Podcast CB SyR 311: Microagujeros negros, neuronas CLIP multimodales, el odderon y los asteroides interestelares

Por Francisco R. Villatoro, el 19 marzo, 2021. Categoría(s): Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Física • LHC - CERN • Physics • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 3

He participado en el episodio 311 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep311: Microagujeros Negros; Neuronas Multimodales; Odderon; Visitantes Interestelares», 18 mar 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Pequeños agujeros negros primordiales y objetos transneptunianos (min 6:00); Neuronas multimodales e inteligencia artificial (30:00); Objetos interestelares en el sistema solar (1:35:00); Señales de los oyentes (1:55:00). Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso. CB:SyR es una colaboración del Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife con el Área de Investigación y la UC3 del Instituto de Astrofísica de Canarias».

Ir a descargar el episodio 311.

En la foto, en el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife, su director Héctor Socas Navarro @hsocasnavarro (@pcoffeebreak), y por videoconferencia Andrés Asensio @aasensior, Andrés Asensio @aasensior, y Francis Villatoro @emulenews.

El vídeo de YouTube de la grabación en directo incluye algunos trocitos que no se emiten y un chat del que se extraen las preguntas de la sección Señales de los Oyentes. Recuerda que Coffee Break: Señal y Ruido es un podcast, no un canal de YouTube.

Fuente: Nature Astronomy (2019) https://www.nature.com/articles/s41550-019-0723-1

Tras la presentación, Héctor nos cuenta que Avi Loeb también comete errores: un artículo en arXiv en el que eliminaba una ventana abierta para la masa de los agujeros negros primordiales, usando la dinámica del cinturón de Kuiper, ha sido retirado por los propios autores. Aún se puede leer primera versión (v1) del artículo que eliminaba la ventana sublunar entre 1017−1023 gramos: Amir Siraj, Abraham Loeb, «Eliminating the Remaining Window for Primordial Black Holes as Dark Matter from the Dynamics of the Cold Kuiper Belt,» arXiv:2103.04995v1 [astro-ph.CO] (08 Mar 2021). Se augura que la versión definitiva tendrá límites de exclusión mucho más débiles, según se comenta en arXiv:2103.04995v2 [astro-ph.CO] (13 Mar 2021). Recuerda que por debajo de 1017 gramos se excluyen por evaporación de Hawking; y por encima de 1023 gramos mediante el microlensado gravitacional.

El artículo propone que la órbita de los objetos del cinturón de Kuiper que forman el llamado núcleo (kernel), que fueron expulsados hasta allí por la perturbación gravitacional de Neptuno. Si existieran agujeros negros primordiales de masa superior a estos cuerpos del cinturón de Kuiper afectarían a sus órbitas volviéndolas inestables; como no observamos estas inestabilidades, podemos asumir que no existen estos agujeros negros primordiales. Pero cuidado, su número es muy pequeño y sus efectos, aunque sean a largo tiempo son muy difíciles de estimar.

Por cierto, el artículo está firmado como primer autor por un joven estudiante de último curso de carrera (Astrofísica en la Univ. Harvard), Amir Siraj, que para sorpresa de todos los tertulianos tiene ya 24 artículos en arXiv con Loeb. ¡Una barbaridad en menos de un año y medio! Y más aún, para un estudiante de último curso de carrera (un máster en astrofísica). Lo confieso, ¡le tenemos mucha envidia!

Nos habla Andrés de las neuronas multimodales en redes de neuronas artificiales. En 2005 se publicó en Nature la existencia de neuronas multimodales; la más famosa es la neurona «Halle Berry», que responde a imágenes, caricaturas y el nombre escrito de esta actriz. El proyecto OpenAI ha observado neuronas CLIP (Contrastive Language–Image Pre-training) que son multimodales, el primer paso hacia el aprendizaje automático multimodal. Destaca la neurona «Spider-Man» (que se parece a la neurona «Halle Berry») que responde a una imagen de una araña, del texto «araña» y el personaje de cómic Spider-Man, ya sea una ilustración o una fotografía.

La pregunta es ¿la abstracción es el mecanismo común de los sistemas de visión, tanto sintéticos como naturales? La neurona Halle Berry se activaba ante grupos semánticos y las neuronas multimodales de CLIP también muestran una invariancia semántica similar. Además, en CLIP se han encontrado neuronas extrañas y curiosas, que parecen contar, que responden a estilos artísticos, o incluso detectan imágenes alteradas digitalmente. Por supuesto, estos modelos entrenados con imágenes de la web muestran muchos sesgos y asociaciones no controladas (algunas pueden denigrar aciertos individuos o grupos, como una neurona de “Oriente Medio” asociada con el terrorismo, una neurona de “inmigración” que responde a América Latina y neuronas que se activa tanto en personas de piel oscura como en gorilas).

Un tema interesante es cómo responden estas neuronas multimodales a los ataques tipográficos (fotos de un objeto con un cartel que tiene escrito un nombre de otro objeto). Una manzana con un cartel que pone «iPod» es reconocida por la neurona iPod (que reconoce a los dispositivos iPod y a los textos que tienen estas letras). Así se puede atacar a este tipo de neuronas introduciendo mensajes textuales que confundan a estas redes de neuronas artificiales. Sin lugar a dudas un tema apasionante. El artículo (no publicado en ninguna revista, sino en una web propia, como es la costumbre de OpenAI) es Gabriel Goh, Nick Cammarata, …, Chris Olah, «Multimodal Neurons in Artificial Neural Networks,» OpenAI, 04 Mar 2021; «CLIP: Connecting Text and Images,» OpenAI, 05 Jan 2021.

Me toca de la reciente observación por parte de la combinación de TOTEM (LHC, CERN) y DZero (Tevatrón, Fermilab) del odderon (un estado exótico de quarks y gluones, en concreto, una glubola formada por tres gluones de valencia). Recomiendo leer mi pieza «TOTEM y DZero publican el descubrimiento del odderon», LCMF, 10 mar 2021. El artículo es DZero and TOTEM Collaborations, «Comparison of pp and p\bar{p} differential elastic cross sections and observation of the exchange of a colorless C-odd gluonic compound,» arXiv:2012.03981 [hep-ex] (07 Dec 2020); más información divulgativa en Matthew Chalmers, «Odderon discovered,» CERN Courier, 09 Mar 2021. Muchos medios se han hecho eco del artículo teórico de físicos húngaros T. Csörgő, T. Novák, …, I. Szanyi, «Evidence of Odderon-exchange from scaling properties of elastic scattering at TeV energies,» The European Physical Journal C 81: 180 (26 Feb 2021), doi: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-08867-6arXiv:1912.11968 [hep-ph] (27 Dec 2019).

Carlos nos comenta que se ha publicado una estimación del número de objetos interestelares que se espera poder observar en en el Sistema Solar en los próximos años. Solo hemos observado dos: 1I/’Oumuamua (or 1I) y 2I/Borisov (or 2I). La estimación depende de la distribución de velocidades de las estrellas localizadas cerca del Sol, que se ha aproximado a partir de los datos del Catálogo Gaia EDR 3 de Estrellas Cercanas (Early Data Release 3 of Nearby Stars), incluyendo el efecto de enfoque gravitacional. La densidad de objetos de tipo 1I se estima en ∼0.1 UA−3 (0.1 por cada unidad astronómica cúbica), lo que predice que unos ∼6.9 objetos al año pasarán a menos de 1 UA del Sol.

La distribución de velocidad de estos objetos está picada a ~40 km/s, pero tiene una larga cola. Se estima que el ∼92 % de estos objetos reside en el disco galáctico delgado (Carlos dice «fino»), en el que residen estrellas como el Sol, muy alineadas con el plano de la galaxia (condición que limita mucho su velocidad, como la de los objetos que escapen de ellas). Mientras que solo el ∼6 % (∼4 por década) vendrán desde el disco galáctico grueso; solo ∼1 por década vendrá desde el halo galáctico y como mucho ∼3 por siglo serán objetos no ligados gravitacionalmente a la galaxia (que provienen de otra galaxia). La densidad de cometas interestelares (tipo 2I) se estima en ∼7 × 10−5 UA−3, luego será observado más o menos uno por década con los futuros telescopios sinópticos. El artículo es T. Marshall Eubanks, …, Manasvi Lingam, …, Jean Schneider, «Interstellar Objects in the Solar System: 1. Isotropic Kinematics from the Gaia Early Data Release 3,» arXiv:2103.03289 [astro-ph.EP] (04 Mar 2021).

Y pasamos a Señales de los Oyentes. Pregunta Bruno Jiménez: ««suelen reflejar bastante bien la luz…», ¿no tenía un albedo menor del 10 % ?» Contesta Héctor que tenemos una degeneración entre albedo y tamaño, por ello ni conocemos el albedo ni el tamaño de ‘Omuamua. Además, cita un artículo reciente que afirma que es más pequeño de lo que se pensaba, pero hablaremos de él en detalle en un futuro programa.

Bromea Sergio Llorente​: «En el LHC son geólogos de partículas…» No comment.

Pregunta Silverine McSilver: «​¿La energía típica de las glubolas depende de los quarks que unan? ¿o de otros estados e interacciones? ¿Es un estado propio de energía?» Contesto que dicha energía es la llamada masa del estado (o de la partícula). En los hadrones (mesones y bariones) la masa depende del tipo (sabor) de sus quarks de valencia, pero no depende de su hipercarga de color. Las glubolas están formadas por gluones de valencia, que no tienen tipo (sabor), aunque tienen diferentes combinaciones de la hipercarga de color; así que la masa de las glubolas depende del número de gluones de valencia. El pomeron (dos gluones de valencia) debería tener una mas menor que el odderon (tres gluones de valencia), pero solo hemos observado el odderon.

Cristina Hernandez García pregunta: «​Con instalaciones de montones de paneles solares en el espacio para lanzar haces máser, ¿no se podría desviar un asteroide en trayectoria de colisión de la misma?» El máser es como el láser pero con luz de microondas en lugar de con luz visible, infrarroja o ultravioleta. Contesta Héctor que la presión de radiación es demasiado pequeña para lograrlo, salvo que se esté muy cerca del asteroide. Lo más razonable es usar un impactador como el que usará la misión DART de la NASA que se lanzará en 2022. DART pretende desviar el asteroide Dimorphos, que forma parte del sistema binario Didymos-Dimorphos; en concreto, impactará sobre el pequeño Dimorphos (~160 metros) que rota alrededor de Didymos (~780 metros); gracias a ello se podrá saber (con telescopios desde la Tierra) cuánto se ha modificado su órbita con el impacto.

Finalmente, Héctor anuncia que el viernes 19 de marzo se podrá disfrutar de una nueva conferencia online del ciclo sobre Cosmos (se podrá disfrutar por YouTube en el canal de Museos de Tenerife); en esta ocasión imparte la conferencia María Ribes Lafoz @Neferchitty a las 20:00 horas de Madrid. ¡No te la pierdas! ¡Y qué disfrutes del podcast!



3 Comentarios

  1. Con respecto a los odderones y pomerones, dices en en el podcast: «… el ‘odd’ y el ‘pom’ viene del ruso; de par о impar…»

    En realidad, no: odderón viene de odd en inglés (impar), mientras que pomeron viene del nombre del físico ruso Isaak Pomeranchuk.

    Par e impar, en ruso, es chotnoye y nechotnoye (чётное и нечётное).

  2. «Los fotones son partículas reales cuando los observamos en cualquier tipo de radiación electromagnética, como la luz o los rayos X. En cambio, cuando transmiten la interacción electromagnética entre partículas con carga eléctrica los fotones son virtuales.
    Los gluones reales forman los llamados mesones y bariones híbridos, así como las glubolas o bolas gluónicas (la existencia de ambos aún no está comprobada). Los gluones que transmiten la interacción fuerte entre partículas con carga de color son virtuales». esto sale en al Wiki y me imagino que habrá que modificar la parte de : (la existencia de ambos aún no está comprobada)

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