Dibujo20170403 wimp direct searches primary weak interactions aspen 2017

Tras muchos esfuerzos, aún no conocemos la naturaleza microscópica de la materia oscura. El rango de masas para la materia oscura es descomunal, entre 100 yeV (yoctoelectrónvoltios) para un bosón y 100 M☉ (masas solares) para un MACHO. ¡Noventa órdenes de magnitud! Explorar un rango de energías tan extenso raya lo imposible. La búsqueda más intensa ha sido en el rango de masas WIMP, entre 1 GeV y 10 TeV. Las WIMP son partículas que interacción vía bosones Z, W o Higgs con el resto del modelo estándar. No parece razonable afirmar que la materia oscura no es una partícula porque aún no la hayamos encontrado en dicho rango. ¡Queda tanto por explorar!

Para una partícula de tipo bosón, el límite inferior para su masa es de 100 yeV = 10−22 eV, que corresponde a una longitud de onda de De Broglie de un kilopársec; por debajo de esta cota no se pueden formar galaxias enanas. De hecho, ya se han descartado las masas por debajo de 2,9 zeV (zeptoelectrónvoltios). Para una partícula de tipo fermión, el límite inferior para su masa es de 70 eV; por debajo las simulaciones de la formación de galaxias enanas difieran de las observaciones astrofísicas. Muchos físicos de partículas prefieren un neutrino estéril de unos pocos keV, una partícula que termalice entre 1 keV y 100 TeV. Pero hay otras opciones y es necesario desarrollar novedosos detectores para su búsqueda directa.

El grafeno está en todas partes y, no podía ser de otra forma, también se ha propuesto como detector de materia oscura. En concreto, se usan transistores de efecto campo basados en grafeno (GFET). El proyecto PTOLEMY-G³, liderado por Chris Tully (Univ. Princeton, EE.UU.), nos lo presentó Mariangela Lisanti (Princeton University), “Detecting Dark Matter Down to keV Masses,” Aspen 2017 [PDF slides] (las figuras de esta entrada las he extraído de dicha charla, salvo la última). Sobre el rango de masas a explorar en las búsquedas de materia oscura recomiendo la charla de Rouven Essig (Stony Brook Univ.), “Dark Matter Overview,” MC4BSM, 12 May 2017 [PDF slides].

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Dibujo20170606 winners first nanocar race natrevmats 2017 40

Seis equipos compitieron con sendos nanocoches en la primera carrera de nanocoches (NanoCarsRace). La competición se inició el 28 de abril de 2017, a las 11:00, en el centro CEMES-CNRS de Toulouse (Francia). Tras dos días y una noche los ganadores fueron los equipos de Rice–Graz y de Basel. El nanocoche de Rice–Graz completó un recorrido de 1 µm en 29 horas sobre una superficie de plata. El nanocoche de Basel recorrió 133 nm en 6,5 horas sobre una superficie de oro.

Un nanocoche es un vehículo molecular de unos 100 átomos con un tamaño nanométrico (~1 nm). Se mueve sobre una superficie controlado por un piloto que usa un microscopio de efecto túnel (STM). La idea de la competición nació hace cuatro años inspirada por la primera carrera de autómoviles que tuvo lugar en julio de 1894 entre Paris y Rouen. El circuito para cada nanocoche contiene tres tramos rectos y dos curvas.

Más información en la página web oficial NanoCarsRace. Un buen resumen en Gwénaël Rapenne, Christian Joachim, “The first nanocar race,” Nature Reviews Materials 2: 17040 (2017), doi: 10.1038/natrevmats.2017.40. Recomiendo leer a Fernando Gomollón, “World’s first nanocar race a success for science and engagement,” Chemistry World, 04 May 2017, y Fernando Gomollón-Bel, “Nanoautos se preparan para la carrera molecular más sorprendente del mundo”, Scientific American en Español, 28 Nov 2016.

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Dibujo20170605 Sketch of the experimental set-up nature22373-sf4

Supongo que ya habrás leído que el láser más poderoso del mundo ha creado un “agujero negro molecular”. En el artículo en Nature la palabra “agujero negro” (black hole) no aparece en ningún lugar. Aparece el término “core hole” (que no es lo mismo). Según la nota de prensa de su universidad (y algunos medios) el autor principal, Artem Rudenko, dice que se ha creado “algo así como un agujero negro”. No dudaré de la palabra de los periodistas. Pero me apena que Rudenko haya dicho “black hole” cuando debería haber dicho “core hole“. Incluso si no ha sido intencionado.

En los experimentos se ha usado la Fuente de Luz Coherente tipo Linac (LCLS, por Linac Coherent Light Source) del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC (California, EE.UU.). Se han expuesto haces de moléculas de yodometano (CH3I) y yodobenceno (C6H5I), en fase gaseosa, a pulsos de rayos X de 30 fs (femtosegundos) con una energía de 8,3 keV (kiloelectrónvoltios) de una intensidad cercana a 100 EW/cm² (exavatios por centímetro cuadrado). Estos pulsos ionizan el átomo de yodo hasta 47+ atrayendo electrones de los radicales metilo y fenilo de la misma molécula hasta alcanzar una carga de 54+. Esta carga es mucho mayor que la carga máxima alcanzada en experimentos similares con átomos de xenón (48+). A este fenómeno se le ha llamado formación de un agujero profundo (“core hole”).

¿Qué tiene todo esto que ver con los agujeros negros astrofísicos? Supongo que los periodistas no querían desaprovechar un buen titular cuando el autor principal se lo puso en bandeja. El artículo es A. Rudenko, L. Inhester, …, D. Rolles, “Femtosecond response of polyatomic molecules to ultra-intense hard X-rays,” Nature 546: 129–132 (01 Jun 2017), doi: 10.1038/nature22373. Ejemplos de artículos con títulos sensacionalistas son “El láser más poderoso del mundo crea un agujero negro molecular”, Ciencia, ABC, 31 May 2017, que traduce la nota de prensa “The World’s Most Powerful X-ray Laser Beam Creates ‘Molecular Black Hole’,” SLAC News, 31 May 2017. Muchos divulgadores prestigiosos han caído en la trampa, como Charles Q. Choi, “X-Ray Lasers Make Atoms Act Like “Black Holes” in Molecules,” Scientific American, 01 Jun 2017.

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Dibujo20170603 book cover gran novela matematicas launay paidos

“Me gusta especialmente hacer matemáticas en lugares insólitos. Allí donde la gente no se lo espera y no está recelosa. [La] curiosidad está ahí. La constato a diario. Las matemáticas dan miedo, pero fascinan más aún. [Durante] mucho tiempo he creído que el privilegio de conmoverse por la elegancia o la poesía de los objetos matemáticos era un asunto de especialistas, de privilegiados, que solo podían captar los aficionados ilustrados, los que han pasado el suficiente tiempo estudiando. [Estaba] equivocado y, desde entonces, he tenido numerosas ocasiones de constatar que esta sensación de elegancia puede brotar en los perfectos neófitos e incluso en los niños pequeños”.

Te recomiendo el estupendo libro de Mickaël Launay @mickaellaunay, “La gran novela de las matemáticas. De la prehistoria a la actualidad”, Paidós (2017) [246 pp.]. Al hilo de la historia el autor nos muestra su pasión por las matemáticas y cómo esta área del saber ha evolucionado desde Babilonia hasta su tesis doctoral en teoría de la probabilidad.

El libro es muy entretenido incluso para los lectores legos. El autor lleva muchos años divulgando matemáticas en Francia. Su canal de youtube Mickaël Launay es una visita obligada si entiendes el francés. Además te recomiendo su página web Micmaths sobre matemáticas recreativas. A lo largo del libro se nota la gran experiencia del autor como divulgador. Más aún, el autor derrocha pasión, mostrando que las matemáticas son hermosas, poéticas, emocionantes y sorprendentes. Un libro ideal para leer y para regalar.

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Dibujo20170602 Sequence alignment of guide RNA to actual off-target regions nmeth 4293

A finales de 2016, gracias a la edición genética CRISPR-Cas9, se logró restaurar la visión a ratones nacidos ciegos. Nature Methods publica un jarro de agua fría a esta terapia génica. Dos ratones tratados por esta técnica muestran múltiples efectos colaterales: más de 1500 mutaciones de un solo nucleótido, y más de 100 indels (lugares con trozos de ADN insertados o borrados). Todas estas mutaciones fortuitas están muy lejos del gen que fue tratado (llamado Pde6b), incluso en otros cromosomas, y no se observan en un ratón de control.

Lo más sorprendente es que las mutaciones observadas se encuentran en regiones del ADN que se parecen muy poco (no son homólogas) a la secuencia CRISPR que se usa de guía para la edición. Por ello, los programas bioinformáticos actuales son incapaces de predecir estos efectos colaterales. ¿Cómo es posible? ¿No nos aseguraron que la técnica CRISPR-Cas9 era segura? Muchos divulgadores españoles nos hemos puesto nerviosos con esta noticia. Si se confirman estos indicios, será un duro varapalo para el español que dirige el equipo que logró este avance, Juan Carlos Izpisua-Belmonte, aunque está emigrado en el Salk Institute (California, EE.UU.), e incluso para nuestro candidato oficial al Nobel por CRISPR, Francis J. M. Mojica, Universidad de Alicante (España).

Como siempre, futuros estudios tendrán que confirmar o desmentir este resultado. Si prefieres ir al grano, te recomiendo consultar tú mismo el trabajo de Steven Tsang, Alexander Bassuk, …, Diana G. Colgan, “Unexpected mutations after CRISPR-Cas9 editing in vivo,” Nature Methods 14: 547–548 (30 May 2017), doi: 10.1038/nmeth.4293. Yo me enteré gracias a “La técnica CRISPR es capaz de crear cientos de mutaciones fortuitas”, Agencia SINC, 29 May 2017, que traduce (sin mención explícita) la nota de prensa “CRISPR Gene Editing Can Cause Hundreds of Unintended Mutations,” Columbia UMC, 30 May 2017; muchos medios en inglés han copiado dicha nota de prensa sin más. De hecho, el artículo no estaba disponible, ni siquiera en formato embargado, para su lectura por parte de los periodistas científicos cuando se publicaron estas noticias. Una pena (como conversé con Luis Quevedo en este hilo de Twitter).

[PS 05 Jun 2017] Recomiendo leer el artículo de Lluis Montoliu, “Biotecnología y post-verdad”, Biotecnología animal, 04 Jun 2017. Te extraigo lo más relevante: “Nosotros no hemos visto estas mutaciones en nuestros ratones editados con CRISPR. [Me] llevó algunas horas poder acceder al artículo [inicial] del que éste deriva, publicado en 2016, en el que los autores describían la generación de estos ratones editados con CRISPR, dentro de sus investigaciones en retinosis pigmentaria. [La] lectura atenta de los datos [me] sugiere que hay otras explicaciones alternativas. [Ellos] usan, para la obtención de sus ratones editados, unos reactivos CRISPR poco comunes. [Incluyen] en la mezcla microinyectada plásmidos, moléculas de [ADN] productoras de las guías necesarias que también contienen el gen de una variante de la nucleasa Cas9. [Un] exceso de producción de la nucleasa Cas9 bien podrían haber contribuido a la aparición de mutaciones inesperadas. [La] refutación definitiva de los datos y conclusiones publicadas en el artículo de Nature Methods llega de la mano de Gaetan Burgio, genetista de la ANU (Canberra, Australia). [La] mayoría, sino todas, las mutaciones observadas tienen poco, o nada, que ver con las herramientas CRISPR y sí mucho, o todo, que ver con la estrategia experimental usada y con el proceso analítico bioinformático erróneamente aplicado. [El] daño ya está hecho. [La] post-verdad ha llegado también a la Biotecnología. [/PS]

[PS 03 Jun 2017] El experto Lluis Montoliu‏ @LluisMontoliu nos comenta sobre los aparentes problemas para CRISPR-Cas9: “Hay que tener tranquilidad, pues hay lagunas en el nuevo trabajo; hay que tener paciencia. Ya hay datos anteriores que llegan a conclusiones opuestas tras un experimento CRISPR-Cas9 similar que se reportó en 2015; publicado en Nature Methods se concluyó que las posibles mutaciones causadas por CRISPR-Cas9 eran raras”. El artículo es Vivek Iyer, Bin Shen, …, William C Skarnes, “Off-target mutations are rare in Cas9-modified mice,” Nature Methods 12: 479 (2015), doi: 10.1038/nmeth.3408.

Más aún, también nos recuerda que “la causa de las mutaciones observadas podría estar relacionada con la metodología usada para generar los ratones”, recomendando el artículo de Ian Haydon, “CRISPR controversy raises questions about gene-editing technique,” The Conversation, 31 May 2017, que destaca unos comentarios del propio Montoliu: “se usan métodos poco usuales y poco optimizados: un plásmido pX335 microinyectado que podría expresar más proteínas Cas9 de las necesarias, que podrían causar las mutaciones fortuitas observadas”. También se menciona que Gaetan Burgio @GaetanBurgio considera que hay muchos fenómenos que podrían explicar las mutaciones observadas sin recurrir a CRISPR-Cas9 como culpable. Parece claro que hay muchas más dudas entre los expertos sobre el nuevo trabajo de lo que yo pensé al releerlo por primera vez. [/PS]

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Dibujo201706902 waveform analysis GW170104 Hanford Livingston Model PhysRevLett 118 221101

No hay dos sin tres. Advanced LIGO (aLIGO) no podía ser la excepción. El pasado 4 de enero de 2017, aLIGO observó durante 0,12 segundos la señal GW170104. Se interpreta como la fusión de dos agujeros negros con 32 y 19 masas solares dando lugar a uno de 49 masas solares, emitiendo 2 masas solares en energía gravitacional. El agujero negro final rota al 64% de la velocidad máxima posible.

La señal fue observada unas horas antes de que la Tierra llegara a su perihelio, por ello en la Colaboración LIGO/Virgo se la llama Perihelion Event. Aunque algunos miembros trekkies prefieren el nombre Enterprise-D Event, ya que el número de registro de la USS Enterprise en Star Trek es NCC-1701. Obviando estas curiosidades, la fuente se encuentra entre 490 y 1330 Mpc (megapársecs), que corresponde a z ~0,18 (algo más lejos que GW150914), aunque no ha sido posible localizarla con precisión en el cielo.

Hasta finales de mayo, aLIGO ha anunciado 7 alertas de posibles señales. Quizás la mitad de estas señales sean ondas gravitacionales que se anuncien en los próximos meses. Sin lugar a dudas las ondas gravitacionales recibirán el Premio Nobel de Física de 2017, como predije el año pasado. Para los interesados en los detalles de primera mano, el artículo científico es LIGO Scientific and Virgo Collaboration, “GW170104: Observation of a 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence at Redshift 0.2,” Phys. Rev. Lett. 118: 221101 (01 Jun 2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.118.221101 [open access]; arXiv:1706.01812 [gr-qc]. Recomiendo leer a Christopher Berry, “GW170104 and me,” 01 Jun 2017, y “LIGO Catches its Third Gravitational Wave!” 01 Jun 2017.

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Dibujo20170531 cartel jornadas traduccion cientifico medica 1 3 jun 2017

Participo como ponente en las Jornadas de Traducción Científico-Médica, @JTCM_17, que se celebran en Málaga (España) del 1-3 de junio de 2017. Desde Tremédica me invitaron para impartir una charla sobre mi experiencia como divulgador científico, que careciendo de formación reglada científico-médica, divulga noticias recientes sobre esta materia. He titulado la charla «Cómo escribir sobre lo que no sabes (para aprenderlo)», que se impartirá en el Salón de Actos de la Facultad de Ciencias de la Comunicación de la Universidad de Málaga el jueves 1 de junio de 2017 a las 19:00 horas. Programa completo de las jornadas.

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Puntos y cuadrados es un juego tradicional de origen desconocido. Las reglas del juego son muy sencillas. Se dibuja una retícula cuadrada con un número par de puntos por lado (figura 1), por ejemplo, en forma de malla de 5×5 (figura 2). Cada jugador, de forma alterna, une dos puntos vecinos con un segmento horizontal o vertical (figura 3). Cuando un jugador completa un cuadrado, escribe su inicial y juega otra vez (figura 4), pudiendo rellenar varios cuadrados si ha formado un corredor (figura 5). Gana el jugador que rellene con su inicial el mayor número de cuadrados. Como el número de cuadrados es impar, siempre hay un ganador.

Si no conoces este juego, te animo a jugar, es más adictivo de lo que parece. Y recuerda que la clave es que cuando se rellena un cuadrado se repite jugada. Más información en Ricardo Cunha Teixeira, “Pontos e Quadrados,” Atlántico Expresso 17 (01 May 2017) [PDF]. Esta entrada participa en la Edición 8.4 “Matemáticas de todos y para todos” del Carnaval de Matemáticas cuyo anfitrión es, en esta ocasión, matematicascercanas, el blog de (@matescercanas). El 30 de mayo es el último día para participar (recuerda avisar con la etiqueta #CarnaMat84 y una mención a @CarnaMat y @matescercanas).

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“¿Cuánto es lo máximo que podemos enfriar? [En] este breve [libro] revisamos primero los avances de los pioneros para después acercarnos a las fronteras actuales de la ciencia donde el frío casi absoluto es protagonista indiscutible. Estas incluyen desde condensados de Bose-Einstein y simuladores y computadores cuánticos hasta los confines del cosmos, pasando por los laboratorios de partículas y las técnicas de criogenización. Un viaje fascinante que de seguro nos deparará más y más sorpresas en los próximos años”.

Te recomiendo el libro de Bruno Juliá Díaz, “El frío absoluto. El movimiento más lento posible en el universo”, Un paseo por el cosmos, RBA Coleccionables (2016) [147 pp.]. Como dice el autor “todo un viaje fascinante a un mundo frío, el del frío absoluto”.

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No he participado en el episodio 112 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Especial Estrella de Tabby”, 26 May 2017. Sin embargo, te lo recomiendo de forma encarecida. El equipo de Coffee Break ha observado la estrella KIC 8462852, más conocida como estrella de Tabby, el nombre de pila de su descubridora (en rigor debería llamarse estrella de Boyajian, su apellido). Situada en la constelación del Cisne muestra una curva de luz que aún no sabemos entender.

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