Francis en Enciérrate con la Ciencia #9: respuestas a preguntas científicas

Por Francisco R. Villatoro, el 12 abril, 2020. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Podcast Enciérrate con la Ciencia • Recomendación • Science ✎ 16

He participado en el episodio 9 del podcast en directo Enciérrate con la Ciencia [PodcastidaeSpreakeriVoox]. Una iniciativa de Sara Robisco @SaraRC83 apoyada desde @Podcastidae por Juan María Arenas @jmarenas_eco, y Enoch Martínez, habiendo intervenido en este programa Sandra Medrano @Sandribiopio, Juan Carlos Gil @Ooxine, Jara Pérez-Jiménez (@ICTAN), Carlos González @carlosgnfd, y un servidor. Puedes hacer preguntas en Twitter con la etiqueta #EncierrateConlaCiencia, o en el chat de Spreaker durante la emisión en directo.

“El coronavirus está obligándonos a estar en nuestras casas, así que unos cuantos científicos y divulgadores científicos hemos pensado en crear algunos Podcast en directo para hablar de ciencia, responder dudas, debatir y todo aquello que nos haga pasar un rato entretenido, a los que estamos tanto detrás como delante del micro. Durante el directo del programa los oyentes pueden hacer preguntas e intervenir usando la etiqueta (hashtag) #EncierrateConLaCiencia”.

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Dinoperturbado (Spreaker): «En Coffee Break, Francis dijo que en los superconductores los fotones no penetran mucho porque adquieren masa efectiva… ¿se puede medir esa masa? ¿De qué orden es esa masa? ¿Como la del electrón? ¿Cómo afecta esa masa para que no penetre tanto? ¿Por qué, por ejemplo, los neutrones sí tienen masa y pueden penetrar materiales muy densos? ¿Tiene alguna utilidad esta propiedad?»

Contesto que se puede interpretar la transición de fase superconductora como una rotura de una simetría gauge, con lo que el fotón adquiere una masa efectiva (algo muy similar ocurre en física de partículas con el campo de Higgs). La teoría fue desarrollada de forma efectiva por Landau y Ginzburg (1950) para explicar la distancia de penetración de London (1935) en el efecto de Meissner (1933).

La masa efectiva es tal que la longitud de onda de Compton del fotón sea igual a la distancia de penetración de London λL. Como λL ∈ (50, 500) nm, según el material superconductor, la masa efectiva es de m = ℏ /(c λL) ∈ (0.7, 7) × 10−36 kg; la masa del electrón es me = 9 × 10−31 kg, aunque en un sólido los «electrones» son cuasipartículas con una masa efectiva m∈ (0.1, 10) me (en materiales exóticos con fermiones pesados puede llegar a ser m= 1000 me). Recomiendo leer a R. de Bruyn Oubotera, A. N. Omelyanchouk, «On massive photons inside a superconductor as follows from London and Ginzburg-Landau theory,» Fiz. Nizk. Temp. 43: 1109–1112 (2017), Low Temperature Physics 43: 889-891 (2017), doi: https://doi.org/10.1063/1.4995642.

Los neutrones que atraviesan materiales son neutrones rápidos, con energías en la  escala nuclear O(1) MeV (100 TJ/kg), que alcanzan velocidades enormes (14 000 km/s). Los neutrones lentos con energías en la escala O(1) eV no pueden atravesar materiales; y hay electrones fríos O(1) μeV y hasta ultrafríos O(1) neV. La capacidad de penetración de una material cuyos electrones están ligados a los núcleos con energías de O(1) eV requiere que la energía de la partícula incidente sea mucho mayor.

aiprendiendo @aiprendi: «Las kcal indicadas en los alimentos son irreales. Provienen de una generalización (g de glúcidos, proteínas y lípidos x 4,4 o 9). Un lípido concreto aporta según su procesamiento y uso (no siempre 9), p.e. ¿qué técnicas podrían medir esto bien en 2020?»

Contestan Jara (nutricionista) y Sara sobre la dificultad de una medida precisa (que depende de la tasa metabólica de cada persona). Pregunta Sandra si es mejor aceite de oliva o de girasol para freír y contestan Jara y Sara derribando algunos mitos.

Jimena (Spreaker): «Tengo 10 años, me gustaría saber porque cuando el botijo está al sol aunque sea verano, puede mantener el agua fresca».

Contestan Juan Carlos y Sandra explicando la importancia del calor latente asociado a la evaporación del agua a través de la superficie porosa del botijo.

Juan Carlos Manzanero @ManzaneroJuanC: «Hace tiempo encontré una información sobre tipos de hielo de agua. Polimorfos creo que son. Y ya no soy capaz de encontrarla. Haber si alguien me ilumina. Me pareció muy interesante».

Contesto que en mi blog se puede leer «El complicado diagrama de fases del hielo de agua», LCMF, 30 nov 2019; también contesta Juan Carlos sobre este apasionante tema, los polimorfos del hielo de agua.

Dinoperturbado (Spreaker): «¿La orientación de las galaxias en el universo visible es aleatoria? ¿Hay una orientación más o menos definida? ¿Tanto si es así como si no esto puede dar pistas de la inflación o no tiene nada que ver?» Bromea Sara sobre la orientación «sexual» de las galaxias.

Carlos nos cuenta que el análisis de los grandes catálogos de galaxias, como SDSS (Sloan Digital Sky Survey), muestran correlaciones en la orientación de las galaxias cercanas dentro de los cúmulos galácticos, pero que desaparecen a mayores escalas (supercúmulos, web cósmica, etc.). Recomiendo el resumen (abstract) de D. Falcone, E. Bunn, «Correlations in the orientations of galaxies from the Sloan Digital Sky Survey,» AASM, BAAS (2020), 2020AAS…23527915F.

Anabel Learte (@learte_anabel): ¿Para qué se usan los suplementos de Trp? ¿Los suplementos de aminoácidos y proteínas son realmente seguros?

Contesta Jara que los suplementos de aminoácidos y proteínas, como los de colágeno, salvo en caso de prescripción médica, son innecesarios. Pregunta Carlos si se necesitan suplementos tras una paliza en el gimnasio; Jara contesta que no es necesario en condiciones normales (ni suplementos de proteínas, ni bebidas isotónicas, …).  Un plátano antes del ejercicio es muy recomendable por su alto contenido en fósforo. Salvo carbohidratos para grandes sobreesfuerzos (ciclistas, nadadores, …), no es necesario suplementos para el ejercicio habitual en un gimnasio.

Woden (Spreaker): «¿Podría ser diferente la gravedad de la inercia

No me gusta el concepto de «inercia», por obsoleto, aunque acepto que se hable de sistemas de referencia no inerciales e inerciales, aunque siempre relativos a un sistema de referencia dado, según estén acelerados o no lo estén respecto a dicho sistema dado. No existen los sistemas de referencia absolutos, así que siempre hay que hablar de forma relativa. En la gravitación newtoniana que la gravitación sea una fuerza no inercial es circunstancial, dado que la masa en la segunda ley de Newton coincide con la masa en la gravitación de Newton. En la relatividad general, la gravitación es resultado de la curvatura del espaciotiempo y todo sistema es «inercial» pues se mueve a lo largo de geodésicas, aunque en la aproximación newtoniana dicho sistema sea no inercial. Esto genera confusión,  por ello no me gusta la identificación de la gravedad con una fuerza no inercial.

¿Podría ser diferente la gravitación? Toda teoría física tiene un rango de validez que debemos explorar con observaciones y experimentos. Todas las observaciones son compatibles con la gravitación de Einstein, pero se siguen buscando pequeñas desviaciones. Así que, si fuese diferente, sería poco diferente y solo en circunstancias muy especiales (aún por desvelar, en su caso).

Jaume Lorente (Spreaker): «¿Se han observado eventos en LIGO-Virgo compatibles con la fusión de dos estrellas de quarks?» 

Lo primero, no sabemos si las hipotéticas estrellas de quarks (y las estrellas de materia extraña) existen. Tampoco sabemos cuál es la masa máxima de una estrella de neutrones (el límite de Tolman–Oppenheimer–Volkoff ronda las 2 masas solares, pero podría ser 2.1 o 2.4 o incluso 2.7 masas solares). Por encima de unas 3 masas solares se forma un agujero negro (pero este límite podría ser algo menor; en GW170817 se fusionaron dos estrellas de entre 1.2 y 1.6 Ms y formó un objeto de unas 2.7 Ms, que se cree que es un agujero negro). Tampoco podemos descartar que las estrellas de neutrones tengan una estrella de quarks en su núcleo. Así que no sabemos si en el Run O3 se habrá observado alguna; pero en su caso será muy difícil de distinguir de una estrella de neutrones pesada.

Más información en Griselda Arroyo-Chávez, Alejandro Cruz-Osorio, …, Luis Alejandro García Mora, «Neutron and quark stars: constraining the parameters for simple EoS using the GW170817,» Astrophysics and Space Science 365: 43 (2020), doi: https://doi.org/10.1007/s10509-020-03756-y, arXiv:2002.08879 [gr-qc] (20 Feb 2020).

Juan Pablo (Spreaker): 2El 3 de abril salió un preprint en arXiv sobre la detección de un sistema binario de enanas blancas, detectado mediante ondas gravitacionales. Es la primer evidencia de la existencia de estos sistemas?»

Yo respondí directamente en Spreaker: Juan Pablo, el artículo que mencionas propone usar un sistema binario de enanas blancas muy bien conocido, que debería radiar ondas gravitacionales, pero que no las hemos observado aún, para calibrar el futuro LISA (interferómetro de ondas gravitacionales en el espacio). Y, por cierto, Juan Pablo, la primera observación de un sistema binario de enanas blancas, algo muy habitual en nuestra galaxia, fue en 1967.

El artículo que cita Juan Pablo es Warren R. Brown, Mukremin Kilic, …, P. Bergeron, «A 1201 s Orbital Period Detached Binary: the First Double Helium Core White Dwarf LISA Verification Binary,» The Astrophysical Journal Letters 892: L35 (06 Apr 2020), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab8228arXiv:2004.00641 [astro-ph.SR] (01 Apr 2020).

sentoom (@sentoom): «Buenas, estoy intentando inculcar las matemáticas en la naturaleza a mis hijas y he hecho una foto a un tulipán de mi maceta; ¿hay formula matemática para obtener éste dibujo de gráfica?» (https://twitter.com/sentoom/status/1248986694206005248)

Menciono la rosa polar, los sistemas Lindenmayer (L), los sistemas iterativos de funciones (IFS), la geometría fractal, y la representación de flores, plantas y árboles usando técnicas de fotorrealismo gráfico.

Jose Maria Medrano: «¿Alguien podría explicar la teoría de cuerdas para no iniciados?» Sara me piede que recomiende algunos libros para público general.

Recomiendo «Cuerdas y supercuerdas» de José Edelstein y Gastón Giribet (LCMF, 21 ene 2017), y «El pequeño libro de la teoría de cuerdas» de Steven S. Gubser (LCMF, 30 jun 2015). También los libros de texto para físicos sin formación previa «The Complete Idiot’s Guide to String Theory» de George Musser (LCMF, 23 jun 2015), «String Theory for Dummies» de Andrew Zimmerman Jones (07 jul 2015), y «String Theory Demystified» de David McMahon (28 jul 2015).

El2ivanicus en Spreaker: «Hola, genial podcast. Una pregunta sobre genética: los test de ADN tan de moda en EEUU que te dicen tu mix étnico genético, diciendo la procedencia geográfica de tus ancestros, ¿son magufadas o tienen cierta seriedad? ¿Podríais explicar cómo funcionan o supuestamente funcionan?»

Contesta Sandra que en su opinión son una magufada y que estas empresas lo que buscan es acumular una gran base de datos genómicos. Jara aclara que las intolerancias a alimentos que nos ofrecen los informes genéticos de estas empresas no son fiables y no deben ser tomadas demasiado en serio. Suelen ser intolerancias, no alergias, así que no hay que ir al médico o cambiar de dieta tras recibir el informe. Siempre hay que recurrir a un nutricionista o a un médico en caso de duda.

Por cierto, aunque sé que a Sara le parece publicidad encubierta de 23andme, recomiendo leer a Lluis Montoliu, «Veintitrés y yo (I)», Gen-ética, 27 ene 2020; «Veintitrés y yo (II)», Gen-ética, 14 feb 2020; «Veintitrés y yo (III)», Gen-ética, 25 feb 2020; «Veintitrés y yo (IV)», Gen-ética, 08 mar 2020; y «Veintitrés y yo (y el coronavirus)», Gen-ética, 08 abr 2020

Finalmente, leemos algunos chistes que nos enviaron algunos de los oyentes (no son muy buenos, por cierto).



16 Comentarios

  1. Sobre las ondas gravitacionales creo que el futuro es (o era) muy prometedor: las actualizaciones previstas de LIGO-Virgo, el detector KAGRA y sobre todo los futuros telescopios EINSTEIN y LISA tienen un gran potencial de hacer grandes aportaciones en los campos de la astrofísica, la cosmología e incluso en el campo de la Física fundamental (posibilidad de descubrir nuevos objetos estelares, BH primordiales, Cosmic strings, ecos de BH, stochastic-primordial gravitational background, estudio de ciertas características de la gravedad cuántica,etc). El problema es que no se hasta que punto todos estos proyectos pueden verse afectados por la actual situación de pandemia y crisis económica mundial. Ya sabemos que en situaciones de recesión económica los proyectos de investigación científica son los primeros en caer. Por no hablar del resto de proyectos futuros: estudio del CMB, neutrinos, materia oscura, desintegración del protón, inteligencia artificial, futuros telescopios, computación cuántica… ¿Cuantos de estos proyectos se van a ir a la basura por el COVID19?
    Por supuesto, la prioridad es la salud de las personas. Esperemos que esta crisis dure lo menos posible y que puedan paliarse las desastrosas consecuencias económicas, sería penoso que al final se pierdan más vidas por la crisis económica que por los efectos del virus.

    1. No hay que ser indolente…eso nos puede llevar a la extinción. Hoy estamos en una encrucijada que cambiará nuestra forma de hacer inversiones, muchos proyectos se retrasarán es cierto… pero son los desafíos los que justifican los logros no la premura

    2. Planck:

      La cosmología de ondas gravitacionales es una de las avenidas más emocionantes de la física de nuestros tiempos, realmente espero que no se vea afectada (en la medida de lo prioritario) por los estragos del COVID19.

      Tal vez peque de ingenuo, pero tengo esperanza en que esta pandemia haga reflexionar a humanidad al respecto de la necesidad de ciencia básica; la importancia de la estadística, la bioquímica, las ciencias de riesgos etc. Realmente espero que esto aguarde un mejor futuro para los científicos y para la apreciación crítica del individuo promedio para con dichas ciencias y sus practicantes.

      Saludos Planck.

      1. Estoy de acuerdo contigo Ramiro. El pesimismo no conduce a ningún lado, la humanidad
        y por supuesto la ciencia saldrá adelante como siempre lo ha hecho.
        Un saludo Ramiro.

  2. Sobre el «pequeño libro de la teoría de cuerdas» ¿quien lo ha traducido al español? Página 23 (energía) Pregunto ¿qué diablos dice que son los nucleones? ¿protones y qué? Un nucleón es un protón o un neutrón, no un protón o un electrón… ¿correcto?

  3. Francis, se te ha pasado comentar lo del polimorfismo del hielo, que también le dimos buena tunda.
    Saludos,

    Juan Carlos—
    @ApuntesCiencia

  4. Buenos días Francisco.
    En una entrada sobre preguntas científicas, me animo a plantear una. ¿Tienes noticia y opinión sobre la propuesta de Nicolas Gisin que menciona este artículo de Quanta Magazine?:
    https://www.quantamagazine.org/does-time-really-flow-new-clues-come-from-a-century-old-approach-to-math-20200407/

    En filosofía de la ciencia está dando que hablar, porque aporta un argumento inesperado a la minoría de físicos y filósofos que, al menos en este punto, muestran una «querencia bergsoniana» (Karl Popper, Lee Smolin, Marina Cortes, George Ellis, Tim Maudlin, Stuart Kauffman, etc) por un futuro abierto y un presente como creación de novedad, frente a la predestinación del universo bloque.
    Gracias.

    1. Se trata de una propuesta metafísica que no está teniendo ningún impacto entre los físicos, salvo entre los que se dedican a la metafísica (o a la filosofía de la física). Poco más puedo decir como físico. Como aficionado a la metafísica solo te puedo decir que es una propuesta que no me aporta nada nuevo, así que me parece irrelevante (pero si te gusta, disfruta de ella); el eco que está teniendo es por argumentum ad verecundiam (si Gisin no fuera tan famoso nunca la habría publicado donde la ha publicado).

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