einstein condensate simulation Physical Review Letter supersolid

La supersolidez del helio-4 fue predicha en 1969 por Andreev y Liftshitz, en contra de su negación en 1956 por Penrose y Onsager. Los primeros indicios se publicaron en Nature en 2004. El físico John Reppy (Univ. Cornell, EEUU), némesis del supersólido, los criticó duramente hasta su jubilación en 2010. Anuncios independientes siguen llegando todos los años. El nuevo es espectacular, dos artículos publicados en Nature, uno de ellos liderado por un premio Nobel de Física 2001. Las evidencias de la supersolidez son esquivas. Si se confirma el logro podemos augurar un segundo Premio Nobel de Física. Pero en un asunto tan polémico como la supersolidez del helio-4 a temperaturas de nanokelvin siempre hay que ser muy cauto. Al menos en homenaje a Reppy.

Un supersólido es un estado de la materia que comparte propiedades de los sólidos y de los superfluidos (fluidos con viscosidad nula). La solidez de un cristal significa la rotura de la simetría de traslación espacial (correlaciones espaciales de gran rango). En el caso de un estado condensado de Bose-Einstein de átomos con dos niveles energéticos se observarían bandas paralelas con valores de energía alternos. Para los amantes de la física teórica no hay duda de que el helio-4 supersólido debe existir, pues la teoría que lo predice es elegante y bella. Aún así, la Naturaleza es la que tiene la última palabra.

Los nuevos artículos son Julian Léonard, Andrea Morales, …, Tobias Donner, “Supersolid formation in a quantum gas breaking a continuous translational symmetry,” Nature 543: 87–90 (02 Mar 2017), doi: 10.1038/nature21067, arXiv:1609.09053 [cond-mat.quant-gas], y Jun-Ru Li, Jeongwon Lee, …, Wolfgang Ketterle, “A stripe phase with supersolid properties in spin–orbit-coupled Bose–Einstein condensates,” Nature 543: 91–94 (02 Mar 2017), doi: 10.1038/nature21431, arXiv:1610.08194 [cond-mat.quant-gas]. Más información en Kaden R. A. Hazzard, “Quantum physics: A solid more fluid than a fluid,” Nature 543: 47–48 (02 Mar 2017), doi: 10.1038/543047a, y en Stephen Ornes, “The return of supersolids,” Physics World 30: 24 (2017), doi: 10.1088/2058-7058/30/2/40.

Por cierto, los autores del artículo en Nature en 2004 siguen aportando indicios sobre su descubrimiento pionero, como Jaewon Choi, Jaeho Shin, Euseong Kim, “Frequency-dependent Study of Solid Helium-4 Contained in a Rigid Double-torus Torsional Oscillator,” Physical Review B 92: 144505 (2015), doi: 10.1103/PhysRevB.92.144505, arXiv:1701.07621 [cond-mat.other]. Sobre las críticas a su trabajo recomiendo leer a Eugenie Samuel Reich, “The supersolid’s nemesis. John Reppy has come out of retirement,” Nature 468: 748-750 (2010), doi: 10.1038/468748a. Más información sobre la situación actual de la supersolidez en Massimo Boninsegni, Nikolay V. Prokof’ev, “Supersolids: What and where are they?” Rev. Mod. Phys. 84: 759 (2012), doi: 10.1103/RevModPhys.84.759, arXiv:1201.2227 [cond-mat.stat-mech]; y en Robert Hallock, “Is solid helium a supersolid?” Physics Today 68: 30 (2015), doi: 10.1063/PT.3.2782.

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Dibujo20170303 deposition high-velocity impacting drops on superhydrophobic leaf surface science advances e1602188

La col silvestre (Brassica oleracea) tiene hojas superhidrófugas que repelen las gotas de agua de lluvia que impactan sobre ellas. Este efecto provoca pérdidas de hasta un 50% de los pesticidas en las fumigaciones. Para evitarlo se puede añadir una pequeña cantidad de un agente tensioactivo vesicular, el surfactante AOT, propuesta estudiada en un nuevo artículo en Science Advances. El cambio en el impacto es enorme y los beneficios en agricultura muy prometedores.

Estas figura muestra el impacto sobre las hojas de un col silvestre de gotas con surfactante a una velocidad de 2,53 ± 0,11 m/s filmado con cámaras de alta velocidad. En la figura E, para una gota de agua, que tras el impacto se divide en numerosas gotitas que resbalan por la superficie de la hoja (reduciendo la cantidad de pesticida que queda adherido a la hoja). En la figuras F, G y H se ha añadido un 1% en masa de los tensioactivos SDS (dodecil sulfato de sodio), TSS (trisiloxano) y AOT (aerosol OT, o 2-sulfosucinato de sodio), resp. Este último es el que mejor mojado logra.

El artículo es Meirong Song, Jie Ju, …, Lei Jiang, “Controlling liquid splash on superhydrophobic surfaces by a vesicle surfactant,” Science Advances 3: e1602188 (01 Mar 2017), doi: 10.1126/sciadv.1602188.

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Dibujo20170303 Scanning electron microscopy device squid tunable Josephson junction sciencemag org 355 6328 939

Un máser es un láser de microondas. Los cubits superconductores se suelen controlar mediante microondas. Se publica en Science el desarrollo de un máser integrado en un chip. Está basado en una unión Josephson superconductora insertada en una cavidad resonante para microondas. La integración en chip promete muchas aplicaciones prácticas, sobre todo en ordenadores cuánticos; eso sí, habrá que esperar a futuras versiones mejoradas de este prototipo.

Recuerda que máser son las iglas de microwave amplification by stimulated emission of radiation, igual que láser son las de light amplification by stimulated emission of radiation. El primer láser fue fabricado por Maiman en 1960 inspirado en el primer máser fabricado por Townes, Gordon y Zeiger en 1953; el premio Nobel de Física 1964 premió a Townes, Basov y Prokhorov por el máser, tras el éxito del láser (que nunca recibió un Nobel específico).

Quizás sorprenda que fabricar un máser integrado en chip haya sido mucho más difícil que un láser integrado en chip. En los últimos años muchos lo han intentado. Superado el logro inicial, los diseños más refinados no tardarán en llegar. El artículo es M. C. Cassidy, A. Bruno, …, L. P. Kouwenhoven, “Demonstration of an ac Josephson junction laser,” Science 355: 939-942355: 939-942 (03 Mar 2017), doi: 10.1126/science.aah6640.

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Dibujo20170302 transmitted light images of haematite filaments from nsb and lokken jaspers nature21377

La Tierra se formó hace unos 4500 millones de años. Hay pruebas firmes de vida unicelular hace 3500 millones de años. Los indicios más antiguos de vida son poco firmes. Se publican en Nature nuevos indicios de vida hace más de 3770 millones de años, quizás hasta hace 4280 millones de años. Hay que ser cautos con esta noticia. Que se ignoren los mecanismos que puedan explicar la formación abiótica de las microestructuras observadas no significa que tengan que ser biológicas. Basta recordar la historia del famoso meteorito marciano ALH 84001. Como siempre, estos indicios tendrán que ser confirmados con futuros estudios, por muy prometedores que parezcan tras ser publicados en Nature.

Rocas sedimentarias de antiguas fuentes hidrotermales, halladas en el cinturón supracortical de Nuvvuagituuq en Quebec, Canadá, muestran estromatolitos de hierro, tubos y filamentos microscópicos de hematita (oligisto u óxido férrico). Su morfología y su composición son similares a los de microfósiles de bacterias oxidadoras de hierro (acidófilas quimiolitótrofas) de hace 480 millones de años hallados en Løkken, Noruega. Además, se han encontrado restos de apatita (fosfato de calcio con cloro o flúor) y carbonatos típicos de los microfósiles bacterianos.

Lo más relevante de esta noticia es que si la vida surgió en la Tierra en pocos cientos de millones de años, quizás también surgió en Marte. Incluso en muchos de los exoplanetas potencialmente habitables. El artículo es Matthew S. Dodd, Dominic Papineau, …, Crispin T. S. Little, “Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates,” Nature 543: 60–64 (02 Mar 2017), doi: 10.1038/nature21377. Seguro que ya has leído mucho sobre esta noticia; te recomiendo “Hallados los fósiles más antiguos de la Tierra”, Agencia SINC, 01 Mar 2017; y Javier Sampedro, “Hallada la evidencia de vida más antigua que se conoce”, Materia, El País, 01 Mar 2017.

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Los polímeros elásticos (elastómeros) son malos conductores del calor. La adición de microgotas de metal líquido permite aumentar hasta 25 veces su conductividad térmica sin degradar su elasticidad. Se ha desarrollado un “músculo artificial” que actúa como cola caudal de un pez de silicona; en este caso se han incrustado hilos de una aleación de Ni–Ti con efecto de memoria de forma. Este prototipo de robot elástico promete muchos otros diseños biomiméticos.

Se pueden desarrollar otros materiales LMEE (elastómeros con incrustaciones de metal líquido). Cuando se incorporan microgotas de EGaIn (metal líquido eutéctico de indio/galio) se alcanza una conductividad térmica de hasta 4,7 ± 0,2 W⋅/(m⋅K) sin estrés y de hasta 9,8 ± 0,8 W/(m·K) bajo una tensión del 400%; todo ello para un polímero base con 0,20 ± 0,01 W/(m·K). Gracias a ello se pueden desarrollar disipadores de calor para ropa inteligente (wearable devices), que se adaptan al cuerpo humano gracias a su elasticidad. Hay muchas otras aplicaciones prácticas, como la protección térmica de atletas y ciclistas que lleven luminarias brillantes que disipan mucho calor.

El artículo es Michael D. Bartlett, Navid Kazem, …, Carmel Majidi, “High thermal conductivity in soft elastomers with elongated liquid metal inclusions,” PNAS 114: 2143–2148 (28 Feb 2017), doi: 10.1073/pnas.1616377114.

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Dibujo20170228 maryna viazovska sphere packing problem in 8 dimensions

La matemática ucraniana Maryna Viazobska nos hizo un gran regalo el pasado Día Pi, 14 de marzo de 2016. La solución al empaquetamiento de esferas en 8 dimensiones. La red de raíces del grupo de Lie excepcional E8 es el empaquetamiento más denso. Su demostración es tan elegante y tan fácil de entender que en pocos días inspiró la solución al problema en 24 dimensiones. La red de Leech es óptima.

Por desgracia su método de demostración no se puede generalizar a un número arbitrario de dimensiones. Aún así, sus ideas podrían inspirar la solución en cuatro dimensiones. Este problema, en apariencia tan sencillo, solo está resuelto en dimensiones 1, 2, 3, 8 y 24.

Su delicioso artículo es Maryna Viazovska, “The sphere packing problem in dimension 8,” arXiv:1603.04246 [math.NT]. Su generalización es Henry Cohn, Abhinav Kumar, …, Maryna Viazovska, “The sphere packing problem in dimension 24,” arXiv:1603.06518 [math.NT]. Una explicación para legos de las ideas clave de estas demostraciones nos la presenta Henry Cohn, “A conceptual breakthrough in sphere packing,” Notices of the AMS 64: 102-115 (Feb 2017), doi: 10.1090/noti1474, arXiv:1611.01685 [math.MG].

Esta entrada participa en la Edición 8.1 del Carnaval de Matemáticas cuyo anfitrión es Tito Eliatron Dixit. Se podía participar entre los días 21 y 28 de febrero, comunicándolo con la etiqueta #CarnaMat81 vía las cuentas @eliatron y @CarnaMat.

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