Podcast CB SyR 326: Weinberg y el Modelo Estándar, Alphafold 2 y el oído de los dinosaurios

Por Francisco R. Villatoro, el 30 julio, 2021. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Personajes • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Science ✎ 4

He participado en el episodio 326 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep326: Weinberg y el Modelo Estándar; Alphafold 2; Oído de Dinosaurios», 29 jul 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Adiós a Steven Weinberg. Repasamos sus contribuciones a la física de partículas (min 13); Se publica Alphafold2, la revolucionaria IA de Deepmind y su competidora RosettaFold (52:00); Entrevista: Carlos Outeiral (55:00); Lo que podemos aprender del oído interno de los dinosaurios (2:08:00); Proyecto GALILEO: Loeb investiga OVNIs (2:29:00); Señales de los oyentes (2:27:00). 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 326.

Como muestra el vídeo, en el Museo de la Ciencia y el Cosmos de Tenerife se encuentra su director, Héctor Socas Navarro @hsocasnavarro (@pcoffeebreak), y por videoconferencia Alberto Aparici @CienciaBrujula, Carlos Outeiral @C_Outeiral, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la presentación de Héctor, lamentamos el triste fallecimiento el pasado 23 de julio de dos grandes físicos teóricos, Steven Weinberg (88 años), premio Nobel de Física en 1979, y Miguel Ángel Virasoro (81 años). La semana próxima contaremos con Gastón Giribet para hablar de su compatriota Viraroso. Hoy recordamos brevemente (bueno, se alargó a toda la primera hora) a Steven Weinberg, a quien muchos conocen por su libro de divulgación «The first three minutes» (1977); te recuerdo que a los tres primeros minutos el universo ya contenía un 75 % H, 25 % He, y < 0.01 % del resto de elementos, proporción que se ha mantenido hasta hoy. Recomiendo leer a José Edelstein, «Sobre el fallecimiento de Steven Weinberg: El hombre que sabía demasiado,» Página 12, 25 Jul 2021. Así conocerás lo que le contestó cuando le preguntó en un almuerzo en Austin sobre la poética última frase de dicho libro: «El esfuerzo por comprender el Universo es una de las pocas cosas que eleva la vida humana sobre el nivel de la farsa y le imprime algo de la elegancia de la tragedia».

El director de tesis de Weinberg fue Sam Treiman, conocido por su trabajo en álgebras de corrientes y anomalías. A finales de los 1950 trabajó en corrientes débiles y en las desintegraciones de kaones. A principios de los 1960 trabajó con Goldstone y Salam en rotura de simetrías globales; publicó muchos artículos de física de muones, teoría de campos y hasta un artículo de magnetohidrodinámica y otro de neutrinos en cosmología. En 1967 publicó «A model of leptons» [APS PDF] donde presentó la teoría electrodébil con rotura de simetría mediante el mecanismo de Brout–Englert–Higgs, que dio lugar al nacimiento del modelo estándar en 1973. Nos cuenta José Edelstein, «en menos de tres páginas, Steven Weinberg construyó en este trabajo el corazón del Modelo Estándar, la descripción más precisa de la Naturaleza jamás concebida. El autor no era consciente de la excepcional trascendencia de lo que acababa de escribir. Su leyenda como físico fue labrada desde muy temprano a fuerza de publicaciones esenciales que casi siempre escribía como único autor. Sus libros son lo más parecido a los textos sagrados que uno pueda imaginar en física teórica».

En 1968 apareció «Elementary Particle Theory» de Abdus Salam en Prog. of the Nobel Symposium, Stockholm, Sweden; Salam reclamó así su parte del pastel de un futuro Nobel, que al final le llegó en 1979 (el primero y el único de ciencias para un pakistaní). Nos lo cuenta Weinberg en «Recent progress in gauge theories of the weak, electroimagnetic and strong interactions,» Rev. Mod. Phys. (1974) [APS PDF], donde discutela importancia de las teorías gauge renormalizables en el modelo estándar (la gravitación no es renormalizable). Recomiendo S. Weinberg, «Unified Theories of Elementary-Particle Interaction,» Scientific American (1974) [PDF].

Y pasamos a una entrevista a Carlos Outeiral Rubiera (que ya entrevistamos en el episodio 297, LCMF, 15 dic 2020) sobre AlphaFold 2 (con mención a RoseTTAFold). Quiero dedicar una pieza en este blog a una presentación más detallada de cómo funciona. Hasta entonces recomiendo la entrevista a Carlos y sus piezas en el blog de su grupo: Carlos Outeiral, «AlphaFold 2 is here: what’s behind the structure prediction miracle,» Blog OPIG, 19 Jul 2021; Carlos Outeiral, «CASP14: what Google DeepMind’s AlphaFold 2 really achieved, and what it means for protein folding, biology and bioinformatics,» Blog OPIG, 03 Dec 2021.

Los artículos publicados: John Jumper, Richard Evans, …, Demis Hassabis, «Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold,» Nature (15 Jul 2021), doi: https://www.nature.com/articles/s41586-021-03819-2 (código en GitHub); Kathryn Tunyasuvunakool, Jonas Adler, …, Demis Hassabis, «Highly accurate protein structure prediction for the human proteome,» Nature (22 Jul 2021), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03828-1; Minkyung Baek, Frank DiMaio, …, David Baker, «Accurate prediction of protein structures and interactions using a three-track neural network,» Science eabj8754 (15 Jul 2021), doi: https://doi.org/10.1126/science.abj8754 (código en GitHub).

Nos comenta Alberto que se ha publicado en Science un estudio de la evolución del oído interno de los dinosaurios; dicho estudio nos da pistas sobre su movilidad y comportamiento. Destaca que podría haber una comunicación entre las crías de los dinosaurios y sus progenitores, lo que implicaría cierto cuidado parental. Se han publicado dos artículos en Science que estudian reconstrucciones 3D de alta resolución mediante tomografía de rayos X del oído interno y de las cavidades oculares de algunos fósiles (no son muchos, pero se han comparado con los de reptiles y aves modernos). Resulta muy curioso que la estructura del oído interno correlacione con la locomoción de los dinosaurios: cuadrúpedos, bípedos y voladores simples, y voladores de gran maniobrabilidad.

Recuerda que los pájaros actuales son los dinosaurios terópodos que sobrevivieron a la extinción masiva del Cretácico-Paleógeno (K–Pg) hace unos 66 millones de años. Los nuevos artículos estudian la evolución del oído interno en los arcosaurios (el grupo que incluye cocodrilos, dinosaurios y aves) con la intención de estudiar la evolución de la vocalización (presente en la mayoría de las aves). La clave de estos estudios son los avances en el análisis estadístico de datos (la llamada ciencia de macrodatos, o big data). En el oído interno se encuentran dos sentidos, la audición (en la cóclea) y la equilibriocepción (en el sistema vestibular, responsable del sentido del equilibrio y la orientación espacial); así el estudio de este órgano ofrece información simultánea sobre la comunicación y la locomoción. El sistema vestibular está formado por tres canales semicirculares en cuyo interior se encuentra un fluido y unos sensores de movimiento. Los tejidos blandos de este órgano no fosilizan, ni las conexiones nerviosas, pero la evolución comparada de la forma de los restos óseos es suficiente para un análisis (tentativo) de ciertas características.

Los artículos son Michael Hanson, Eva A. Hoffman, …, Bhart-Anjan S. Bhullar, «The early origin of a birdlike inner ear and the evolution of dinosaurian movement and vocalization,» Science 372: 601-609 (07 May 2021), doi: https://doi.org/10.1126/science.abb4305; Jonah N. Choiniere, James M. Neenan, …, Roger B. J. Benson, «Evolution of vision and hearing modalities in theropod dinosaurs,» Science 372: 610-613 (07 May 2021), doi: https://doi.org/10.1126/science.abe7941; más información divulgativa en Lawrence M. Witmer, «Making sense of dinosaurs and birds,» Science 372: 575-576 (07 May 2021), doi: https://doi.org/10.1126/science.abi5697.

Héctor menciona el proyecto Galileo (The Galileo Project) liderado por Avi Loeb. En el equipo investigador se encuentra Beatriz Villarroel (que intervino en el episodio 245, LCMF, 13 dic 2019); en la junta científica asesora del proyecto se encuentran Stephen Wolfram, Paul C. W. Davies y Pieter van Dokkum (la conexión Loeb y van Dokkum es atractiva para muchos oyentes del podcast). La verdad, darle mucho eco a Loeb siempre me pesa; lo siento.

Y pasamos a señales de los oyentes: Oscar Tugores pregunta «¿Cómo era el cálculo aquel? ¿Cuántos dinos/restos hemos encontrado estadísticamente frente a los que realmente existieron?» Contesta Alberto que se cree que del orden de un 1 %, pero que se trata de una cota superior. En este tipo de problemas de Fermi siempre disfruto del cálculo como tal, pero el resultado me resulta insulso. No sé de dónde sale el porcentaje que cita Alberto. En cualquier caso, a los interesados, les recomiendo leer a P. Dodson, «Counting dinosaurs: how many kinds were there?» PNAS 87: 7608-7612 (1990), doi: https://doi.org/10.1073/pnas.87.19.7608; Steve C. Wang, Peter Dodson, «Estimating the diversity of dinosaurs,» PNAS 103: 13601-13605 (2006 ), doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0606028103; Jostein Starrfelt, Lee Hsiang Liow, «How many dinosaur species were there? Fossil bias and true richness estimated using a Poisson sampling model,» Philos. Trans. R. Soc. B 371: 20150219 (2016), doi: https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0219, bioRxiv preprint (2015), doi: https://doi.org/10.1101/025940.

​Cristina pregunta: «las fluctuaciones del vacío, ¿podrían descoordinar la separación de fuerzas y roturas de simetría en zonas diferentes del Big Bang por pequeñas variaciones de temperatura generando las grandes estructuras?» Contesto que la teoría de la gran explosión describe las transiciones de fase que ocurren en el contenido del universo debido a la expansión cósmica; y además, que en las transiciones de fase suelen producirse defectos (puntuales, lineales, superficiales, etc.). Se están buscando señales de estos defectos (monopolos, cuerdas cósmicas, paredes de dominio, etc.) en el fondo cósmico de microondas, pero aún no se han encontrado. No se puede descartar que hubiera defectos a escala cósmica en la transición de fase electrodébil (que ocurrió cuando el universo tenía como un nanosegundo); pero no se han observado.

​Silverine McSilver pregunta: «¿la cóclea podría estar influenciada por la densidad de la atmósfera?» Contesta Alberto que según recuerda la densidad de la atmósfera ha cambiado muy poco en los últimos cien millones de años.

​Silverine McSilver pregunta: «Después de lo que se ha comentado sobre el estudio de la cóclea de los dinosaurios y aves, ¿podrían considerarse de alguna manera a las aves como juveniles de dinosaurios?» Alberto comenta que hay especies actuales que son «juveniles congelados» (como el ajolote, cuyo adulto actual era el juvenil de una especie extinta de salamandra, que la evolución conservó). Alberto comenta que es muy improbable que todas las aves sean juveniles de dinosaurios. Además, dicha conclusión no se puede inferir de los nuevos artículos en Science. Y por otro lado, dichos artículos no afirman que los adultos no vocalizaran, solo que el estudio del oído interno no muestra ninguna correlación al respecto.

¡Qué  disfrutes del podcast!



4 Comentarios

    1. Carlos, los cristales del tiempo son sistemas fuera del equilibrio (están forzados por una fuente externa y periódica de energía); por ello no incumplen la segunda la ley de la termodinámica, que solo se aplica a los sistemas en equilibrio. Si quieres saber más te recomiendo leer: «Frank Wilczek propone la existencia de cristales de tiempo», LCMF, 16 oct 2012; «La polémica de los «cristales de tiempo»», LCMF, 10 ene 2013; «Nueva propuesta teórica para observar cristales de tiempo», LCMF, 15 abr 2014; «Físicos afirman haber creado el primer cristal de tiempo discreto», LCMF, 08 oct 2016; «Cristales de tiempo de Floquet», LCMF, 11 mar 2017; «Cristales de tiempo de Floquet en nuevos materiales», LCMF, 06 may 2018.

      En los nuevos artículos lo que hacen es usar simuladores cuánticos («ordenadores» cuánticos analógicos) para simular un cristal de tiempo; obviamente, «programar» un cristal de tiempo en un «ordenador» cuántico tiene su mérito y acabará siendo publicado en una buena revista (tipo Physical Review Letters). Pero, recuerda, «simular» significa simular. Los artículos son J. Randall, C. E. Bradley, …, T. H. Taminiau, «Observation of a many-body-localized discrete time crystal with a programmable spin-based quantum simulator,» arXiv:2107.00736 [quant-ph] (01 Jul 2021); Google Quantum AI and collaborators, «Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor,» arXiv:2107.13571 [quant-ph] (28 Jul 2021).

  1. Gracias Francis por tu extenso comentario.
    Aunque sigo extrañando tus artículos personales en el blog.
    Comprendo que cuestan muchísimo trabajo. Los podcast no son lo mismo.

  2. Oír Coffee Break, volver a oír Coffee Break, leer blog de Francis, y repasar Coffee Break. Así episodio tras episodio… ¡UNA GOZADA! Gracias.

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