Podcast CB SyR 338: muones y homoquiralidad, MOND relativista y nuevos resultados de BICEP3

Por Francisco R. Villatoro, el 22 octubre, 2021. Categoría(s): Biología • Ciencia • Física • Noticias • Physics • Planck • Podcast Coffee Break: Señal y Ruido • Recomendación • Relatividad • Science ✎ 5

He participado en el episodio 338 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVooxiTunes], titulado “Ep338: Muones y Homoquiralidad; Gravedad Alternativa; Inflación», 21 oct 2021. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Rayos cósmicos y muones podrían explicar la homoquiralidad de toda la vida (min 5:00); RelMOND: Una nueva teoría de gravedad alternativa sin materia oscura (48:00); Buscando las ondas gravitacionales del principio del Universo (1:34:00); Señales de los oyentes (2:09:00). 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 338.

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 Beatriz Ruiz Granados @cmbearg, y Francis Villatoro @emulenews.

Tras la breve presentación de Héctor, comentamos la posibilidad de que la homoquiralidad de las moléculas biológicas en la Tierra tenga su origen en el momento magnético del muón y, en última instancia, en la quiralidad de la interacción electrodébil. Ya hablamos de este tema en el episodio 302 (LCMF, 15 ene 2021). El artículo es Noémie Globus, Roger D. Blandford, Anatoli Fedynitch, «Polarized muons and the origin of biological homochirality,» Proceedings of Science, ICRC 2021 (37th International Cosmic Ray Conference), arXiv:2110.01975 [physics.bio-ph] (16 Sep 2021).

La vida apareció en la Tierra hace unos 3800 millones de años, cuando la irradiación anual beta y gamma era de unos 7 mSv1 (hoy es de menos de 2 mSv). Cuando los rayos cósmicos interaccionan con la atmósfera producen una lluvia de partículas secundarias: hadrones, electrones, fotones y muones. En la superficie de la Tierra el 85 % de la irradiación cósmica son muones. La homoquiralidad se considera una biofirma: en la vida terrestre el ARN y el ADN están hechos de azúcares dextrógiros; además, los veinte aminoácidos codificados son levógiros (lo que conduce a una estructura dextrógira de las hélices alfa en las proteínas).

Una hipótesis ya muy antigua es que quiralidad a nivel biológico tiene su origen en la irradiación cósmica. Los muones tienen una polarización de espín que alcanza la superficie terrestre y podría influir en una mutagénesis enantioselectiva. El sesgo quiral impuesto por los muones es muy pequeño, pero prolongado durante mucho tiempo podría ser determinante. Una organocatálisis asimétrica (o enantioselectiva), que ha recibido el Premio Nobel de Química en 2021, podría estar inducida por los muones.

Comentamos el nuevo artículo en Physical Review Letters  sobre las teorías MOND relativistas y el fondo cósmico de microondas. Recomiendo leer mi pieza «La nueva versión relativista de MOND (RelMOND) explica la cosmología actual con 11 parámetros libres», LCMF, 17 oct 2021. Una nueva teoría MOND relativista (RelMOND), que combina ideas de la teoría de Einstein–éter con los campos escalares tipo camaleón, que ajusta de forma excelente (casi tan bien como el modelo ΛCDM) el espectro de anisotropías térmicas (TT) y de modos E (EE) del CMB; su única desventaja es que añade cuatro parámetros nuevos a los seis del modelo ΛCDM. La teoría RelMOND también ajusta bien el espectro de potencia de la materia (MPS) si se añade un quinto parámetro adicional. La navaja de Ockham prefiere una teoría con seis parámetros (ΛCDM) que ajusta mejor las observaciones que otra que requiere once parámetros (RelMOND) y, enfatizo, las ajusta un poquito peor.

El nuevo artículo es Constantinos Skordis, Tom Złośnik, «New Relativistic Theory for Modified Newtonian Dynamics,» Physical Review Letters 127: 161302 (15 Oct 2021), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.161302arXiv:2007.00082 [astro-ph.CO] (30 Jun 2020); te resalto que el proceso de revisión por pares en PRL ha costado más de un año y tres versiones del manuscrito. Más información divulgativa en Michael Schirber, «Dark Matter Alternative Passes Big Test,» APS Physics 14: 143 (15 Oct 2021) [web]. Más información en este blog en «La nueva versión relativista de MOND (RelMOND) explica la cosmología actual con 11 parámetros libres», LCMF, 17 oct 2021. Recomiendo leer a Charlie Wood, «An Alternative to Dark Matter Passes Critical Test,» Quanta Magazine (28 Jul 2020) [web].

Y pasamos a los últimos resultados de BICEP3 (combinados con el Keck Array, Planck y otros instrumentos): no se han observado los modos B en la polarización del fondo cósmico de microondas (asociados a la fase final de la inflación), pero se limita su amplitud a r < 0.036 al 95 % CL, lo que mejora un poco el mejor resultado previo de SPTpol, r < 0.44 al 95 % CL. Recomiendo mi pieza «El primer resultado de BICEP3 para las ondas gravitacionales primordiales limita r < 0.036», LCMF, 11 oct 2021. Los modos B primordiales (originados por la inflación) se caracterizan por el parámetro r, el cociente entre los modos tensoriales (asociados a las ondas gravitacionales primordiales) y los modos escalares (asociadas a las fluctuaciones de densidad de energía). Los modelos inflacionarios predicen que las fluctuaciones primordiales escalares tienen un espectro dado por una ley de potencias con un índice espectral ns < 1 (para fluctuaciones invariantes de escala sería ns = 1).

El nuevo artículo es BICEP/Keck Collaboration, «BICEP / Keck XIII: Improved Constraints on Primordial Gravitational Waves using Planck, WMAP, and BICEP/Keck Observations through the 2018 Observing Season,» Phys. Rev. Lett. 127: 151301 (04 Oct 2021), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.151301arXiv:2110.00483 [astro-ph.CO] (01 Oct 2021); también recomiendo BICEP/Keck Collaboration, «BICEP / Keck XV: The BICEP3 CMB Polarimeter and the First Three Year Data Set,» ApJ (submitted), arXiv:2110.00482 [astro-ph.IM] (01 Oct 2021).

Y pasamos a Señales de los Oyentes: C. Enrique B. Cortés​ pregunta: «cuando han hablado de las distintas perspectivas, desde Andrómeda y desde aquí, ¿han mencionado el término «velos»?» Comenta Héctor que es la traducción oficial de foreground (velo); recuerda que background se traduce por fondo. Desde diferentes galaxias el velo (foreground) sería diferente.

Luis Ortiz​ pregunta: «¿el desarrollo más o menos rápido de la fusión nuclear depende más de la financiación o de límites tecnológicos?» Contesto que, en mi opinión, ese es el único factor limitante. No hay ninguna ley física que sugiera que la fusión no funcionará.

Cebra pregunta: «¿y los modos B también nos rodean? ¿La atmósfera los frena?» Contestan Héctor y Bea que son patrones que se observan en la polarización del fondo cósmico de microondas, no son ondas que se propaguen hacia nosotros, luego ni nos rodean, ni interviene la atmósfera. Aclara Bea que las microondas atraviesan fácilmente la atmósfera y que ésta influye poco en nuestras observaciones cosmológicas, por ello los instrumentos en tierra firme son competitivos con los instrumentos espaciales (aunque los primeros estén limitados a ciertas regiones del cielo, mientras los segundos pueden cubrir el cielo completo).

Cristina Hernandez García​ pregunta: «¿se podría obtener la relatividad general como «inercia» si las cosas (excepto los agujeros negros) cedieran energía al universo como inmensas partículas ganando momento todo él acelerando este?» Recuerdo el papel de las ideas de Mach sobre la inercia en la emergencia del espaciotiempo y cómo influyeron en las ideas pioneras de Einstein. Sin embargo, comento que en la actualidad, tras la observación de las ondas gravitacionales, el espaciotiempo es un objeto físico dinámico y que su dinámica no se puede derivar de algún tipo de inercia. De hecho, comento que en mi opinión el concepto de inercia solo tiene interés en el contexto de la historia de la física y que debería ser relegado al olvida en la física moderna (pues solo lleva a confusiones innecesarias).

¡Qué disfrutes del podcast!



5 Comentarios

  1. Francis, por qué el muón puede atravesar la tierra tan prisco siendo mucho más masivo que un electrón . Es posible que éste último también lo haga si es dotado de la misma energía?

  2. Francis, en realacion con el origen de la homoquiralidad te recomiendo leer este articulo de 2019 https://www.nature.com/articles/s41557-019-0321-y.pdf

    En el se investiga la reaccion de Soai, unica en cuanto a que el producto de la reaccion es a su vez un catalizador y que a partir de mezclas practicamente racemicas, se consigue inducir cierta quiralidad debido a la amplificacion producida por la autocatalisis del sistema. Lo que quieren mirar en ese articulo es la influencia en la diferencia de energia entre los dos enantiomeros debido a la asimetria intrinseca de la violacion de la paridad en la fuerza nuclear debil, pues en principio, los enantiomeros no son excatamnte identicos debido a esta diminuta diferencia.

    Saludos!

    1. Y una pequeña clarificacion de tu frase «Autocatálisis asimétrica (o enantioselectiva) que ha recibido el Premio Nobel de Química en 2021 podría estar inducida por los muones». El nobel de quimica de este año ha sido dado a la organocatalisis, no a la autocatalisis: la primera es moleculas organicas que actuan como catalizadores, y la segunda es cualquier sistema donde hay un proceso de amplificacion donde el producto cataliza su propia formacion.

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