Dibujo20170208 mary k gaillard with her book

En noviembre de 1974 se descubrió el quark charm (c). Tenía la masa predicha tres meses antes por la física teórica Mary K. Gaillard (1939) y el físico Benjamin W. Lee (1935–1977). El primer gran logro de la primera mujer que recibió el prestigioso Premio J. J. Sakurai de la Sociedad Americana de Física en 1993. Muchas son sus contribuciones teóricas a la fenomenología de la cromodinámica cuántica (QCD), incluyendo los diagramas de Feynman tipo pingüino, la detección de los gluones vía chorros hadrónicos, la desintegración del Higgs en dos fotones, etc. Sin embargo, nunca pudo ocupar una plaza fija en el Departamento de Física Teórica del CERN. Tuvo que conformarse con una plaza en la Universidad de California, Berkeley, que ocupó entre 1982 y 2009.

Siendo una adolescente de 16 años, un compañero le preguntó a Mary K qué quería ser de mayor. Ella contestó que quería ser física. A lo que él replicó: «una profesión singularmente poco femenina». Y así tituló su autobiografía, Mary K. Gaillard, “A Singularly Unfeminine Profession: One Woman’s Journey in Physics,” World Scientific Press, 2015 [200 pp.]. Un libro delicioso y pasional, a veces visceral y, por qué no, a veces muy femenino. Un libro muy recomendable que nos muestra en primera persona lo que suponía para una mujer amar la física teórica hace 40 años. De hecho, hasta hoy, ninguna mujer ha ocupado una plaza fija en el Departamento de Física Teórica del CERN, considerado uno de los reductos más misóginos de toda la física.

Hay muchas reseñas del libro de Gaillard. Te recomiendo Priyanka Kumar, “Chasing Particles Is Fun,” Los Angeles Review of Books, 15 Jan 2016; Val Gibson, “Physics: She did it all,” Nature 524: 160 (2015), doi: 10.1038/524160a; Robert Sanders, “Pursuing charm in a singularly unfeminine profession,” Berkeley News, 17 Aug 2015; y Peter Woit, “A Singularly Unfeminine Profession,” Not Even Wrong, 23 Aug 2015; entre otras.

Dibujo20170210 cartel 11febrero org dia internacional de la mujer de na ninya en la ciencia

Esta entrada participa en el “Reto 11 de febrero” propuesto por Laura Morrón @lauramorron, “Visibilicemos a las Grandes Físicas” Naukas, 06 Feb 2017. En el Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia, a partir de las 17:00 horas, nos gustaría lograr un Trending Topic compartiendo información sobre las Grandes Físicas del pasado y el presente. El reto está lanzado, ¿te apuntas?

Más actividades en El Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia en España en 11defebrero.org.

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Dibujo20170207 black hole dark matter constraints marco cirelli 2016

Las ondas gravitacionales detectadas por LIGO pusieron de moda la idea de que la materia oscura son agujeros negros primordiales de masa estelar (entre 10 y 100 masas solares). Los estudios con lentes gravitacionales descartan la idea. La puntilla es el último trabajo de Evencio Mediavilla (Instituto de Astrofísica de Canarias) y varios colegas. La masa de los agujeros negros u otros objetos compactos es despreciable fuera del rango 0,05 M⊙ < M < 0,45M⊙ (entre el 5% y el 45% de la masa del Sol). Y en cualquier caso, su contribución total solo alcanza el (20 ± 5)% de la masa bariónica total.

Por tanto, la materia oscura no pueden ser agujeros negros de masa estelar de origen primordial. Una idea que agrada a muchos físicos, pero que todos los estudios descartan. El nuevo trabajo es E. Mediavilla, J. Jimenez-Vicente, …, J. Calderón-Infante, “Limits on the Mass and Abundance of Primordial Black Holes, ” APJLetters (2017), arXiv:1702.00947 [astro-ph.GA]. Por cierto, uno de los firmantes de este trabajo es mi amigo y joven doctor en astrofísica Héctor Vives-Arias, @DarkSapiens.

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Dibujo20170210 coffee break senyal y ruido episodio 97 universo holografico

He participado en el un episodio 97 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “¿Universo Holográfico?; Bioingeniería; Tensión en la Constante de Hubble,” 09 Feb 2017. “La tertulia ha repasado algunas noticias de la actualidad científica. La mal entendida cosmología holográfica; la bioingeniería y sus debates éticos; los cuásares y las lentes gravitatorias para medir el ritmo de expansión del Universo”.

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Dibujo20170209 H0LiCOW hubble constant measurement shsuyu github io

El proyecto H0LiCOW (H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring) ha medido la constante de Hubble con una precisión de un 3,8%. El valor obtenido, H0 = 71,6 ± 2,7 km/s/Mpc, es compatible con el valor obtenido por Riess et al (2016) usando la escalera de distancias, H0 = 73,24 ± 1,74 km/s/Mpc, que tiene un 2,4% de precisión. Sin embargo, está a 3,4 sigmas del valor de Planck 2015 de H0 = 67,8 ± 0,9 km/s/Mpc que tiene una precisión del 1,3%. No sabemos cuál es la causa de la tensión entre las medidas directas y las estimaciones cosmológicas indirectas. Tampoco sabemos qué valor es más fiable, aunque en mi opinión todo apunta al valor de Planck 2015.

Me gustaría destacar que la investigadora principal del proyecto H0LiCOW es la joven taiwanesa Sherry H. Suyu, afincada en el Instituto Max Planck de Astrofísica. La medida se basa en los tiempos de retraso de las imágenes de tres lentes gravitacionales HE 0435–1223, B1608+656 y RXJ1131–1223, aunque la precisión depende sobre todo de la primera. También se han analizado otras dos más, WFI2033–4723 y HE 1104–1805, pero no afectan mucho a la precisión del resultado final (que se reduce del 3,8% a solo el 3,5%). El análisis de estas fuentes es muy complicado y la muestra estudiada es pequeña, por lo que, en mi opinión, el valor de la constante de Hubble obtenido por H0LiCOW ha de ser tomado con alfileres. Y no se debería sacar mucha punta al lápiz en relación a su coincidencia con el valor de Riess et al. (2016).

El nuevo resultado con tres lentes se presenta en V. Bonvin, F. Courbin, …, C. Spiniello, “H0LiCOW V. New COSMOGRAIL time delays of HE0435-1223: H0 to 3.8% precision from strong lensing in a flat ΛCDM model,” MNRAS (2017), doi: 10.1093/mnras/stw3006, arXiv:1607.01790 [astro-ph.CO]. El análisis detallado de la fuente HE 0435 se presenta en Kenneth C. Wong, Sherry H. Suyu, …, Nicholas Rumbaugh, “H0LiCOW IV. Lens mass model of HE 0435-1223 and blind measurement of its time-delay distance for cosmology,” MNRAS (2017), doi: 10.1093/mnras/stw3077, arXiv:1607.01403 [astro-ph.CO]. El análisis de las cinco lentes gravitacionales se presenta en S. H. Suyu, V. Bonvin, …, C. Spiniello, “H0LiCOW I. H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring: Program Overview,” MNRAS (2017), arXiv:1607.00017 [astro-ph.CO].

Si estás interesado en más detalles sobre el análisis de HE 0435, puedes consultar la estimación de la distribución de masa de la lente en D. Sluse, A. Sonnenfeld, …, M. Tewes, “H0LiCOW II. Spectroscopic survey and galaxy-group identification of the strong gravitational lens system HE0435-1223,” MNRAS (2017), arXiv:1607.00382 [astro-ph.CO], y de la distribución de masa entre la lente y nosotros en Cristian E. Rusu, Christopher D. Fassnacht, …, Leon V. E. Koopmans, “H0LiCOW III. Quantifying the effect of mass along the line of sight to the gravitational lens HE 0435-1223 through weighted galaxy counts,” MNRAS (2017), arXiv:1607.01047 [astro-ph.GA]. La calidad de estas reconstrucciones se ha comparado mediante simulaciones con las imágenes observadas en Xuheng Ding, Kai Liao, …, Kenneth C. Wong, “H0LiCOW VI. Testing the fidelity of lensed quasar host galaxy reconstruction,” MNRAS 465: 4634-4649 (11 Mar 2017), doi: 10.1093/mnras/stw3078, arXiv:1610.08504 [astro-ph.GA]. Más artículos de H0LiCOW en ArXiv si aún quieres más.

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Dibujo20170206 differential crosssection function pseudorapidity 7 TeV and 13 TeV lhcb cern phys rev lett

El detector LHCb observa un 66% más colisiones con quarks bottom de las predichas por la teoría en los datos del LHC Run 2. El código numérico FONLL, que se usa para predecir las observaciones, funciona muy bien para colisiones a 7 TeV c.m. del LHC Run 1. Sin embargo, con dicho ajuste difiere a más de 5 sigmas cuando se aplica a las colisiones a 13 TeV c.m. (sobre todo para pseudorrapideces bajas). Nadie sabe aún el porqué. ¿Nueva física oculta? Quizás solo hay que trabajar más en los ajustes internos del código. Calcular no es fácil y calcular bien es muy difícil.

El ángulo θ entre la dirección de los hadrones con quarks b observados y la de incidencia de los protones que colisionan se normaliza a un valor cercano a la unidad usando la llamada pseudorrapidez η = −ln [tan(θ/2)]. LHCb estudia colisiones con mayor pseudorrapidez (2 < η < 5) que ATLAS y CMS (|η| < 2,5). La anomalía observada entre las observaciones y las predicciones del código FONLL para pseudorrapidez baja (η < 3) no ha sido observada en ATLAS y CMS. Estos detectores usan otros códigos numéricos para sus predicciones. Por tanto, todo apunta a algún error sistemático en el código FONLL. Sin embargo, todavía no ha sido identificado. Más aún, podría ocultar algo muy interesante.

Por supuesto, aunque se ha haya observado a cinco sigmas, hay que ser cautos ante este tipo de noticias. El artículo es LHCb Collaboration, “Measurement of the b-Quark Production Cross Section in 7 and 13 TeV pp Collisions,” Phys. Rev. Lett. 118: 052002 (03 Feb 2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.118.052002, arXiv:1612.05140 [hep-ex].

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Dibujo20170205 Frog tongue projection Prey capture by Rana pipiens rsif royalsocietypublishing org 20160764

Las ranas tienen una lengua viscoelástica con una saliva adhesiva no newtoniana. Vídeos de alta velocidad muestran que la Rana pipiens captura a un grillo en 0,07 segundos (cinco veces más rápido que un parpadeo humano). Su lengua alcanza una aceleración de 120 m/s² (doce veces la aceleración de la gravedad). Para un insecto de 0,5 gramos de peso supone una fuerza de 5 g, más que suficiente para una adhesión firme y segura.

La saliva de la rana es un fluido no newtoniano cuya viscosidad depende de la velocidad. En reposo, la viscosidad es alta, luego tiene una alta adherencia. Pero a gran velocidad es muy baja, lo que facilita que fluya por todos los todos los huecos de la superficie de la presa tras el primer contacto. Luego, la viscosidad vuelve a crecer, con lo que el insecto queda perfectamente adherido cuando se retrae la lengua. Incluso el rápido movimiento de retorno no es suficiente para que el insecto se libere.

Con seguridad la saliva de la lengua de las ranas servirá para bioinspirar nuevos materiales adhesivos de acción ultrarrápida para la industria. El artículo es Alexis C. Noel, Hao-Yuan Guo, …, David L. Hu, “Frogs use a viscoelastic tongue and non-Newtonian saliva to catch prey,” Interface, Journal of the Royal Society, 14: 20160764 (01 Feb 2017), doi: 10.1098/rsif.2016.0764. Me he enterado gracias a Enrique Viguera, @EnriqueViguera, que me ha recomendado leer Pierre Barthélémy, “Les incroyables propriétés de la langue de grenouille,” Le Monde, Blogs, 05 Fév 2017.

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Dibujo20170204 the unit cell for FQH and synthesizing magnetic fields nphys3930-f1

Los anillos de Aharonov-Bohm ilustran la interacción de cuasipartículas y campos magnéticos. Los fotones no tienen carga eléctrica luego no les afectan los campos magnéticos. Pero los fotones confinados son cuasipartículas que pueden interaccionar con los campos magnéticos. Por ello se puede desarrollar un anillo de Aharonov-Bohm para fotones confinados. En este anillo se propogan fotones en un sentido y huecos de fotones en el sentido contrario, igual que en un anillo de electrones se propagan electrones y huecos.

Una unión Josephson está formada por dos superconductores que actúan como placas de un condensador y entre los que hay corrientes que fluyen de una a otra y viceversa. Así se forman oscilaciones confinadas del campo electromagnético, es decir, fotones confinados cuyos estados se comportan como cubits. Estas cuasipartículas de tipo fotón se pueden estudiar en un régimen cuántico usando un anillo de Aharonov-Bohm. Por tanto, son tan parecidas a un fotón individual en el vacío como pueda serlo una cuasipartícula, pero responden a campos magnéticos. En un anillo con varias uniones Josephson se puede lograr con campos magnéticos que los fotones confinados pasen de una unión a otra a saltos por efecto túnel, como hacen los electrones en un anillo de Aharonov-Bohm.

El futuro de los anillos de Aharono-Bohm será lograr el efecto Hall cuántico fraccionario usando fotones confinados. Gracias a él serán útiles para desarrollar puertas lógicas en computación cuántica topológica, que promete gran robustez ante la decoherencia. Pero para ello se requieren anillos con decenas de uniones Josephson. El artículo que ha logrado los primeros anillos de tres uniones es P. Roushan, C. Neill, …, J. Martinis, “Chiral ground-state currents of interacting photons in a synthetic magnetic field,” Nature Physics 13: 146–151 (2017), doi: 10.1038/nphys3930, arXiv:1606.00077 [quant-ph]; nos lo explica muy bien Ady Stern, “Quantum optics: Photons taught new tricks,” Nature Physics 13: 110–111 (2017), doi: 10.1038/nphys3948.

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Dibujo20170204 3D determination of atomic coordinates FePt nanoparticle nature21042-f1

Raya lo imposible, pero se ha logrado determinar la posición exacta de todos los 23196 átomos de una nanopartícula de hierro (Fe) y platino (Pt) de solo 8,4 nanómetros. La resolución espacial en la posición 3D de los 6569 átomos de Fe y los 16627 de Pt se estima en 22 picómetros (la décima parte del diámetro de un átomo). Se ha usado la llamada tomografía atómica mediante electrones, que combina la miscroscopía electrónica con modelos por ordenador que ajustan las propiedades magnéticas. La nueva técnica permite entender mejor cómo se forman estas nanopartículas de FePt a partir de pequeños grupos de átomos (granos). En un futuro no muy lejano se espera poder diseñar nanopartículas grano a grano para controlar en detalle su composición y sus propiedades.

La nanopartícula se puede dividir en granos. La aleación FePt tiene una estructura cristalográfica cúbica centrada en las caras (fcc). Pero cada grano puede tener mayor simetría. Según la notación de Strukturbericht, para una aleación AB, la estructura cristalina básica (con la mínima simetría posible) se llama A1. Hay casos más ordenados, como la estructura tetragonal L10, átomos A y B distribuidos en planos alternos, y la estructura cúbica L12, con átomos de A en los centros de las caras y átomos B en los vértices de los cubos. Como muestra la figura, la nanopartícula estudiada está formada por dos grandes granos L12, tres granos pequeños L12, tres granos pequeños L10 y un grano A1 rico en Pt.

El artículo que descifra a escala atómica la estructura interna de esta nanopartícula de FePt es Yongsoo Yang, Chien-Chun Chen, …, Jianwei Miao, “Deciphering chemical order/disorder and material properties at the single-atom level,” Nature 542: 75–79 (02 Feb 2017), doi: 10.1038/nature21042; más información en Michael Farle, “Imaging techniques: Nanoparticle atoms pinpointed,” Nature 542: 35–36 (02 Feb 2017), doi: 10.1038/542035a.

Esta entrada participa en la LXII edición del Carnaval de Química, alojada en el blog ‘Huele a Química‘ de Pedro Juan Llabrés, aka @hueleaquimica. Esta edición se inició el 16 Ene 2017 y finalizará el 19 Feb 2017. ¡Anímate a participar!

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Dibujo20170203 borexino beta rate annual modulation arxiv org

El detector de neutrinos solares Borexino, Laboratorio Nacional de Gran Sasso, Italia, tras cuatro años, ha observado una modulación anual en los neutrinos solares 7Be al 99,99% C.L. Este detector estudia los neutrinos solares con energía inferior 3 MeV desde el año 2007. Borexino es famoso porque en 2014 publicó en Nature la detección de los neutrinos producidos en la primera reacción pp en el núcleo del Sol [LCMF 27 Dic 2014]. Las primeras señales de una modulación anual en el flujo de neutrinos solares fueron observadas por SNO y por Super-Kamionkande. Pero la certeza estadística no era tan alta.

El artículo es Borexino Collaboration, “Seasonal Modulation of the 7Be Solar Neutrino Rate in Borexino,” arXiv:1701.07970 [hep-ex]. Las señales previas en SNO Collaboration, “A Search for Periodicities in the 8B Solar Neutrino Flux Measured by the Sudbury Neutrino Observatory,” Phys. Rev. D 72: 052010, 2005, doi: 10.1103/PhysRevD.72.052010, arXiv:hep-ex/0507079, y Super-Kamiokande Collaboration, “Solar neutrino measurements in Super-Kamiokande-I,” Phys. Rev. D 73: 112001, 2006, doi: 10.1103/PhysRevD.73.112001, arXiv:hep-ex/0508053.

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Dibujo20170201 Mechanistic model for communication-based lysis-lysogeny decisions nature21049-f6

Estudiando si las bacterias infectadas por fagos comunican su estado a otras bacterias, el israelí Rotem Sorek y sus colegas han descubierto un sistema de comunicación entre fagos, virus que infectan bacterias. El virus induce que la bacteria infectada sintetize un péptido que regula la reproducción de otros virus. En concreto, que los bacteriófagos pasen de su ciclo lítico (reproducción con rotura del huésped) a su ciclo lisogénico (reproducción sin rotura). Toda una sorpresa para muchos virólogos.

Te recuerdo que el ciclo lítico es el método de replicación viral más común. El virus se fija a la bacteria huésped e inyecta su ácido nucleico viral; la maquinaria celular produce copias de las proteínas y ácidos nucleicos del virus, formándose un gran número de nuevos virus; finalmente, la membrana de la bacteria se rompe y se liberan los nuevos virus para infectar a otras bacterias. El ciclo lisogénico se inicia igual, pero el ácido nucleico viral (ADN bicatenario) se recombina con el ADN bacteriano y permanece inactivo. La célula lisogénica (infectada) se mantiene así durante mucho tiempo, hasta que cierta señal química provoca que el virus se active y se inicio el ciclo lítico.

El artículo es Zohar Erez, Ida Steinberger-Levy, …, Rotem Sorek, “Communication between viruses guides lysis–lysogeny decisions,” Nature 541: 488–493 (26 Jan 2017), doi: 10.1038/nature21049. Más información en Alan R. Davidson, “Virology: Phages make a group decision,” Nature 541: 466–467 (26 Jan 2017), doi: 10.1038/nature21118.

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