dibujo20081124cafetera¿Te gusta el café? Quizás te interese conocer la fí­sica de la cafetera “estándar”. Concetto Gianino, “Experimental analysis of the Italian coffee pot “moka”,” American Journal of Physics, 75: 43-47, 2007, presenta la termodinámica de la cafetera mostrando que, aunque es termodinámicamente muy ineficiente como máquina de calor, no importa, ya que lo que realmente queremos es que el café resultante tenga un buen sabor. El artículo, desafortunadamente, no nos aclara cuándo se obtiene un café ideal (en cuanto a sabor).

¿Cómo es el café espresso ideal? Ernesto Illy, “The complexity of coffee,” Scientific American, 286: 86­91, 2002, presenta un estudio de la quí­mica del café recién hecho y muestra que los sabores que se consideran más agradables se obtienen cuando la temperatura del agua es del orden de 93ºC, la presión es suficiente para permitir que el volumen de agua que atraviese el “cazo” de café granulado de la cafetera “moka” corresponda a una sola taza (entre 30­ y 50 mililitros) y el agua fluya a través de éste durante unos 30 segundos o menos. Si el agua está más caliente de 95ºC, el café tiende a saber “quemado”, y si es menor que 93ºC, algunos de los sabores “más gustosos” del café se quedan en el grano.

¿Cómo podemos obtener un café ideal en una cafetera “estándar”? Warren D. King, “The physics of a stove-top espresso machine,” American Journal of Physics, 76: 558-­565, June 2008, presenta un análisis de la cafetera estándar (exactamente la que aparece en la foto; por cierto, yo tengo una igual) con objeto de determinar la cantidad de agua con la que hay que rellenarla para obtener un café a la temperatura óptima (en el rango de 90­ a 95 ºC).

dibujo20081124cafeteraworkingEl funcionamiento de la cafetera es bien conocido. Se llena parcialmente de agua la vasija (vessel) a presión y se pone al fuego. El agua caliente se eleva por el tubo (exit tube) hasta alcanzar el contenedor con el café (coffee plug). Mezclada con el café el agua caliente sale por la parte superior en forma de café líquido. Este proceso puede durar varios minutos. El agua fluye hasta que el nivel de agua dismuye hasta que su nivel cae por debajo del tubo (exit tube). En este momento sólo vapor de agua puede ascender hacia arriba, produciendo el conocido “pitido,” señal sonora que nos advierte que el café está listo para ser servido.

¿Hay que esperar a que el agua hierva? No, aunque la mayoría de los manuales afirman que sí y que la presión dentro de la vasija tiene que ser la presión de vapor del agua. Esto no es necesario. De hecho, se puede obtener un café de mejor calidad si no permitimos que el agua llegue a hervir, eso sí, siempre y cuando no nos importe dejar de escuchar un sonoro “pitido”.

Por supuesto, si calentamos la cafetera hasta una temperatura inferior a 100ºC el volumen de agua que se asciende como café puede ser inferior al volumen de la vasija. Si queremos un café mejor habrá que desaprovechar cierta cantidad de agua. Lo ideal es que el café se “cocine” a una temperatura inferior a 95ºC, aunque superior a 90ºC.

El artículo de Warren D. King presenta un modelo muy fácil de entender para la física de la cafetera que el propio autor valida utilizando datos experimentales de propia cosecha. Los experimentos son fáciles de repetir y pueden ser un buen objeto de estudio práctico para un laboratorio de física o de termodinámica.

Muchos dicen que los italianos son los reyes del buen café. Si sabes italiano (o te atreves a leer algo escrito en italiano) el artículo A. Varlamov, G.Balestrino, “La fisica di un buon caffè,” será de tu interés.

“Phishing” es un término difícil de traducir que alude a una estafa informática basada en el envío de correos electrónicos, mensajes de móvil, llamadas telefónicas, etc., en los que el delincuente se hace pasar por una persona o empresa de confianza para lograr información “privada” sobre nosotros, como números de tarjetas de crédito o contraseñas. Muchos se hacen pasar por bancos.El “phising” es un negocio lucrativo gracias a las “mulas,” quienes se encargan de convertir la información “privada” obtenida en dinero en efectivo. La mayoría de las mulas ignoran que lo son y tratan de aprovecharse del “timo de la estampita” que les ponen por delante. Muchas mulas creen (o quieren creer) que el “empleo” que les ofrecen es completamente legal y que han tenido mucha “suerte” en lograrlo. Recuerda, nadie da nada por nada.

No seas una mula, chaval. La mejor protección es estar atentos a los http://www… que aparezcan en el correo (muchos de ellos son el correcto “mal escrito”) y ante la duda, busca el correcto de la empresa / banco correspondiente en Google y conéctate directamente a él. Si te han pedido información “privada” porque tu banco la necesita, la petición también aparecerá en la página web “legal” del mismo. De hecho, los bancos nunca pedirán esta información, pues ya la tienen.

El artículo de Lorrie Faith Cranor, “Can Phishing by Foiled?,” Scientific American, dec. 2008 , nos indica que la mejor manera de combatir el phishing es la formación de los usuarios. El grupo de investigación de la autora ha desarrollado diferentes herramientas para aprender a diferenciar entre correos / direcciones web (URL) correctas y falsas. Me parece interesante la iniciativa de usar videojuegos online como Antiphishing Phil (Carnegie Mellon University) y Antiphishing Phil (Wombat Security Technologies). El artículo técnico es “Anti-Phishing Phil: The Design and Evaluation of a Game That Teaches People Not to Fall for Phish,” S. Sheng et al., 2007.

Es una pena que ambas versiones del juego estén en inglés lo que limita su utilidad a los usuarios hispanohablantes. ¿Para cuándo alguién se atreverá a desarrollar una traducción?

dibujo20081123motorLa industria automovilística mundial está en crisis. Las crisis tienen algo positivo. Son la mejor ocasión para darle al “coco” y buscar nuevos avances, nuevas tecnologías. El gran problema, el gran número de accidentes y accidentes mortales en carretera y ciudad, debe ser resuelto. Las grandes empresas automovilísticas están buscando soluciones, como nos lo cuenta Steven Ashley, “Driving Toward Crashless Cars,” Scientific American, December 2008 .

Entre las soluciones propuestas, la comunicación sin cables entre vehículos me parece la más prometedora en relación coste/calidad. La comunicación vehículo a vehículo (V2V) y vehículo a infraestructura (V2I) permite que nuestro automóvil reciba información sobre el estado actual de la carretera en tiempo real. Por ejemplo, nuestro vehículo podría recibir la advertencia emitida por un semáforo de que otro vehículo a acelerado con objeto de cruzarlo en amarillo-rojo, en lugar de frenar, lo que nuestro vehículo puede utilizar para ir frenando y advertirnoslo con una señal luminosa oportuna. Otro ejemplo, un automóvil cuyo conductor pegara un frenazo brusco, advertiría a los demás vehículos de este hecho, y gracias al efecto dominó, un vehículo a cientos de metros en una carretera podría advertir de este hecho a su conductor mucho antes de que su conductor pueda llegar a percibirlo sin ayuda.

Hoy en día, la tecnología está ahí. Muchos automóviles incorporan GPS y ordenadores lo suficientemente potentes como hacer práctica esta posibilidad. Toyota, General Motors, Nissan y otros ya están trabajando en las técnicas V2V, y países tan avanzados como Japón están desarrollando prototipos V2I.

Más información: ¿Qué es el sistema V2V?Sistema V2V de General Motors.” “La comunicación entre vehículos llegará en 2012.”

Technical Report: “A REVIEW OF VEHICLE-TO-VEHICLE AND VEHICLE-TO-INFRASTRUCTURE INITIATIVES

http://es.youtube.com/watch?v=RGhpua0Sm5E

Ricardo Arjona: “A cara o cruz” (ojo y oído a la letra).

El lanzamiento de una moneda para apostar a cara o cruz lo hemos hecho todos alguna vez. ¿Es aleatorio el resultado? ¿TIenen la misma probabilidad ambos resultados? ¿Cómo apostar para maximimizar las posibilidades de ganar, aunque sea sólo un poco?

dibujo20081123kellerSi puedes elegir, elige cara o cruz, lanza la moneda con tu apuesta para arriba y recoge la moneda en el aire para ver el resultado, antes de que caiga al suelo. En dicho caso, el genial Keller demostró que la probabilidad de que salga tu apuesta es de 0.51 (algo mayor que 0.5) en su famoso artículo Joseph B. Keller, “The Probability of Heads,” The American Mathematical Monthly, 93: 191-197, 1986. La cara de la moneda que está inicialmente arriba es más probable que salga al final (rosa en la figura) que la otra (blanco en la figura) si recogemos la moneda en el aire antes de que empiece a rebotar en el suelo (como hace el árbitro en los partidos de fútbol).

La figura muestra el resultado en función de la velocidad lineal y la velocidad angular que la mano le da a la moneda en el momento justo del lanzamiento (condición inicial). La figura muestra que el movimiento en el aire de la moneda, que es determinista, no es caótico determinista, no hay efecto mariposa, dependencia fractal con respecto a las condiciones iniciales (los exponentes de Laypunov durante el vuelo son siempre negativos). La figura muestra que la posible aleatoriedad del lanzamiento de la moneda se tiene que encontrar en los rebotes en el suelo. Así lo han estudiado J. Strzałko, J. Grabski, A. Stefański, P. Perlikowski and T. Kapitaniak, “Dynamics of coin tossing is predictable,” Physics Reports, 469: 59-92, december 2008 .

Si no podéis evitar la condición de que la moneda caiga en el suelo. Lo más recomendable es que el suelo sea tal que evite en lo posible un gran número de rebotes de la moneda. Por ejemplo, el césped de un campo de fútbol, la arena de la playa o la tierra de un parque son ideales para sesgar el resultado de la moneda. Lo peor, un suelo rígido que provoque gran número de rebotes de la moneda. O lo mejor, si buscáis la justicia, ya que en ese caso el resultado es lo más “justo” posible.

dibujo20081123basinofattractionLa posible dependencia sensible con las condiciones iniciales de la moneda is introducida por los choques (rebotes) con el suelo, en los que la moneda pueda rotar alrededor de cualquiera de sus ejes (conduciendo a que el mayor exponente de Lyapunov sea positivo, igual a 0.024). De hecho la aplicación que transforma el punto de contacto en el borde de la moneda en un choque con el punto de contacto en el siguiente choque es caótica. Este comportamiento caótico se transfiere al de la moneda cuando el número de choques tiende a infinito. Sin embargo, el hecho de que los choques con el suelo sean inelásticos (hay pérdida de energía) limita el número de choques y hace que el resultado (cara o cruz) en función de las condición inicial de la moneda no sea caótico determinista: cerca de cualquier condición inicial siempre hay un entorno pequeño de condiciones iniciales que conducen al mismo resultado. Es decir, la moneda no es aleatoria en la práctica. Sin embargo, como dicho entorno es muy pequeño para la mayoría de las condiciones iniciales, la moneda “aparenta” ser bastante aleatoria.

Las figuras de la derecha muestran la cuenca de atracción de los resultados cara (negro) o cruz (blanco) si la moneda inicialmente mostraba cara tras 2 (arriba) y 5 (abajo) rebotes en el suelo. El resultado de abajo es “aparentemente” aleatorio, pero una ampliación de cualquier región muestra que la frontera entre ambas cuencas de atracción es suave y no tiene estructura fractal, con el el correspondiente atractor no es extraño y no hay comportamiento caótico.

Para los físicos, ingenieros industriales y demás interesados en los detalles matemáticos, un apunte breve. El artículo se lee fácil. El modelo es sencillo (salvo la parte aerodinámica, un poquito más técnica). Los resultados se han obtenido con un modelo mecánico en 3D que utiliza los parámetros de Euler (cuaterniones, lo normal en animación por ordenador de gráficos 3D). El modelo incluye fuerzas de fricción aerodinámicas (en ambas caras y en el borde de la moneda). Los parámetros de restitución en los choques con el suelo se han estimado en una serie de experimentos. En cualquier caso, los resultados del modelo 3D son similares (casi indistinguibles) a un modelo 2D (el de Keller era de 1D). Además, los resultados muestran que los efectos aerodinámicos son despreciables (las cuencias de atracción cambian muy poco, cualitativamente son muy similares). Finalmente, os comentaré que los autores han simulado su modelo utilizando Mathematica. En resumen, el artículo se lee fácil y, si así lo deseáis, se repite fácil.

Por cierto, el artículo a algunos os puede parecer una tontería, pero se ha publicado en Physics Reports, cuyo índice de impacto es 20.263 en 2007, lo que no es moco de pavo.

http://es.youtube.com/watch?v=uxlOMa6pdr4

La parte del Modelo Estándar “menos” verificada experimentalmente es la Cromodinámica Cuántica (QCD). Es una generalización de la teoría del electromagnetismo pero mucho más complicada matemáticamente. Los desarrollos matemáticos aproximados (perturbativos basados en diagramas de Feynman) se pueden aplicar sólo en ciertas circunstancias. Las técnicas matemáticas más precisas (no perturbativas) sólo funcionan bien en 2 dimensiones QCD2. En 3 dimensiones calcular cosas tan “sencillas” como la masa de un nucleón (protón o neutrón) son imposibles, ahora mismo, a mano (con lápiz y papel). Un nucleón es un saco de 3 quarks de valencia y cientos, miles o millones de pares quark-antiquark virtuales y de gluones virtuales. La física (estadística) del interior de un nucleón es inabordable sin el uso de los mayores supercomputadores del mundo.

¿Puede calcularse la masa del protón (neutrón) utilizando sólo la QCD? Sí, gracias a la QCD numérica (lattice QCD) como lo han hecho S. Dürr et al. “Ab Initio Determination of Light Hadron Masses,” Science, 322: 1224-1227, 21 November 2008 , como nos cuenta Andreas S. Kronfeld, “The Weight of the World Is Quantum Chromodynamics,” Science, 322: 1198-1199, 21 November 2008 . Por primera vez en la historia la masa de un protón (o un neutrón) ha sido calculada utilizando solamente la QCD en redes (en la que se sustituye el espacio tiempo por una malla de puntos interconectados) y muchos teraflops. La masa del nucleón calculada es de 936 ± 25 ± 22 MeV/c2 que tenemos que comparar con la del neutrón 939 MeV/c2 (el protón pesa más porque su masa tiene una componente electromagnética). El Modelo Estándar ya puede brillar con todo su esplendor.

El protón (y el neutrón y los demás hadrones ligeros) es básicamente energía. La masa de los quarks de valencia que lo contituyen aporta sólo el 5% de su masa total (la masa de estos quarks es desconocida, no puede ser medida pues no pueden ser aislados, pero se sabe que es menor que 6 MeV/c2). Los gluones que también lo constituyen no tienen masa. La masa del protón es energía, pero la fórmula de Einstein nos dice que la energía de confinamiento equivale a una masa para el protón (observada a distancias mayores que el radio del protón, claro). Es curioso, el 99% (en peso) de la materia ordinaria en el universo son nucleones (protones y neutrones) y el 95% de su masa es energía. Es decir, el 95% de la materia ordinaria del universo en realidad es energía. Muchos se refieren a este curioso fenómeno como “masa sin masa.”

El nucleón está formado por quarks arriba (up, u) y abajo (down, d), sin embargo, en el cálculo por supercomputador de su masa ha sido necesario tener en cuenta también los quarks estraños (strange, s). En cálculos anteriores, que no los tenían en cuenta, se observaron errores del 20% en el resultado para la masa. Por supuesto, esos quarks extraños en el cálculo son virtuales. El problema numérico es terrible y requiere de los mayores supercomputadores. Pero los avances en supercomputación no paran y ya ha llegado el día en el que el tan deseado resultado ha sido demostrado.

Simulaciones anteriores mostraron un concepto “primitivo” de confinamiento, concepto que hay que refinar con nuevas simulaciones. El confinamiento no es parte de la QCD sino que se deriva dinámicamente de ella. Una simulación primitiva del mismo la tenéis aquí abajo. Todavía queda mucho para confirmarlo definitivamente.

http://es.youtube.com/watch?v=7V7xT9XPCBg

PS: Más Información por Adrian Cho, “At Long Last, Physicists Calculate the Proton’s Mass,” ScienceNOW Daily News, 21 November 2008 y Adrian Cho, “Calculating the Incalculable,” Science 300: 1076-1077, 16 May 2003 .

Finalmente, comentaros que “Confirman el peso del mundo,” SINC, es muy flojo (en mi opinión deberían haberlo hecho mucho mejor, un tirón de orejas para SINC).

http://es.youtube.com/watch?v=pjlFjVuyGMo

Anuncio de 1993 de la campaña JASP de Renault Clio: “Es mi profesor de física cuántica”.

Crédito a quienes me han recordado el anuncio.

Un físico en el mundo entero es como un ingeniero industrial en España, un todoterreno. Un “chico” para todo. En los últimos 20 años muchos físicos están trabajando en ciencias económicas y sociales. Ahora está de moda para los físicos el dedicarse a las finanzas. Alaina G. Levine, “Science Careers: Finance’s Quant(um) Mechanics,” Science, 322: 1264-1265, 21 November 2008 , y Amarendra Swarup, “Science Careers: Analyzing Scientific Investments,” Science, 322: 1266-1267, 21 November 2008 , nos lo recuerdan. Por cierto, el título del primer artículo hace un juego de palabras en inglés entre cuántico (“quant-um”) y la abreviatura de analista cuantitativo (“quant”) muy utilizada en finanzas. Muchos físicos, cuánticos de formación, son “quant”-icos de profesión.

Si eres un físico con una formación fuerte en matemáticas, ávido de estímulo intelectual y con ganas de resolver problemas difíciles, tienes dos opciones. Una, tratar de colarte en una Universidad para trabajar durante décadas en el desarrollo de una Teoría de Todo. La otra, utilizar tus conocimientos matemáticos avanzados para lograr que tu empresa gane ingentes cantidades de dinero. Wall Street, hoy por hoy, es una buena salida laboral para un físico. A pesar de la crisis, todavía existen oportunidades para que los científicos trabajen en el mercado financiero.

¿Qué hace un “quant”? Básicamente, desarrolla modelos matemáticos, a los que aplica diferentes métodos computacionales mediante ordenador, con objeto de resolver problemas financieros concretos. ¿Qué cualificación se requiere? La mayoría de los “quants” tiene un doctorado en ciencias (física, matemáticas, estadística o campos relacionados). ¿Cuál es el mayor problema de los “quants”? Utilizan un lenguaje (“quantspeak”) que la mayoría de los especialistas en finanzas no entiende (ellos hablan el lenguaje de los negocios, “business speak”). Por ello, la principal tarea de un futuro “quant” es aprender a comunicarse.

Al grano, ¿cuánto cobra de sueldo un “quant”? Pagar, pagan bien. Rita Raz, presidente de Analytic Recruiting Inc., empresa de New York dedicada a reclutar “quants” durante los últimos 29 años afirma que un doctor en física, por ejemplo, puede esperar cobrar al menos entre 80 y 90 mil dólares de salario base, el primer año, y en 5 años alcanzar unos 130 mil dólares. Aparte, los incentivos por productividad.

En resumen, muchas empresas de servicios financieros necesitan especialistas en finanzas con una sólida base científica. Los físicos son los preferidos. Si eres físico, aunque nunca pensaste en esta salida profesional, empresas como Accenture deben estar entre tus expectativas laborales.

dibujo20081122pebsTodas las evidencias experimentales apuntan a la existencia indiscutible de materia oscura. Sin embargo, nadie sabe qué es. Sus propiedades conocidas son muy vagas para poder discernir entre los muchos posibles candidatos. Muchos creen que su responsable es una partícula elemental. Ninguna de las partículas elementales “conocidas” parece poder explicarla. Se requieren partículas más allá del Modelo Estándar. ¿Es necesario el LHC del CERN para poder encontrarlas? Algunos físicos experimentales piensan que no, como nos cuenta Adrian Cho, “Excess Particles From Space May Hint at Dark Matter,” Science 322: 1173, 21 November 2008 . Estas partículas “desconocidas” se deberían encontrar en los rayos cósmicos y los detectores de rayos cósmicos deberían ser capaces de observarlas. Quizás lo han hecho ya.

El sistema de globos para la medida de los rayos cósmicos llamado ATIC (Advanced Thin Ionization Calorimeter) de la NASA ha encontrado un exceso en el número de electrones de alta energía (entre 300 GeV y 800 GeV, donde 1 GeV es la masa aproximada de un protón) entre los años 2000 y 2002. Esperaban encontrar unos 140 electrones de este tipo, pero han encontrado 210, es decir, 70 más de los esperados. Lo que es mucho. ¿Qué puede haber causado este exceso? Quizás un pulsar más cercano de lo esperado o algún otro objeto astrofísico desconocido. O quizás la materia oscura (la aniquilación de cierto tipo de materia oscura).

El sistema orbital para la observación de rayos cósmicos PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-Nuclei Astrophysics) encontró en agosto pasado que el cociente entre positones y la suma de electrones y positones es mayor del esperado. Este exceso es compatible con el observado en ATIC. Tampoco hay explicación fácil para este exceso. Una posibilidad sería la aniquilación de materia oscura.

¿Qué tipo de materia oscura puede explicar ambos resultados experimentales? El candidato más estudiado para la materia oscura, las (super)partículas masivas supersimétricas débilmente interactivas (WIMP), como el neutralino, no podrían explicar estos resultados experimentales (se desintegran en pares protón-antiprotón y conducirían a un exceso, no observado, de estos, sin afectar a electrones y positones). Se requiere otro candidato a materia oscura. Si se ha observado la materia oscura, no es la materia oscura “estándar”.

El próximo año la NASA lanzará el telescopio espacial Fermi de rayos gamma (Gamma-Ray Space Telescope). Si ATIC y PAMELA han observado una señal real de la materia oscura, Fermi tendrá que confirmarla (observará fotones producidos por la aniquilación de materia oscura).

Los telescopios de radiación Cherenkov atmosférica HESS y VERITAS también deberían conducir a una señal distintiva de materia oscura (aunque para ello requieren in incremento en su sensibilidad) y podrían diferenciar entre una fuente localizada (púlsar o similar) y una fuente extendida como la materia oscura, como nos lo cuentan Jeter Hall, Dan Hooper, “Distinguishing Between Dark Matter and Pulsar Origins of the ATIC Electron Spectrum With Atmospheric Cherenkov Telescopes,” ArXiv preprint, 21 Nov 2008 .

¿Qué materia oscura no estándar puede ser responsable de los excesos de PAMELA y ATIC? Ahora mismo están apareciendo muchos candidatos. Por ejemplo, en el último mes he encontrado las siguientes propuestas:

– un tipo “especial” de bosón de Higgs propuesto por Chuan-Ren Chen, Fuminobu Takahashi, T. T. Yanagida, “Decaying Hidden Gauge Boson and the PAMELA and ATIC/PPB-BETS Anomalies,” ArXiv preprint, 21 Nov 2008 ;

– una nueva fuerza fundamental acoplada básicamente a los leptones propuesta por Patrick J. Fox, Erich Poppitz, “Leptophilic Dark Matter,” ArXiv preprint, 03 Nov 2008 ;

– una nueva partícula que se acopla a una dimensión espacial extra compactificada propuesta por Yang Bai, Zhenyu Han, “A Unified Dark Matter Model in sUED,” ArXiv preprint, 04 Nov 2008 ;

– un nuevo tipo de fermión de tipo Dirac (como el electrón) propuesto por Roni Harnik, Graham D. Kribs, “An Effective Theory of Dirac Dark Matter,” ArXiv preprint, 31 Oct 2008 ;

– una partícula escalar que se desintegra en otra pseudoescalar de tipo “axion,” propuesto por Yasunori Nomura, Jesse Thaler, “Dark Matter through the Axion Portal,” ArXiv preprint, 7 Nov 2008 ;

– una partícula “nueva” escalar inestable, propuesta por Ann E. Nelson, Christopher Spitzer, “Slightly Non-Minimal Dark Matter in PAMELA and ATIC,” ArXiv preprint, 31 Oct 2008 ;

– dos partículas escalares, una estable y otra metaestable, propuestas por Malcolm Fairbairn, Jure Zupan, “Two component dark matter,” ArXiv preprint, 3 Nov 2008 ;

– variantes de la supersimetría con un sector oculto denominado simetría G, propuesto por Nima Arkani-Hamed, Neal Weiner, “LHC Signals for a SuperUnified Theory of Dark Matter,” ArXiv preprint, 3 Nov 2008 , ver también Nima Arkani-Hamed, Douglas P. Finkbeiner, Tracy R. Slatyer, Neal Weiner, “A Theory of Dark Matter,” ArXiv preprint, 31 Oct 2008 .

Mucha actividad teórica. Una materia oscura “no estándar” es una “pepita de oro” que los teóricos tienen que “explotar” dándole al coco. Y le están dando. No sólo el LHC del CERN hace física de partículas elementales. Muchos físicos y muchos experimentos repartidos por todo el mundo están desarrollando física de partículas de alta calidad tanto teórica como experimentalmente. Quizás, la materia oscura ya haya sido descubierta y el LHC del CERN sólo podrá confirmar lo ya observado.

http://es.youtube.com/watch?v=Y2kTEbyMvXA

La biología de sistemas trata de entender el funcionamiento de la célula viva. Su complejidad es terrible. Se estima que el genoma humano tiene unos 25000 genes codificadores de proteínas. En cualquiera de nuestras células, ahora mismo, están expresadas miles de genes y otras tantas proteínas están actuando cual instrumentos de una orquesta bien afinada. También hay cientos de metabolitos y miles de ácidos nucleicos (ARN no codificantes).

dibujo20081122sciencecellPara entender un sistema bioquímico tan complejo como la célula hay que verlo en acción. Las técnicas de análisis bottom-up (de lo simple a lo complejo) difícilmente pueden “ver” las complejas interacciones del sistema en su conjunto. Se requieren técnicas que nos permitan ver “en tiempo real” el funcionamiento simultáneo de las decenas de miles de moléculas responsables del correcto funcionamiento celular. ¿Es una utopía? No, ni mucho menos. Los avances en biología de sistemas son increíbles, como nos informa Jocelyn Kaiser, “Cast of 1000 Proteins Shines in Movies of Cancer Cells,” Science 322: 1176-1177, 21 November 2008 . Biólogos de sistemas liderados por Uri Alon del Weizmann Institute of Science, en Rehovot, Israel, han logrado visualizar unas 1000 proteínas humanas en acción simultánea en una célula cancerígena gracias a las técnicas de marcadores fluorescentes (Nobel de Química este año): A.A. Cohen et al. “Dynamic Proteomics of Individual Cancer Cells in Response to a Drug,” Science, Published Online November 20, 2008 .

El grupo de Alon infectó células de cáncer de pulmón con retrovirus que contenían en su ADN genes de proteínas fluorescentes. Estos virus introdujeron su ADN aleatoriamente en el de las células marcando muchas proteínas de forma fluorescente. Los investigadores aislaron dichas proteínas e identificaron 1020 proteínas marcadas. Decidieron estudiar cómo afectan medicinas anticancerígenas a estas células. Gracias a un microscopio con una cámara de video pudieron estudiar la fluorescencia en una colonia de 12 células durante 48 horas y su reacción a diferentes fármacos. Todo un logro que pasará a la historia de la biología de sistemas.

Desde un punto de vista práctico, el logro les ha permitido identificador dos proteínas que diferencian a las células que sobreviven al tratamiento farmacológico de las que perecen, lo que sugiere nuevas estrategias terapéuticas contra este tipo de cáncer.

¿Para cuándo se podrán las, digamos, 10000 proteínas en acción simultánea en una sola célula? Al ritmo actual de avances científicos en biología, posiblemente en menos de un lustro.

La magia en acción. Elige una de las siguientes cartas. Mírala fijamente y trata de recordarla.

Quizás te lo facilite si repites su nombre varias veces en voz alta.

dibujo200807822magiauno

Elige cuidadosamente uno de estos ojos. El que más te guste.

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Adivinaré la carta que has elegido en el transcurso de esta entrada.

El truco de la carta que cambia de color (video en inglés).

Los magos son, básicamente, ilusionistas cognitivos, son artistas de la ilusión y la atención de nuestro cerebro. Manipulan nuestra atención enfocándola o intensificándola para lograr “engañarnos.” Un buen mago, durante un truco de magia, sabe perfectamente a qué le estamos prestando atención y qué está pasando desapercibido por nuestra mente. Las ilusiones cognitivas igual que las visuales logran “engañarnos” enmascaran nuestro percepción de la realidad. El artículo de Susana Martinez-Conde y Stephen L. Macknik, “Magic and the Brain,” Scientific American, december 2008 , nos lo aclara con un buen número de ejemplos ilustrativos. Os encantará cuando lo traduzcan al castellano en Investigación y Ciencia.

Lo primero, la magia potagia: la carta amablemente has elegido es …

dibujo200807822magiatres

… la carta que me he guardado en el bolsillo y que no aparece aquí.

Soy buen mago, ehhh!

Las técnicas desarrolladas por los magos durante siglos pueden ser utilizadas por los neurocientíficos tanto para obtener nuevos experimentos que nos indiquen cómo funciona el cerebro como para mejorar los experimentos actuales y su interpretación. Más aún, podrían ayudar al diagnóstico y tratamiento de enfermos que sufren ciertos déficits cognitivos como déficits de atención resultado de un trauma, el Alzheimer’s y muchas otras. Estos métodos podrán ser utilizados para lograr tratamientos psicológicos en los que los pacientes se concentren en las partes importantes de sus terapias, suprimiendo distracciones que pueden causarles confusión y desorientación.

Los magos utilizan el término “misdirección” para referirse a la práctica de desviar la atención del espectador alejándola del truco de magia utilizado. Los neurocientíficos cognitivos han catalogado varios tipos de “misdirección.” Destacan la ceguera a los cambios, cuando el espectador no nota un cambio en el escenario cuando solo compara el resultado del cambio con el estado previo al mismo, y la ceguera por falta de atención, cuando el espectador no percibe un objeto inesperado que es perfectamente visible a sus ojos.

Hay muchos tipos de “ceguera” cognitiva que aprovechan los magos en sus trucos o los nuerocientíficos en sus experimentos. Como la “ceguera de elección”. Se pide a un sujeto que seleccione la cara más bella de dos fotos. Se tapan las fotos y, sin que se dé cuenta, se la presenta la cara no elegida como si fuera la elegido (ilustrado en la siguiente figura).

dibujo200807822magiacuatro

Si se le pide que explique por qué ha elegido esa cara (siendo la que no ha elegido) el 84% de los sujetos no se da cuenta y nos ofrece argumentos “razonables” por los cuales ha elegido dicha cara. Cuando tomamos una decisión somos capaces de justificarla incluso si no es la decisión que realmente tomamos segundos antes.

Espero que os haya servido de botón de muestra.

Por cierto, has notado ya el truco de las cartas que he utilizado.

Te gustará la siguiente página de Sprott, físico y mago y profesor y showman.