He participado en el episodio 179 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Cosmología de Penrose; Alcohol y Salud; Desintegración del Higgs; Híbridos Humanos; ¿Inversión Temporal en GRBs?”, 06 Sep 2018. “La tertulia semanal ha repasado las últimas noticias de la actualidad científica”.
La partícula de Higgs tiene una masa de 125 GeV/c². Para estudiar su física en detalle se requiere una fábrica de bosones Higgs, un colisionador de leptones con una energía de colisión en el centro de masas de unos 250 GeV. China iniciará en 2022 la construcción del Colisionador Electrón-Positrón Circular (CEPC) de 100 km de longitud que operará entre 2030 y 2040. El CEPC será una fábrica de Higgs con colisiones a 240 GeV durante 7 años (e+e− → ZH), una fábrica de bosones Z con colisiones a 91 GeV durante 2 años (e+e− → Z0) y una fábrica de bosones W con colisiones a 160 GeV durante un año (e+e− → W+W−). Con su luminosidad pico de 3 × 1034 cm−2 s−1 se espera observar más de un millón de bosones de Higgs, más de un billón de bosones Z y unos 15 millones de bosones W Así se lograrán medidas de muy alta precisión de las propiedades de estos bosones.
Se acaba de publicar el Informe de Diseño Conceptual (CDR, o Blue Report) de CEPC. La mayor pega de su diseño a 240 GeV es que no podrá estudiar el acoplamiento del Higgs al quark top (ee → Htt), ni tampoco el autoacoplamiento del campo de Higgs (ee → HHH), dos procesos clave de la física del Higgs. Sin embargo, superará con creces al LHC y al HL-LHC en el estudio de los acoplamientos del Higgs con otras partículas (HZZ, HWW, Hbb, Hcc, Hgg y H𝜏𝜏, y en menor medida H𝛾𝛾 y H𝜇𝜇). El diseño del CEPC está optimizado para que a partir de 2040 se use su túnel de 100 km para albergar el SuperColisionador Protón-Protón (SPPC) con colisiones a 75 TeV c.m. y una luminosidad de 1035 cm-2 s-1. Se pretende que ambos colisionadores (CEPC y SPPC) convivan en el mismo túnel (a diferencia de LEP y LHC). Gracias a ello, a partir de 2050, se podrá hacer física con colisiones electrón-protón y electrón-ión, que serán simultáneas a las colisiones protón-protón e ión-ión.
El CEPC se construirá a 23 km al oeste de Qinhuangdao, una ciudad en el noreste de la provincia de Hebi, que está a 240 km al este de Pekín. Los interesados en consultar los detalles del diseño disfrutarán de The CEPC Study Group, “CEPC Conceptual Design Report,” arXiv:1809.00285 [physics.acc-ph]. Aún no se ha publicado el diseño de sus dos detectores, que se espera en sendos futuros informes. Más información divulgativa en Jie Gao, “China’s bid for a circular electron–positron collider,” CERN Courier, 01 Jun 2018.
Mi charla Naukas Bilbao 2018 ya está disponible en vídeo (EITB). Titulada “El ángulo mágico del grafeno”, con 10 minutos de duración, presenta la gran noticia científica de este año: que el grafeno bicapa rotado con ángulo mágico es un superconductor no convencional (y un aislante Mott cuando deja de serlo). Este material “mágico” promete revolucionar nuestro conocimiento sobre la superconductividad de alta temperatura.
En este blog también puedes leer “Sorpresa mayúscula: el grafeno bicapa con ángulo mágico es superconductor”, LCMF, 06 Mar 2018, y “Hacia el secreto de la superconductividad en el grafeno bicapa”, LCMF, 25 May 2018. Los dos artículos publicados el mismo día en Nature son Yuan Cao, Valla Fatemi, …, Pablo Jarillo-Herrero, “Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices,” Nature (05 Mar 2018), doi: 10.1038/nature26160 [link], y Yuan Cao, Valla Fatemi, …, Pablo Jarillo-Herrero, “Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices,” Nature (05 Mar 2018), doi: 10.1038/nature26154 [link].
La luminosidad integrada (número total de colisiones protón-protón) del LHC en 2018 ya ha superado la alcanzada en 2017, y sigue subiendo. A fecha de hoy, ATLAS ha almacenado en disco 50 /fb (inversos de femtobarn) y CMS casi 52 /fb; tras una parada técnica corta, las colisiones se reanudarán el 24 de septiembre. El objetivo incial del año 2018 era alcanzar 65 /fb, superando a principios de octubre el objetivo del LHC Run 2, acanzar los 150 /fb de colisiones a 13 TeV. A pesar de algunos problemas, dicho objetivo parece fácil de alcanzar antes de pasar a colisiones con iones de plomo en noviembre. Sin lugar a dudas este año está siendo todo un éxito en el LHC.
Más información en Rende Steerenberg, “LHC Report: 48 fb-1 and counting,” CERN, 04 Sep 2018, ATLAS Luminosity Public Results Run 2 Twiki y Public CMS Luminosity Information Twiki.
Naukas Bilbao es el mayor evento de divulgación científica del mundo. Se celebra en el Palacio Euskalduna y es gratis, hasta completar aforo; con más de 2000 plazas, tu sitio está esperando que lo ocupes (el año pasado se llegaron a ocupar más de 1600 plazas en algunos momentos). El viernes 14 y el sábado 15 de septiembre de 2018 podrás disfrutar en vivo y en directo del mayor espectáculo científico del mundo. El programa de Naukas Bilbao 2018 es espectacular, aunando un gran plantel de divulgadores, entrevistas a reputados científicos y maravillosos espectáculos. ¿Te lo vas a perder? ¡No te lo pierdas o te arrepentirás!
Por segundo año Naukas Bilbao se enmarca en las actividades de Bizkaia Zientzia Plaza. Hasta el infinito y más allá… ciencia a raudales. El jueves 13 de septiembre por la mañana (11:00-12:00) podrás disfrutar del concurso de monólogos Ciencia Show y por la tarde de Naukas Pro (17:00-20:00). Tus peques podrán disfrutar de Naukas Kids el domingo 16 de septiembre por la mañana (10:00-13:30); el domingo también disfrutarás de los espectáculos científicos Scenio (10:00-18:00) en el Paraninfo de la UPV/EHU (Bizkaia Aretoa). Si eres de Bilbao y alrededores también disfrutarás de las conferencias Jakinduriek mundue erreko dau! (20/sep-29/sep) y Diálogos en la frontera (26/sep). Imposible más por menos, pues todas las actividades son gratuitas.
El Auditorium del Palacio Euskalduna tiene un aforo de 2164 plazas. Verlo desde el escenario lleno de un público es impresionante, máxime si tienes la fortuna de ser su foco de atención. “Hagamos de la ciencia el nuevo rock & roll” decía Antonio Martínez Ron en Fogonazos, parafraseando las palabras de Elena Lázaro: “En Naukas, divulgadores y científicos son verdaderas rockstars, con fans incondicionales, que aplauden en la sala y jalean en Twitter. La fórmula del márketing, por una vez, está del lado de los buenos. Admitámoslo, [me] gusta la ciencia y no soy una excepción”. Como confiesa Antonio, “no somos estrellas de rock, pero [hemos] conseguido juntar a un grupo de personas enamoradas de la ciencia y unidos por una misma obsesión, la de comunicarle al mundo la pasión de descubrir. [Y] hemos contribuido a que la ciencia sea para muchas personas un nuevo asunto de interés”. Sabias palabras. ¡No te pierdas Naukas Bilbao!
La fusión de dos estrellas de neutrones (kilonova AT 2017gfo ) en la galaxia NGC 4993 observada con la onda gravitacional GW1708171 y el brote corto de rayos gamma sGRB170817 produjo dos chorros relativistas. El que hemos podido observar desde la Tierra tiene una velocidad aparente superlumínica, unas 4 veces la velocidad de la luz en el vacío (c), como indican las observaciones mediante ondas de radio 75 y 230 días del suceso. La razón es que vemos este chorro desde la Tierra con un ángulo pequeño (20±5 grados) y su velocidad es muy alta (0.97–0.98 c) *. El efecto es aparente y está predicho por la teoría de la relatividad, a pesar de lo que pueda sugerir el título del artículo: “superluminal motion of a relativistic jet“.
El fenómeno es bien conocido. El suceso emite dos chorros en direcciones opuestas con una velocidad v = β c (con β < 1). Uno de los chorros se observa con un ángulo θ con respecto a la visual terrestre. Un cálculo sencillo muestra que la velocidad aparente del chorro que apunta a la Tierra es de va = v sin θ / (1 – β cos θ), mientras que la del otro chorro es de va = v sin θ / (1 + β cos θ); la velocidad del primero aparenta ser arbitrariamente grande cuando el producto β cos θ se aproxima a la unidad. Así se observa un movimiento superlumínico aparente, lo que permite estimar la velocidad del chorro y su ángulo respecto la visual.
El artículo es K. P. Mooley, A. T. Deller, …, K. Hotokezaka, “Superluminal motion of a relativistic jet in the neutron-star merger GW170817,” Nature (05 Sep 2018), doi: 10.1038/s41586-018-0486-3, arXiv:1806.09693 [astro-ph.HE].
[PS 07 Sep 2018] * En la primera versión de esta entrada me confundió el manuscrito en arXiv (que ha cambiado respecto al publicado en Nature) y puse (0.1–0.3 c), que es la velocidad subrelativista que se estimó para la emisión de materia en la fusión de las estrellas de neutrones. Como muchos habéis indicado en los comentarios, este valor no es suficiente para observar un movimiento superlumínico aparente. Gracias por vuestros comentarios. [/PS]
Los mosquitos son una de las molestias más típicas del verano. ¿Por qué pican los mosquitos? ¿Por qué pican más a unas personas que a otras? ¿Funcionan los repelentes de ultrasonidos? ¿Cómo podemos fabricar una trampa casera para mosquitos? Enrique Viguera (profesor titular de genética de la Universidad de Málaga y coordinador de Encuentros con la Ciencia) y un servidor hemos dedicado a este tema la séptima pieza de Ciencia de Verano en Hoy por Hoy de Cadena SER Málaga (102.4 FM). El podcast de la pieza lo tienes en “¿Por qué pican los mosquitos?”, SER Málaga, 30 Ago 2018.
Por cierto, la sexta pieza emitida el 23 de agosto de 2018, cuyo podcast no está disponible en SER Málaga, se dedicó a las mujeres invisibles en ciencia, destacando a Rosalind Franklin y su papel en el descubrimiento de la estructura de la doble hélice del ADN. Tras el programa nos hicimos una foto, en la que Enrique Viguera muestra su copia del libro “The Double Helix” con autógrafo del autor, el Nobel James D. Watson. Al final de esta entrada resumo lo que preparé como guión para el programa.
Muchos mamíferos marinos han perdido la función de ciertos genes asociados al gusto y al olfato. Los delfines, las orcas, las focas de Weddell y los manatíes carecen del gen PON1, que codifica la enzima paraoxonasa 1, una enzima asociada a la ingesta de grasas saturadas como el aceite de oliva, que además nos protege de los efectos neurotóxicos de los organofosfatos. Estas sustancias se usan como plaguicidas en agricultura, ya que los insectos carecen de gen PON1. Se publica en Science que los mamíferos marinos sin este gen podrían verse afectados por su uso en agricultura. El riesgo es teórico, por ahora. Futuros estudios tendrán que clarificar su impacto real sobre las poblaciones de estos mamíferos marinos.
El artículo es Wynn K. Meyer, Jerrica Jamison, …, Nathan L. Clark, “Ancient convergent losses of Paraoxonase 1 yield potential risks for modern marine mammals,” Science 361: 591-594 (10 Aug 2018), doi: 10.1126/science.aap7714; Nathan Clark, “Ancient convergent losses of the Paraoxonase 1 gene could render marine mammals susceptible to organophosphate pesticides,” Florida Marine Mammal Health Conference VI, 28-30 Mar 2018 [PDF slides]. Más información divulgativa en “Marine mammals lack functional gene to defend against popular pesticide,” Phys.org, 09 Aug 2018.
Como un surfista que acelera montado en una ola, se pueden acelerar electrones usando la estela de la onda producida en un plasma por el paso de un haz de paquetes de protones de alta energía. En el CERN esta idea se estudia en el experimento AWAKE (Advanced Wakefield) que usa paquetes de protones acelerados por SPS (Super Proton Synchrotron) hasta 400 GeV. Los electrones se han acelerado en un factor de 100 (desde 19 MeV hasta 2 GeV) tras ser inyectados en una cámara de 10 metros que contiene un plasma (rubidio gaseoso calentado a 200 ºC mediante un haz láser) que es atravesado por los protones. Este hito se ha publicado en Nature ya que ha sido la primera vez que se demuestra esta técnica en la práctica; se espera que permita desarrollar futuros aceleradores lineales de electrones mucho más compactos que los actuales.
Se ha alcanzado un gradiente de 200 MV/m (megavoltios por metro), que podemos comparar con los 6 MV/m que alcanzaba LEP (el colisionador de leptones, electrón contra positrón, que ocupaba el túnel que ahora ocupa el LHC en el CERN). El objetivo de la colaboración AWAKE es alcanzar 1000 MV/m, es decir, 1 GV/m. Recuerda que su obra civil se inició en 2014 y que la cámara con el plasma se instaló en 2016 (donde se encontraba CNGS que producía un haz de neutrinos en dirección hacia Gran Sasso, Italia). La fuente de electrones se instaló a finales de 2017 y el hito que ahora se publica se logró el 25 de mayo de 2018. AWAKE pretende realizar ciencia (estudiar con electrones la estructura fina del protón y buscar fotones oscuros) a partir del año 2024, cuando finalice el LHC Run 3; entonces se podrá usar el LHC (14000 GeV) en lugar de SPS (400 GeV) para la aceleración de electrones. Mientras tanto solo es un demostrador de una nueva tecnología para acelerar electrones que podría conducir al desarrollo de futuros colisionadores de leptones mucho más compactos que los actuales.
El artículo es AWAKE Collaboration, “Acceleration of electrons in the plasma wakefield of a proton bunch,” Nature (29 Aug 2018), doi: 10.1038/s41586-018-0485-4. Más información divulgativa en Davide Castelvecchi, “CERN’s pioneering mini-accelerator passes first test. Physicists achieve powerful acceleration by ‘surfing’ electrons on proton waves over short distances,” Nature (29 Aug 2018), doi: doi: 10.1038/d41586-018-06114-9; Leah Crane, “CERN’s mini particle accelerator could finally smash apart electrons. AWAKE is boosting electrons faster than ever before,” New Scientist, 29 Aug 2018; Achintya Rao, “AWAKE successfully accelerates electrons,” News, CERN, 29 Aug 2018; Achintya Rao, “Success for AWAKE,” News, CERN, 31 Aug 2018; “Electrons ride plasma wave. First successful test of the particle accelerators of the future,” Max Planck Gesellschaft, 31 Aug 2018.
También recomiendo Elizabeth Gibney, “CERN prepares to test revolutionary mini-accelerator. Machines that ‘surf’ particles on electric fields could reach high energies at a lower price,” Nature 526: 173–174 (08 Oct 2015), doi: 10.1038/526173a.
El pasado martes 28 de agosto se realizó en el CERN el anuncio oficial del redescubrimiento del bosón de Higgs en el canal de desintegración en una pareja quark-antiquark de tipo bottom (H → bb). Combinando datos del LHC Run 1 y LHC Run 2, CMS ha observado una señal μ = 1.04 ± 0.20 con 5.6 sigmas y ATLAS una señal μ = 1.01 ± 0.20 con 5.4 sigmas. En ambos análisis los canales WH y ZH con 0, 1 y 2 leptones cargados usando colisiones de 2017 ha sido claves para este hito.
Todos las propiedades del bosón de Higgs observadas hasta ahora coinciden con las predicciones del modelo estándar. Sin embargo, se podrían ocultar pequeñas desviaciones en las incertidumbres de las medidas que apuntaran a física más allá del modelo estándar. Como bien sabes el campo de Higgs dota de masa a los fermiones (leptones y quarks) mediante una nueva interacción, que no es de tipo gauge, por lo que está caracterizada por un acoplamiento de Yukawa diferente para cada partícula; hemos medido dichos acoplamientos para el quark top, el quark bottom y el leptón tau, mostrando buen acuerdo con las predicciones teóricas. Sin embargo, aún no hemos medido la autointeracción del campo Higgs, que requiere la producción de al menos dos Higgs en una colisión. Habrá que esperar al LHC Run 3, como pronto, para lograrlo.
Los artículos son CMS Collaboration, “Observation of Higgs boson decay to bottom quarks,” Phys. Rev. Lett. (aceptado), arXiv:1808.08242 [hep-ex], y ATLAS Collaboration, “Observation of H→bb decays and VH production with the ATLAS detector,” Phys. Lett. B (aceptado), arXiv:1808.08238 [hep-ex]. El vídeo de las charlas en el CERN con el anuncio oficial está en “Observation of the H->b bbar decay at ATLAS and CMS,” Video, 28 Aug 2018; las transparencias son Luca Perrozzi (CMS Collaboration), “Observation of Higgs boson decay to bottom quarks with CMS data,” LPCC seminar – CERN, 28 Aug 2018 [PDF slides], y Nicolas Morange (ATLAS Collaboration), “Observation of H → bb decays and of VH production with the ATLAS detector,” LPCC seminar – CERN, 28 Aug 2018 [PDF slides].
Más información divulgativa en “Long-sought decay of Higgs boson observed,” Media and Press Relations, CERN, 28 Aug 2018. En este blog también puedes leer “Se observa el bosón de Higgs en el canal H→bb en el LHC”, LCMF, 09 Jul 2018; y “El bosón de Higgs tras cinco años de su anuncio”, LCMF, 07 Jul 2017.
