En 1961 el astrónomo polaco Kazimierz Kordylewski observó dos nubes de polvo interplanetario situadas en el punto de Lagrange L5 del sistema Tierra–Luna. Estas nubes de polvo de Kordylewski (KDC) han estado rodeadas de cierta polémica. Astrónomos húngaros publican en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society la observación de la luz polarizada linealmente reflejada en estas nubes usando polarímetros (polarizadores montados en telescopios). Esta detección polarimétrica se considera la prueba definitiva de su existencia; aunque como la sonda japonesa Hiten no las observó al pasar por allí en 2009.

Me gustaría destacar que las imágenes que se están publicando en algunos medios (como la mostrada más arriba) son el resultado de las simulaciones por ordenador. Se presentan en el primero de los dos artículos húngaros (el segundo presenta las observaciones). En estas simulaciones se ha estudiado una nube con 1 860 000 de partículas micrométricas sometidas a la gravitación del Sol, la Tierra y la Luna. En la figura que abre esta entrada se muestra la suma (integración) de 28 nubes simuladas. Una imagen espectacular, pero que puede ser poco realista. Quizás por ello han aparecido titulares sensacionalistas en algunos medios, afirmando que la Tierra tiene más de una “luna” o hablando de “luna oculta”.

Los artículos son Judit Slíz-Balogh, András Barta, Gábor Horváth, “Celestial mechanics and polarization optics of the Kordylewski dust cloud in the Earth–Moon Lagrange point L5 – I. Three-dimensional celestial mechanical modelling of dust cloud formation,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 480: 5550–5559 (11 Nov 2018), doi: 10.1093/mnras/sty2049, y “Celestial mechanics and polarization optics of the Kordylewski dust cloud in the Earth–Moon Lagrange point L5 – Part II. Imaging polarimetric observation: new evidence for the existence of Kordylewski dust cloud,” MNRAS 482: 762–770 (1 Jan 2019), doi: 10.1093/mnras/sty2630. Me he enterado gracias a los titulares sensacionalistas de Scotty Hendricks, “Science confirms: Earth has more than one ‘moon’,” Big Think, 10 Nov 2018, y Andrew Fazekas, “Earth has two extra, hidden ‘moons’,” National Geographic, 06 Nov 2018.

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El fosforeno es un material bidimensional (2D) formado por capas monoatómicas de fósforo. Además del fosforeno negro, cuyas capas forman el fósforo negro, se ha predicho otro alótropo llamado fosforeno azul. Se publica en la revista Small la síntesis epitaxial del fosforeno azul sobre un sustrato de oro Au(111). Las imágenes con el microscopio de efecto túnel, además de la fase convencional con triángulos que muestran seis protrusiones, muestran regiones con una segunda fase del fosforeno azul que presenta triángulos con solo tres protrusiones; se interpreta que esta nueva fase presenta trímeros de fósforo sobre la estructura hexagonal convencional. La nueva fase extiende las aplicaciones potenciales del fosforeno.

El fosforeno es un semiconductor con un salto de banda, a diferencia del grafeno que es un semimetal sin salto de banda, aunque también tiene una alta mobilidad de portadores; por ello es mucho mejor que el grafeno en aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas. Además, el salto de banda es ajustable apilando capas de fosforeno (negro), ya que una capa monoatómica tiene uno de 1.5 eV, mientras para muchas capas se obtienen los 0.35 eV del fósforo negro. El fosforeno azul convencional tiene una salto de banda de 1.1 eV y su nueva fase parece tener unos 0.8 eV (aunque este valor debe ser confirmado de forma independiente).

A diferencia del grafeno, que es prácticamente plano, el fosforeno negro presenta una estructura arrugada, que vista de lado recuerda a una onda cuadrada. El fosforeno azul es un alótropro que presenta una estructura menos arrugada, que vista de lado recuerda a un diente de sierra. Las parámetros de red (lattice constants) para el fósforo negro son a1 = 0.437 nm y a2 = 0.331 nm, mientras que para el fósforo azul son a1 = a2 = 0.328 nm. La síntesis de la nueva fase del fosforeno azul nos recuerda que podrían existir muchos alótropos del fosforeno aún por descubrir.

El artículo es Wei Zhang, Hanna Enriquez, …, Hamid Oughaddou, “Epitaxial Synthesis of Blue Phosphorene,” Small 1804066 (2018), doi: 10.1002/smll.201804066, arXiv:1811.01289 [cond-mat.mtrl-sci]. Las predicciones teóricas para las propiedades de los fosforenos negro y azul se pueden consultar en Yi Ding, Yanli Wang, “Structural, Electronic, and Magnetic Properties of Adatom Adsorptions on Black and Blue Phosphorene: A First-Principles Study,” J. Phys. Chem. C 119: 10610-10622 (2015), doi: 10.1021/jp5114152.

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La constante dieléctrica del agua es ε ≈ 80, pero decrece conforme el agua se confina en un canal nanométrico (por debajo de los 100 nm). Las simulaciones por ordenador predecían un valor de ε ≈ 10 para canales de pocos nanómetros. Las medidas experimentales publicadas en Science obtienen valores ε < 10 por debajo de 10 nm y un valor de ε ≈ 2 para canales por debajo de 2 nm. Este valor mucho más pequeño de lo esperado aún no tiene explicación teórica convincente. La medida se ha realizado confinando el agua entre paredes de nitruro de boro hexagonal (hBN) cuya constante dieléctrica es ε ≈ 3.5. La medida se ha realizado usando un miscrocopio de fuerza atómica (AFM). Por sorprendente que pueda parecer, el agua aún reserva muchos secretos por desvelar para la ciencia.

El artículo (publicado el pasado mes de junio) está firmado por los padres del grafeno, Novoselov y Geim, Premios Nobel de Física 2010, junto a dos físicos españoles del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universitat de Barcelona, René Fábregas y Gabriel Gomila: L. Fumagalli, …, K. S. Novoselov, A. K. Geim, “Anomalously low dielectric constant of confined water,” Science 360: 1339-1342 (22 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aat4191, arXiv:1806.04486 [cond-mat.mes-hall]; más información divulgativa en Sergei V. Kalinin, “Feel the dielectric force,” Science 360: 1302 (22 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aat9875. Lo vi en su momento y estaba entre los borradores que eliminé este pasado mes de agosto (de hecho los borré todos); me hago eco ahora gracias a que se ha rescatado en “Las propiedades eléctricas del agua cambian en el nanomundo”, Agencia SINC, 13 Nov 2018.

Sobre el comportamiento del agua en interfaces recomiendo Olle Björneholm, Martin H. Hansen, …, Hendrik Bluhm, “Water at Interfaces,” Chem. Rev. 2016: 7698-7726 (2016), doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00045, y Xiqi Zhang, Hongliang Liu, Lei Jiang, “Wettability and Applications of Nanochannels,” Advanced Materials (21 Oct 2018), doi: 10.1002/adma.201804508. Sobre las predicciones de dinámica molecular cerca de la interfaz a Cui Zhang, François Gygi, Giulia Galli, “Strongly Anisotropic Dielectric Relaxation of Water at the Nanoscale,” J. Phys. Chem. Lett. 2013: 2477-2481 (2013), doi: 10.1021/jz401108n, y Philip Loche, Cihan Ayaz, …, Roland R. Netz, “Breakdown of Linear Dielectric Theory for the Interaction between Hydrated Ions and Graphene,” J. Phys. Chem. Lett. 9: 6463-6468 (12 Oct 2018), doi: 10.1021/acs.jpclett.8b02473.Leer más

Los neutrinos atmosféricos son producto de la colisión de rayos cósmicos con núcleos atómicos en la atmósfera. El detector IceCube observa neutrinos que vienen desde abajo, tras atravesar el interior de la Tierra. Para neutrinos muónicos con energías por encima de 1.5 TeV la Tierra no es transparente. Gracias a ello se publica en Nature Physics la primera tomografía de la Tierra comparando el flujo de neutrinos con energías por encima de 1.5 TeV y 2.5 TeV para diferentes ángulos de entrada en el detector. Por ahora el resultado es bastante preliminar, pero permite determinar la masa de la Tierra, su momento de inercia, la masa del núcleo de la Tierra y el cociente entre su densidad y la del manto usando la interacción débil. Un resultado que complementa las medidas sismológicas y los métodos gravimétricos convencionales.

Hay que destacar que este interesante artículo no es producto de la colaboración IceCube, sino de tres jóvenes investigadores afiliados al Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC–Universitat de València, Valencia, España. El artículo es Andrea Donini, Sergio Palomares-Ruiz, Jordi Salvado, “Neutrino tomography of the Earth,” Nature Physics (05 Nov 2018), doi: 10.1038/s41567-018-0319-1, arXiv:1803.05901 [hep-ph]. Recomiendo leer en español “Primera tomografía de la Tierra con neutrinos”, Agencia SINC, 06 Nov 2018, donde aparece la fotografía de los tres investigadores. Por cierto, en este blog también puedes leer “Geoneutrinos de Borexino y antineutrinos de reactores nucleares”, LCMF, 08 Jul 2015, y “IceCube mide la absorción de neutrinos ultraenergéticos por el interior de la Tierra”, LCMF, 23 Nov 2017.

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En la comunicación científica se llama embargo al acuerdo entre periodistas, científicos y editores de revistas por el cual los periodistas aceptan no publicar o difundir una noticia científica hasta cierto día a cierta hora. Como resultado en ese momento se publican en todo el mundo cientos de artículos con contenido muy similar. El periodo de embargo suele ser una semana, durante la cual el periodista tiene acceso a los artículos científicos, las notas de prensa y la completa disponibilidad del investigador para entrevistas. Gracias a este «pacto entre caballeros» el periodista puede preparar su historia con sumo mimo y gran precisión. A cambio pierde la posibilidad de ser el primero en dar la exclusiva.

Se suele contar que el embargo nació con Franz J. Inglefinger, editor principal de la revista de medicina New England Journal of Medicine (NEJM), quien lo aplicó en su revista desde 1969. De hecho, muchos lo llaman «regla de Inglefinger», sobre todo en las revistas de medicina. Como buen ejemplo de la ley de la eponimia de Stigler, ya era usado desde 1924 por Morris Fishbein, editor principal de Journal of the American Medical Association (JAMA). Su idea era evitar que las noticias sobre un nuevo tratamiento para una enfermedad llegaran a los pacientes antes de que el artículo científico hubiera aparecido en su revista y fuera consultado por los médicos.

Los interesados en conocer en detalle la historia del embargo pueden consultar el libro de Vincent Kiernan, “Embargoed Science,” University of Illinois Press (2006), o una versión más breve en Ivan Oransky, “When did scientific embargoes start?” Embargo Watch, 29 Mar 2010. El término «regla de Inglefinger» se usó por primera vez en Barbara J. Culliton, “Dual Publication: “Ingelfinger Rule” Debated by Scientists and Press,” Science 176: 1403-1405 (1972), doi: 10.1126/science.176.4042.1403; más en Arnold S. Relman, “The Ingelfinger Rule,” N. Engl. J. Med. 305: 824-826 (1981), doi: 10.1056/NEJM198110013051408.

La ciencia embargada siempre ha sido objeto de polémica, véase, como ejemplos, Laurent Castellucci, “Embargoes Dictate Media Coverage of Science,” JNCI: Journal of the National Cancer Institute 90: 958-960 (1998), doi: 10.1093/jnci/90.13.958; Eliot Marshall, “Good, Bad, or ‘Necessary Evil’?” Science 282: 860-867 (30 Oct 1998), doi: 10.1126/science.282.5390.860; Richard Horton, “Breaking the Embargo,” Science 315: 331-332 (19 Jan 2007), doi: 10.1126/science.1135374; Ivan Oransky, “Why science news embargoes are bad for the public,” Vox, 29 Nov 2016; entre otros.

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Ya puedes disfrutar del vídeo YouTube de mi charla y tertulia científica Coffeeversity del pasado miércoles, 07 Nov 2018, en la Cafetería “El Doce” en Granada (España). Tras la charla (65 min) hubo una animada tertulia (40 min). La organizó la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Granada (UCC-UGR) perteneciente al Vicerrectorado de Extensión Universitaria. El vídeo incluye algunos cortes breves de la película, pero conviene haberla visto antes para disfrutarla mejor (y evitar se destripe buena parte del guión).

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Un buen título para un artículo científico es clave para su promoción. Qué te parece llamar «materia oscura homeopática» a las partículas con una masa en la escala O(100) TeV, que se diluyen produciendo rayos cósmicos conforme se aniquilan. Como no, con dicho título el manuscrito aparecido en arXiv ha llamado mi atención. Quizás sería mejor haberlo titulado «materia oscura ultradiluida», ya que la homeopatía es una pseudomedicina. Pero entonces me habría llamado menos la atención. Por supuesto, habrá que estar al tanto si los revisores solicitan un cambio de título. ¿Qué harías tú? ¿Dejarías el título original seleccionado por los propios autores?

Las partículas de materia oscura de gran masa (por encima de unos 340 TeV) no pueden explicar la materia oscura fría si se encuentran en equilibrio térmico tras la inflación cósmica. Dichas partículas deben estar fuera del equilibrio, diluyéndese a un buen ritmo desde entonces (por ejemplo, por su aniquilación mutua a partículas del modelo estándar). La detección indirecta de esta materia oscura se puede realizar mediante observatorios de rayos cósmicos (rayos gamma, neutrinos, positrones, etc.). Los «telescopios de rayos cósmicos» actuales, como HESS II, HAWC, VERITAS, MAGIC, TAIGA, ANTARES, ICECUBE, AMS, CALET, o DAMPE, imponen límites de restricción para esta materia oscura masiva, pero aún quedan grandes huecos sin explorar en el caso de que ahora esté ultradiluida. Futuros observatorios, como CTA, LHAASO, KM3NET, HERD, o ISS-CREAM, serán necesarios para cerrar estas ventanas (o descubrir la tan ansiada partícula de materia oscura).

El artículo es Marco Cirelli, Yann Gouttenoire, …, Filippo Sala, “Homeopathic Dark Matter, or how diluted heavy substances produce high energy cosmic rays,” arXiv:1811.03608 [hep-ph]; el límite unitario se publicó en Kim Griest, Marc Kamionkowski, “Unitarity limits on the mass and radius of dark-matter particles,” Phys. Rev. Lett. 64: 615-618 (1990), doi: 10.1103/PhysRevLett.64.615.

En 2008 se predijo la aparición del efecto Hall cuántico al iluminar una hoja de grafeno con luz polarizada circularmente de alta intensidad. Este efecto no lineal requiere pulsos de luz muy cortos que no dañen el material. Se publica en arXiv la primera observación experimental de este fenómeno. En los puntos de Dirac emergen saltos de banda (bandgaps) topológicos de unos 69 meV. Gracias a ellos se observan corrientes Hall ultrarrápidas con conductancia cuantizada en mesetas (plateaus) de unos 60 meV de anchura y un salto de unos 2 e²/h (en rigor se ha medido (1.8 ± 0.4) e²/h). El transporte topológico de carga inducido por luz en el grafeno, que se comporta como un aislante de Chern inducido por luz llamado aislante topológico de Floquet, promete nuevas aplicaciones del grafeno como material topológico.

El artículo es J.W. McIver, B. Schulte, …, A. Cavalleri, “Light-induced anomalous Hall effect in graphene,” arXiv:1811.03522 [cond-mat.mes-hall]; la predicción teórica es de Takashi Oka, Hideo Aoki, “Photovoltaic Hall effect in graphene,” Phys. Rev. B 79: 081406 (2009), doi: 10.1103/PhysRevB.79.081406, arXiv:0807.4767 [cond-mat.mes-hall]. En el último episodio 188 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido se habló de las noticias científicas en medios basadas en manuscritos publicados en arXiv, que a veces vuelven a ser noticia tras su publicación en revistas como Nature y Science, en las que hay un periodo de embargo. Quizás me equivoque, pero este artículo tiene pinta de que acabará publicado en Nature.

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“Historias de hombres y mujeres dedicados a la ciencia y que perdieron la vida por alguna razón que merece la pena mencionar. [Una] nómina de 150 científicos y científicas que han muerto de forma traumática o accidental. [Los] héroes y heroínas de este libro son personas que entienden qué es la palabra libertad, tanto la suya como la de los demás. Y hacer ciencia [es] el mayor de los actos de libertad que la humanidad ha desarrollado en toda su historia”.

Te recomiendo el último libro de mi amigo Eugenio Manuel Fernández, “Eso no estaba en mi libro de historia de la ciencia”, Guadalmazán (2018) [237 pp.]. Un libro que se inicia con “la historia de un burgalés que sedujo a una parisina alardeando de los halcones que tenía en casa. [Un] gran hombre de dicción inconfundible [que] dejó una huella indeleble en la población española desde finales de los años setenta”. Este libro aprovecha un nicho poco explotado, los últimos días de vida como excusa para describir la ciencia de toda una vida. El hilo de la crónica negra de la muerte de sus autores es una excusa perfecta para hablar de ciencia.

Físico, como MacGyver, profesor de secundaria, autor de libros de texto de ciencias naturales para ESO, y gran divulgador, Eugenio Manuel (@EugenioManuel) Fernández Aguilar ha publicado varios libros. Quizás el más conocido es “La conspiración lunar, ¡vaya timo!” Laetoli (2009), así como las biografías editadas por RBA de “Arquímedes”, “Ampére” y “Boyle” (LCMF, 22 Ago 2015). Miembro de Naukas, seguro que conoces sus blogs Ciencia en blanco y negro y Ciencia en el XXI. Su estilo es espontáneo y fácil de leer, con ciertos toques de humor (negro en su último libro). Sin lugar a dudas será disfrutado por todos.

Por cierto, Eugenio presentará su libro en Málaga el próximo lunes, 12 de noviembre de 2018. Impartirá una conferencia dirigida para todos los públicos, que tengo el honor de presentar, organizada por los malagueños Encuentros con la Ciencia. Si estás en nuestra ciudad, no te pierdas esta gran oportunidad de disfrutar de la divulgación de Eugenio. Además, firmará ejemplares de su libro para los aficionados a coleccionarlas. Más información en “Eso no estaba en mi libro de historia de la ciencia”, Encuentros con la Ciencia, 08 Nov 2018.

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En 1974 el físico teórico Kip Thorne (Premio Nobel en 2017) calculó que un agujero negro en rotación con un disco de acreción puede alcanzar como mucho el 99.8% de su velocidad máxima. Se acaba de publicar en The Astrophysical Journal que el agujero negro en el sistema binario 4U 1630–47 alcanza una velocidad de rotación del (92 ± 4)% del valor máximo. Este número se estima al ajustar con un modelo teórico las observaciones de rayos X realizadas durante el brote de 2016 gracias a los telescopios espaciales AstroSat, Chandra y MAXI. Hasta donde me consta se trata del agujero negro de tipo Kerr cuyo momento angular es mayor entre todos los observados hasta ahora.

Por cierto, el agujero negro Gargantúa que se puede disfrutar en la película Interstellar (2014) de Christopher Nolan rota con un momento angular del 60% del valor máximo. Las imágenes calculadas por el software DNGR (Double Negative Gravitational Renderer) para un valor del 99.9% no gustaron al director. Sin embargo, para que en la superficie del planeta Miller una hora corresponda a siete años lejos de Gargantúa se requiere un valor del 99.999 999 999 999% del valor máximo. Kip Thorne aceptó a regañadientes que en el guión de la película la dilatación temporal fuera tan extrema, a pesar de que se requería superar el límite que él mismo obtuvo en 1974, pues era la única manera de que el padre y la hija se reunieran cuando ella ya era muy anciana.

El nuevo artículo es Mayukh Pahari, Sudip Bhattacharyya, …, Norbert S. Schulz, “AstroSat and Chandra View of the High Soft State of 4U 1630–47 (4U 1630–472): Evidence of the Disk Wind and a Rapidly Spinning Black Hole,” The Astrophysical Journal 867: 86 (02 Nov 2018), doi: 10.3847/1538-4357/aae53b, arXiv:1810.01275 [astro-ph.HE].

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