Podcast CB S&R 111: Popurrí de noticias

Dibujo20170519 ivoox coffee break ep 111 podcast

He participado en el episodio 111 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Polémica Cosmológica; Plantas Medicinales; Comunicación Cuántica Contrafáctica; Enfermedades en el Hielo”, 19 May 2017. “La tertulia semanal ha repasado las últimas noticias de la actualidad científica.”

Dibujo20170519 group photo coffee break ep 111

En la foto, de izquierda a derecha: Nayra Rodríguez, Héctor Socas (@pcoffeebreak), Vary Bayón @VaryIngweion (por videoconferencia), Francis Villatoro @emulenews (por videoconferencia), y Carlos Westendorp . “Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso”. Por cierto, abajo tenéis un corbilogo para el programa, gentileza de Alberto Corbi @albertcorbi, y la corbiportada.

Dibujo20170519 pcoffeebreak inside corbilogo by albertcorbi

Dibujo20170525 coffee break ep 111 corbiportada de alberto corbi bellot

Se inicia el programa con la polémica sobre artículo en Scientific American sobre inflación cósmica. Nuestro “amigo en Coffee Break” Abraham Loeb, con Anna Ijjas como primera autora y Paul J. Steinhardt como peso pesado han acusado a la cosmología inflacionaria de pseudociencia en “Cosmic Inflation Theory Faces Challenges,” SciAm, 01 Feb 2017, en español en “La burbuja de la inflación cósmica”, IyC, 01 Abr 2017; en español el artículo fue contestado de forma estupenda por Juan García-Bellido, “El buen estado de la cosmología inflacionaria”, IyC, 01 Abr 2017. En inglés la respuesta se publicó en la red de blogs de SciAm, “A Cosmic Controversy,” SciAm Blogs, Feb 2017, liderada por Guth, Kaiser, Linde y Nomura, con 33 científicos firmantes, Hawking, Weinberg y Witten entre ellos, y con la posibilidad de que cualquier otro científico se adhiera firmando. Steinhardt y sus colegas contestan a esta respuesta con una FAQ, “Pop goes the universe,” Princeton, Feb 2017.

La polémica ha llegado, como no, al blog del antimultiverso, antiinflación y anticuerdas, el matemático Peter Woit, “A Cosmic Controversy,” NEW, 10 May 2017, un perfecto ejemplo del sesgo de confirmación. Por cierto, Nomura ha publicado en SciAm “Can Quantum Mechanics Save the Cosmic Multiverse?” SciAm, 01 Jun 2017, que también ha llegado al blog de Woit, “This Month’s Hype,” NEW, 16 May 2017. Mi opinión la tienes en el podcast, pero si aún no lo has oído te adelanto que coincide con la de García-Bellido, los 33 firmantes y las de Peter Coles, “Inflationary Perturbation,” ItD, 11 May 2017, y Ethan Siegel, “What if cosmic inflation is wrong?” SwB, 18 May 2017. Hay que separar la idea de la inflación y las evidencias a su favor de los modelos teóricos que la describen, muchos de los cuales ya han sido falsados por dichas evidencias.

Los artículos científicos en contra de la inflación cósmica mencionados en SciAm son Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt, Abraham Loeb, “Inflationary paradigm in trouble after Planck2013,” Physics Letters B 723: 261-266 (2013), doi: 10.1016/j.physletb.2013.05.023, arXiv:1304.2785 [astro-ph.CO], y “Inflationary schism after Planck2013,” Physics Letters B 736: 142-146 (2014), doi: 10.1016/j.physletb.2014.07.012, arXiv:1402.6980 [astro-ph.CO]. Los artículos científicos a favor de la inflación mencionados en la respuesta en SciAm son Alan H. Guth, David I. Kaiser, Yasunori Nomura, “Inflationary paradigm after Planck 2013,” Physics Letters B 733: 112-119 (2014), doi: 10.1016/j.physletb.2014.03.020, arXiv:1312.7619 [astro-ph.CO], y Andrei Linde, “Inflationary Cosmology after Planck 2013,” Les Houches School “Post-Planck Cosmology,” 2013, arXiv:1402.0526 [hep-th].

Dibujo20170520 antiproton excess in ams02 explained by dark matter particle in bb channel PhysRevLett 118 191101

Tras hablar sobre la charla de Vary en Escépticos en el Pub (Madrid) sobre plantas medicinales “Es Natural™, ¿no?” [enlace], pasamos a comentar los nuevos indicios de aniquilación de partículas de materia oscura en los datos del instrumento AMS-02. El instrumento liderado por Sam Ting (Premio Nobel de Física 1976) instalado en la ISS (Estación Espacial Internacional) ha encontrado dos excesos aún sin explicación definitiva, un exceso de positrones y un exceso de antiprotones. Ting interpreta ambos como resultado de la aniquilación de partículas de materia oscura, el primero de una partícula con una masa de unos 1000 GeV y el segundo de otra con una masa de unos 50 GeV. La mayoría de los astrofísicos considera que hay explicaciones astrofísicas para estos excesos evitando estas partículas de materia oscura (difíciles de sostener por los límites de exclusión de los experimentos de búsqueda directa y las búsquedas en aceleradores).

Dibujo20170520 ams02 antiproton excess dark matter particle in bb channel PhysRevLett 118 191102

Los interesados pueden consultar los artículos de Ming-Yang Cui, Qiang Yuan, …, Yi-Zhong Fan, “Possible Dark Matter Annihilation Signal in the AMS-02 Antiproton Data,” Phys. Rev. Lett. 118: 191101 (09 May 2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.118.191101, arXiv:1610.03840 [astro-ph.HE], y Alessandro Cuoco, Michael Krämer, Michael Korsmeier, “Novel Dark Matter Constraints from Antiprotons in Light of AMS-02,” Phys. Rev. Lett. 118: 191102 (09 May 2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.118.191102, arXiv:1610.03071 [astro-ph.HE]. Más información en Michael Schirber, “Antiprotons May Hold Dark Matter Signal,” APS Physics, 09 May 2017, y Emily Conover, “Antiproton count hints at dark matter annihilation,” ScienceNews, 11 May 2017, entre otras fuentes.

Dibujo20170520 contrafactual communication experimental setup pnas 114 19 4920

Primer experimento de comunicación contrafáctica cuántica. La no-localidad cuántica permite medir alguna cosa que habría podido suceder, pero que nunca tuvo lugar, lo que Roger Penrose llamó medida contrafáctica (en alusión al concepto de condicional contrafáctico que se usa en Filosofía). Aprovechando la dualidad onda-partícula se pueden realizar medidas contrafácticas combinando medidas tipo partícula (medidas de la amplitud de un fotón) con medidas tipo onda (medidas de la fase de un fotón) en un par de interferómetros (uno “dentro” del otro).

Dibujo20170521 hor interferometer

En un interferómetro se divide un haz de partículas en dos caminos, sean D (derecho) e I (izquierdo) que gracias a sendos espejos se recombinan en un cruce tras el cual se colocan dos detectores, uno horizontal (DH) y otro vertical (DV). Si no sabemos por qué camino va la partícula, la inyección de una partícula en horizontal (H), implica su detección en DH, pero no en DV; es decir, H=1 e I=0 implican DH=1 y DV=0. Si sabemos que la partícula va por un camino, sea el izquierdo (I), entonces se activa el otro detector; es decir, H=1 e I=1 implican DH=0 y DV=1.

Dibujo20170521 vert interferometer

Lo mismo pasa con la inyección de una partícula en vertical (V); resultando V=1 e I=0 implican DH=0 y DV=1, y también V=1 e I=0 implican DH=1 y DV=0. En apariencia hay dos inyectores de partículas H y V, pero basta uno solo, sea H, sin que exista V; su diferencia es solo en la fase de la partícula que entra en el interferómetro (sea θ=0 para H, que con I=0 hace click en el detector DH, y θ=π/2, que con I=0 hace click en el detector DV).

Dibujo20170520 two interferometers with three detectors arxiv 1605 02181

La idea de las medidas sin interacción (free-interaction measurement) es usar dos interferómetros anidados, el interno con los dos detectores H y V en su brazo derecho, sean DH y DV, y el externo con el detector de partículas en su brazo izquierdo, sea I. Resulta que si hace click I, entonces también hacen click DH o DV en función de si la fase original de la partícula era H o V; esto parece en contra de la intuición clásica, pues no hay partícula en el brazo derecho y por tanto en el interferómetro interior; sin embargo, la física cuántica permite que la información de la fase se propague por el brazo derecho (como onda) cuando se detecta señal en el brazo izquierdo (como partícula). Interpretando DH=0 y DV=1 cuando I=1, podemos enviar información por el brazo derecho sin enviar partículas por dicho brazo. Cuando I=0, aunque haya una partícula en el brazo derecho, no se envía información alguna.

Dibujo20170520 quantum zenon effect for free interaction measurements arxiv 1605 02181

El sistema por tanto permite enviar bits con una probabilidad del 25%. Esta probabilidad se puede acercar hasta la unidad usando el efecto de Zenón cuántico. Se puede “congelar” el estado del sistema cuántica realizando reiteradas medidas cuánticas con rapidez suficiente. Así se logra que la probabilidad alcance un valor cercano al 100%. Los experimentos “libres de interacción” donde los hechos que acontecen dependen de lo que pudo haber acontecido, pero que no aconteció, que una partícula pudiera haber recorrido el camino derecho, aunque recorrió el camino izquierdo, se llaman contrafácticos. Pero a diferencia de los condicionales contrafácticos en Filosofía, la física cuántica nos dice que lo se propaga es la parte ondulatoria (la fase) de la “ondipartícula”.

Dibujo20170520 counterfactual quantum communication pnas 114 19 4920

El nuevo artículo es Yuan Cao, Yu-Huai Li, …, Jian-Wei Pan, “Direct counterfactual communication via quantum Zeno effect,” PNAS 114: 4920-4924, doi: 10.1073/pnas.1614560114, ha desarrollado un experimento con la idea teórica de Hatim Salih, Zheng-Hong Li, …, M. Suhail Zubairy, “Protocol for Direct Counterfactual Quantum Communication,” Phys. Rev. Lett. 110: 170502 (23 Apr 2013), doi: 10.1103/PhysRevLett.110.170502, arXiv:1206.2042 [quant-ph]. Más divulgación en Fiona MacDonald, “Scientists Achieve Direct Counterfactual Quantum Communication For The First Time,” Science Alert, 10 May 2017.

[PS] Sobre comunicación contrafáctica recomiendo el tutorial de Lev Vaidman, “‘Counterfactual’ quantum protocols,” arXiv:1605.02181 [quant-ph] (de donde he extraído las figuras que acompañan esta entrada). [/PS]

También hemos hablado de un peligro no previsto del calentamiento global, que las enfermedades congeladas en hielo pueden revivir. Virus y bacterias congeladas en el hielo pueden despertar debido al enfriamento del permafrost en lugares como Siberia o Groenlandia. Más información divulgativa en Jasmin Fox-Skelly, “There are diseases hidden in ice, and they are waking up,” BBC, 04 May 2017.

Lo dicho, espero que disfrutes del podcast.


4 Comentarios

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Ramiro Hum-SahRamiro Hum-Sah

No estoy enterado de exactamente como es que Steinhardt llegó a ser “escéptico” sobre inflación. Alguna vez en una charla lo escuche señalar que a nivel semi-clásico aún hay desafíos, pero no mucho mas lejos de eso. No sé exactamente sus palabras pero si sugiere ideas como “gran rebote” o “universos cíclicos” esta en terreno muy peligroso.

Para nadie es un secreto que los modelos de gran rebote no sirven pues no tienen buena descripición cuántica, mencionemos también que nuestro universo tiene un valor de constante cosmológica positiva y para producir una fase de rebote lambda tienes que introducir un mecanismo para cambiar su valor, esto no es sólo artificial, absurdo y complicado, también es peligroso, pues en cualquier curso de cosmología se puede demostrar que el parámetro de densidad no puede cambiar en una evolución predictiva de las ecuaciones de Einstein. Otro hecho un poco más sutil es que a nivel clásico el límite de lambdda—>0 de la solución de De-Sitter NO es Minkowski, dicho límite es singular.

Inflación es un paradigma profundamente simple, predictivo y extraordinariamente consistente. No hay necesidad de adoptar estas posturas de modelos cíclicos y demás cosas.

No quiero jugar aquí a ser Motl jejeje pero Peter Woit es muy mal referente para estas cosas, que yo sepa sus objeciones encontra del multiverso no son razonadas, sólo lo que él viceralmente considera “simplicidad”. Si inflación predice o no el multiverso, es un debate fascinante, abierto y por ello no puedes juzgar a un paradigma por un elemento que puede o no contener. Buen comentario a este respecto de Ethan Siegel.

Pedro MascarósPedro Mascarós

Francis, normalmente cuando se explica el experimento de la doble rendija, se indica que en caso de que se detecte la partícula en uno de los lados, el carácter ondulatorio desaparece…entonces, ¿cómo es posible que en este caso, una vez localizada el partícula, tengamos en el otro lado una onda??

Francisco R. Villatoro

Pedro, creo que me equivoqué al mencionar el experimento de doble rendija; pensé sobre la marcha que ayudaría a entender el asunto, pero ahora veo que no ayuda nada de nada, todo lo contrario.

Lo mejor es pensar en dos interferómetros anidados. Las figuras que acompañan mis comentarios creo que aclaran bien la situación. Se detecta la partícula en un brazo del interferómetro interior y si te fijas bien el otro brazo y el brazo del interferómetro exterior forman otro interferómetro; ahí está la clave de las medidas sin interacción (dicho nuevo interferómetro mide el carácter ondulatorio, mientras el interferómetro interior mide el carácter “partícular”).

Perdón por haber generado más confusión de la necesaria.

Pedro MascarósPedro Mascarós

No hay por qué disculparse, para nada; efectivamente he visto muy rápido los diagramas del artículo teniendo en mente lo que comentas en el podcast, sin pensar más detenidamente y sin leer convenientemente. La vida es corta y vamos demasiado acelerados.
Es muy difícil de explicar con palabras.

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