Te recomiendo disfrutar del episodio 477 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; ApplePodcast A, ApplePodcast B], titulado “Ep477: Materia Oscura; IA y Racismo; Piel Transparente», 12 sep 2024. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. Cara A: Anuncios: “La naturaleza del espacio-tiempo”, en Santiago, con Gastón y Jose Alberto; Naukas Bilbao (5:00). Patrocinio: AICAD (18:10). La materia oscura, quizás no tan collisionless (21:30). Cara B: El acertijo cosmológico sobre el cielo del Reggae (13:00). Sesgos dialécticos en LLMs (21:30). Volver transparente la piel para ver los órganos internos (1:06:30). Señales de los oyentes (1:27:09). Imagen de portada realizada por Héctor Socas-Navarro. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».
¿Quieres patrocinar nuestro podcast como mecenas? «Coffee Break: Señal y Ruido es la tertulia semanal en la que nos leemos los papers para que usted no tenga que hacerlo. Sírvete un café y acompáñanos en nuestra tertulia». Si quieres ser mecenas de nuestro podcast, puedes invitarnos a un café al mes, un desayuno con café y tostada al mes, o a un almuerzo completo, con su primer plato, segundo plato, café y postre… todo sano, eso sí. Si quieres ser mecenas de nuestro podcast visita nuestro Patreon (https://www.patreon.com/user?u=93496937). ¡Ya sois 275! Muchas gracias a todas las personas que nos apoyan. Recuerda, el mecenazgo nos permitirá hacer locuras cientófilas. Si disfrutas de nuestro podcast y te apetece contribuir… ¡Muchísimas gracias!
Descargar el episodio 477 cara A en iVoox.
Descargar el episodio 477 cara B en iVoox.
Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Jorge Sánchez Almeida @mismas96, Nacho Trujillo, José Edelstein @JoseEdelstein, María Ribes Lafoz @Neferchitty (solo cara B), y Francis Villatoro @eMuleNews. Por cierto, agradezco a Manu Pombrol @ManuPombrol el diseño de mi fondo para Zoom; muchas gracias, Manu.
Tras la presentación, Héctor nos recuerda que la ESA ha reorbitado el satélite europeo Salsa (Cluster 2) tras 24 años de servicio. Se lanzaron en 2020 cuatro satélites para estudiar las reconexiones magnéticas en el campo geomagnético terrestre. La reentrada de Salsa fue el sábado 8 de septiembre en el Pacífico Sur. Pronto reentrarán sus tres compañeros, Samba, Rumba y Tango. Hablaremos de este tema con un invitado especial dentro de unas semanas.
Jose anuncia el evento “La naturaleza del espacio-tiempo” («A natureza do espazo-tempo») para el próximo viernes 13 de septiembre a las 17:45 en el Centro Galego de Arte Contemporánea (CGAC), Santiago de Compostela. Organizado por el IGFAE (Instituto Galego de Física de Altas Enerxías) contará con José Alberto Rubiño, «Cosmoloxía» (la primera imagen del espaciotiempo), Alicia Sintes, «Ondas gravitacionais» (la dinámica del espaciotiempo), Alejandra Castro, «Gravidade cuántica» (la física cuántica del espaciotiempo) y Gastón Giribet, «Buracos negros» (el fin o la muerte del espaciotiempo). Las charlas serán en español. Si estás en Santiago dicho día, no te lo deberías perder. Para los primeros asistentes habrá invitación a un catering con los ponentes. El anuncio oficial «The IGFAE organises ‘A natureza do espazo-tempo’, an outreach event with leading figures in fundamental physics,» IGFAE Blog, 09 sep 2024.
Me toca anunciar que mi fondo en Zoom hoy (gracias a Manu Pombrol) homenajea los 16 años de las primeras colisiones del LHC. Empezaron el 10 de septiembre de 2008, pero hubo un accidente el 19 de septiembre de 2008. La reparación obligó a reiniciar las colisiones en 2010, el LHC Run 1 que permitió el descubrimiento del bosón de Higgs. También anuncio que Naukas Bilbao se celebrará la próxima semana desde el jueves 19 al domingo 22 de septiembre de 2024. Mi charla de 10 minutos será el viernes 20 a las 12:10, titulada «La globalización cósmica», sobre el problema de la constante de Hubble. Todas las charlas serán muy interesantes, empezando por la de Iván Rivera, «Próxima estación… ¿La Luna?», pasando por Daniel Marín, «Duelo en la Luna,» Juan Carlos Gil, «Con unos cuantos cuantos,» Emilio García, «Esculpir en el tiempo», hasta acabar con Alberto García Salido, «Bendita epidemia de cunas vacías». Si estás en Bilbao en esas fechas, no te lo pierdas, o te arrepentirás.
Héctor anuncia que tenemos nuevo récord de seres humanos en el espacio. Ya hay 19 humanos (tras el despegue exitoso de la Soyuz MS-26 el 11 de septiembre de 2024), en concreto, 14 hombres y 5 mujeres, 11 de EEUU, 5 de Rusia y 3 de China.
Anuncia el patrocinio de Aicad Business School, o Aicad Escuela de Negocios Online (https://www.aicad.es/). Algunos de sus fundadores son cientófilos oyentes del programa.
Jorge y Nacho nos cuentan su último artículo sobre la naturaleza de la materia oscura en las galaxias enanas ultradébiles (ultra-fatin dwarf galaxies, UFD). El modelo cosmológico LCDM la materia oscura es fría y tiene presión nula como ecuación de estado (la materia bariónica tiene presión positiva); la razón es que no interacciona consigo misma (lo que en el lenguaje astrofísico se dice que no colisiona, o colission-less en inglés). Se han estudiado seis galaxias enanas ultradébiles usando el telescopio espacial Hubble. Las seis muestran una distribución estelar muy similar, con una meseta central o núcleo central. Se ha comparado su distribución con los modelos estándares para el halo de materia oscura (suponiendo simetría esférica y velocidades isótropas), el perfil de Navarro–Frenk–White (NFW) y el perfil de Schuster–Plummer (Plummer); se observa que ninguno de los dos describe bien dicha meseta central. Siendo galaxias de baja masa (entre 10³ y 10⁴ masas solares), podría que ocurrir que no actuaran ciertos mecanismos astrofísicos de realimentación que pueden modificar el potencial observado en galaxias mucho más masivas. En cualquier caso, se sugiere que las observaciones se podrían usar como indicio de que la materia oscura interacciona consigo misma.
Nacho nos cuenta que tienen planificado observar cientos de galaxias enanas ultradébiles para confirmar su observación y poder poner límites al parámetro de autointeracción de la materia oscura. Por ello, por ahora, las conclusiones del nuevo estudio deben ser tomadas con mucha cautela (a pesar de la emoción de Jorge y Nacho por su descubrimiento). Comento el caso del cúmulo Abell 3827 (LCMF, 15 abr 2015); se publicó en Nature que probaba la existencia de una autointeracción, pero observaciones posteriores de mayor precisión mostraron que existía más gas intergaláctico del observado de forma inicial, con lo que era compatible con materia oscura sin interacción. Espero que no pase lo mismo con el trabajo de Nacho y Jorge, pero, a día de hoy, no sabemos qué pasará tras observar cientos de galaxias. El artículo es Jorge Sanchez Almeida, Ignacio Trujillo, Angel R. Plastino, «The stellar distribution in ultra-faint dwarf galaxies suggests deviations from the collision-less cold dark matter paradigm,» aceptado en The Astrophysical Journal Letters (ApJL), arXiv:2407.16755 [astro-ph.GA] (23 Jul 2024), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.16755.
Jose continúa con su acertijo cosmológico sobre el cielo del Reggae. Comenta que el cálculo de la semana pasada, frec(observada)/frec(emitida) = 0.6 implica longOnda(emitida)/longOnda(observada) = 1+z = 1/0.6 = 10/6 = 1.666 (cálculo en La Web de Física) no del todo correcto. Porque si emitimos la señal ahora, es imposible que sea recibida en el pasado (en una galaxia situada a z = 0.666); la señal debe ser recibida por una galaxia en el futuro, para la cual nosotros estemos a z = 0.666 (cálculo en Physics Forums). El cálculo debe tener en cuenta la aceleración de la expansión cósmica. Grosso modo, se puede estimar que la galaxia recibirá la señal emitida hoy dentro de unos diez mil millones de años, por lo que ahora mismo se encontrará a unos cinco mil millones de años de distancia. El cálculo detallado requiere tener en cuenta el valor del parámetro de Hubble H(z).
María nos cuenta un artículo en Nature sobre los sesgos de raza en los grandes modelos de lenguaje (como ChatGPT). Se ha observado que los grandes modelos de lenguaje tienen prejuicios raciales sistemáticos, por ejemplo, en relación a los afroamericanos. Se realiza un experimento en el que se pide a ChatGPT que evalúe una frase de una persona con los adjetivos brillante, sucio, inteligente, vago o estúpido. El resultado muestra que las frases escritas en el dialecto afroamericano (usado en EEUU) son evaluadas como sucias, vagas y estúpidas, en lugar de brillantes o inteligentes. Hay muchos estereotipos encubiertos en estos modelos de lenguaje. Sin embargo, los estereotipos manifiestos en estos modelos de lenguaje sobre los afroamericanos son mucho más positivos.
El prejuicio dialectal podría tener consecuencias negativas cuando las inteligencias artificiales se usan en tareas de decisión (como a quien contratar para un trabajo, o quien ha cometido un delito). Se concluye que las técnicas actuales para evitar, o al menos aliviar, los sesgo raciales en los modelos lingüísticos no están funcionando bien. Ocultar de forma superficial el racismo, pero a nivel más profundo sigue estando presente. El artículo es Valentin Hofmann, Pratyusha Ria Kalluri, …, Sharese King, «AI generates covertly racist decisions about people based on their dialect,» Nature 633: 147-154 (28 Aug 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07856-5; más información divulgativa en Su Lin Blodgett, Zeerak Talat, «LLMs produce racist output when prompted in African American English,» Nature 633: 40-41 (28 Aug 2024), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02527-x.
Me toca comentar un artículo en Science sobre un curioso método para volver transparente la piel de un ratón para poder ver sus órganos internos. Una jarra de cristal llena de bolitas de hidrogel con el índice de refracción del agua (n = 1.33) es opaca, pues la luz se dispersa en las bolitas; pero si la rellenas de agua se volverá transparente, al eliminar la dispersión. Las células de tu piel contienen agua y la luz puede atravesarlas para que veas tus venas azules si tienes una piel clara; pero la luz se dispersa en sus lípidos y proteínas (1.4 3< n < 1.53). Se publica en Science que un colorante alimentario amarillo (tartracina, E-102) aplicado de forma tópica en la piel, tras ser absorbido, incrementa su índice de refracción y la vuelve transparente durante unos veinte minutos. Este colorante biocompatible aplicado en la piel rasurada del abdomen de un ratón vivo permite ver sus órganos y sus movimientos peristálticos; aplicado en el cuero cabelludo rasurado del ratón permite visualizar sus vasos sanguíneos cerebrales; y aplicado en las patas traseras del ratón permite obtener imágenes microscópicas de alta resolución de los sarcómeros musculares. Las imágenes y los vídeos del artículo son impresionantes. Pero lo más fascinante es que su explicación física es muy sencilla y viene con una sorpresa contraintuitiva.
Recomiendo leer mi pieza «Un colorante alimentario vuelve transparente la piel de un animal vivo», LCMF, 10 sep 2024, para más detalles. El artículo es Zihao Ou, Yi-Shiou Duh, …, Guosong Hong, «Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules,» Science 385: adm6869 (06 Sep 2024), doi: https://doi.org/10.1126/science.adm6869; más información divulgativa en Christopher J. Rowlands, Jon Gorecki, «Turning tissues temporarily transparent. A food dye suppresses light scattering in biological tissues to enable deep in vivo imaging,» Science 385: 1046-1047 (05 Sep 2024), doi: https://doi.org/10.1126/science.adr7935; y más breve en Douglas Natelson, «Seeing through tissue and Kramers-Kronig,» Nanoscale Views, 07 Sep 2024.
Me toca comentar la propuesta en Nature Communications de un sensor cuántico para intentar detectar gravitones individuales. No sabemos si el gravitón existe, pero Freeman Dyson (2013) concluyó que sería imposible detectar uno solo, si existiera. Una onda gravitacional típica en LIGO, con una frecuencia de un 1 kHz y una amplitud h ∼ 10⁻²¹, tiene una densidad de energía de 10⁻¹⁰ erg/cm³, luego contiene 3 × 10³⁷ gravitones (la densidad de energía de un gravitón es ℏω/(c/ω)³ = (ℏω⁴/c³), que para 1 kHz es de 3 × 10⁻⁴⁷ erg/cm³). Ninguna barra de Weber ha detectado una onda gravitacional, a pesar de los avances desde 1968 hasta 2024. Se propone en Nature Communications que una barra de Weber usada como sensor cuántico podría detectar un solo gravitón gracias al efecto gravitofonónico, un análogo gravitacional del efecto fotoeléctrico. Se presenta un cálculo teórico sencillo que sugiere que una barra de Weber de ∼15 kg de berilio, enfriada a 1 mK, que se comportase como un resonador cuántico a una frecuencia de resonancia de 100 Hz y con un factor de calidad Q ∼ 10¹⁰, podría haber detectado un único gravitón durante el paso de la gravitonda GW170817. Para detectarlo en el paso de GW150914 se necesitaría una barra de ∼6 toneladas de una aleación de cobre y aluminio al 6 %, enfriada a 1 mK, que sea un resonador cuántico a 200 Hz con Q ∼ 10¹⁰. Para contextualizar estos números en la actualidad los resonadores cuánticos mecánicos de mayor masa alcanzan microgramos y factores de calidad de Q ∼ 10⁸. Por tanto, la propuesta teórica solo una boutade para llevarle la contraria a Dyson, en un futuro muy, muy lejano se podrá detectar un solo gravitón, si existe.
La teoría de cuerdas predice la existencia del gravitón (bosón gauge de espín 2), que no existiría según otras propuestas, como la gravitación cuántica de lazos. Parece evidente que detectar gravitones individuales sería una evidencia de la gravitación cuántica, o al menos de que la gravitación debe ser cuantizada. Pero detectar un gravitón raya lo imposible (Dyson usaba la palabra impráctico), a pesar de que en la introducción del nuevo artículo los autores afirman a la ligera que podría ser detectado en un futuro cercano usando los experimentos propuestos. El que parece más práctico usa gravitondas de frecuencia ultraalta (por encima de 300 THz) en la fusión de (potenciales) agujeros negros primordiales con una masa inferior 10⁻¹² masas solares (si existiesen); en la tabla de resultados aparece una gravitonda de alta frecuencia (megahercios) producidas por la fusión de agujeros negros primordiales con un cuarto de la masa de Júpiter, si existiesen (pues están descartados por las observaciones); un gravitón sería observable en una barra de Weber de ∼10 gramos de cuarzo, enfriada a 0.6 mK, que fuese un resonador cuántico a 5.5 MHz con un factor de calidad Q ∼ 10¹⁰. Como suele ser habitual en los artículos teóricos, no se propone un experimento que pueda ser realizado en un futuro cercano; solo se ofrece un contraejemplo a la conjetura de Dyson sobre la imposible detección de un único gravitón. Un contraejemplo físico, no matemático. En principio, nada parece prohibir que algún día una barra de Weber detecte una onda gravitacional de forma simultánea a LIGO-Virgo-Kagra; más aún, ni tampoco que además se detecte un salto cuántico en la barra asociado a un único gravitón.
Este tipo de propuestas teóricas combinan cierto grado de fascinación con un alto grado de especulación. El artículo es Germain Tobar, Sreenath K. Manikandan, …, Igor Pikovski, «Detecting single gravitons with quantum sensing,» Nature Communications 15: 7229 (22 Aug 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41467-024-51420-8, arXiv:2308.15440 [quant-ph] (29 Aug 2023); también recomiendo Germain Tobar, Igor Pikovski, Michael Edmund Tobar, «Detecting kHz gravitons from a neutron star merger with a multi-mode resonant bar,» arXiv:2406.16898 [astro-ph.IM] (28 May 2024), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2406.16898, y Victoria Shenderov, …, Germain Tobar, …, Igor Pikovski, «Stimulated absorption of single gravitons: First light on quantum gravity,» arXiv:2407.11929 [gr-qc] (16 Jul 2024), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.11929. Dyson propuso su imposibilidad de observar un único gravitón en varias conferencias desde 2005, pero no la publicó en un artículo hasta 2013 en Freeman J. Dyson, «Is a graviton detectable?» International Journal of Modern Physics A 28: 1330041 (2013), doi: https://doi.org/10.1142/S0217751X1330041. Desde entonces, cientos de artículos han criticado sus estimaciones y propuesto diferentes métodos de detectar gravitones.
Y pasamos a Señales de los Oyentes. María Eugenia Jones comenta: «¿Por qué no se preocupan más por el cáncer, enfermedades y el hambre?» Héctor comenta que las revoluciones en ciencia suelen ser inesperadas. No se deben meter todos los huevos en la misma cesta, la ciencia hay que explorarla toda, es conocimiento humano, y dicho conocimiento nos lleva a avanzar. Por ejemplo, ¿qué sería del tratamiento del cáncer hoy en día si no existiera la resonancia magnética? La resonancia magnética fue inventada por científicos sin ninguna relación con el cáncer, ni con la medicina. Comento que el artículo sobre la piel transparente está liderado por físicos, especialistas en ciencia de los materiales; no investigan en nada relacionado con el cáncer. A pesar de ello, esta técnica podría tener aplicaciones biomédicas, por ejemplo, en el estudio y tratamiento de los cánceres de piel. Pero se requieren futuros avances y ensayos clínicos en humanos. Queda mucho para ello.
Aitor Galcerá pregunta: «¿sería posible una actualización del progreso del grafeno y alguna valoración al respecto?» Comento que se publica muchísimo sobre grafeno, tanto a nivel básico como aplicado. Pero el grafeno sigue siendo muy caro de fabricar. Pero el grafeno necesita un nicho tecnológico (algo en lo que el grafeno sea imprescindible y no tenga ninguna competencia) que permita que llegue a la vida diaria de todas las personas. El grafeno fue el primer material bidimensional (2D) que inició el estudio de muchos otros materiales 2D; tiene muy buenas propiedades, pero para cada una de ellas tenemos materiales bidimensionales que superan sus propiedades (aunque muchoas son más caros que el propio grafeno). Hasta que no se descubra un nicho tecnológico, el grafeno seguirá siendo un material de investigación, sin ninguna aplicación a escala industrial masiva. España sigue siendo una potencia en fabricación de grafeno, con varias empresas muy potentes, aunque para investigación (pues no hay una industria que lo demande, el gran deseo de estas empresas). Además, tenemos un candidato español al Nobel de Física, Pablo Jarillo-Herrero por la twistrónica, que nació con el grafeno bicapa rotado con ángulo mágico. Casi seguro acabará obteniendo dicho galardón.
Javier Benavides preguntó la semana pasada: «¿Qué hace falta para que dos cuerpos queden enganchados por el acoplamiento de marea?» Héctor contesta que simplemente tiempo. La Tierra se acoplaría al Sol si no existiera la Luna. Cuando la aproximación de dos cuerpos es buena, como con Júpiter y alguna de sus lunas, uno es dominante y otro es esclavo, acaban muy rápido en acoplamiento de marea. Esto depende sobre todo de la distancia al cuerpo que se orbita; cuanto más cerca, más fuerte es la marea. Los cuerpos más cercanos adquieren mucho más rápido el acoplamiento de marea.
La semana pasada hubo varias preguntas sobre la orientación del solsticio y Stonehenge: ¿en los festivales que se hacen en Stonehenge se usa la fecha del solsticio actual o la original de su época? Héctor y yo contestamos que no lo sabemos. Los arqueoastrónomos usan la fecha correcta. Pero en mi opinión, no lo sé con seguridad, en los festivales actuales se usará la fecha actual, pues se busca eco mediático.
Cristina Hernández García pregunta: «La constante adimensional topológica K del término Chern-Simons en gravedad 2+1, ¿puede relacionarse con el valor de G o es ajena al no estar influida por el tensor energía en momento?» Contesto que, lo primero, la «gravedad» de Chern–Simons no es una teoría de gravedad. De hecho, en 2+1 dimensiones, la teoría de Einstein tampoco es una teoría de gravedad. Todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein tienen curvatura constante, por lo que no hay grados de libertad dinámicos (no hay dinámica gravitacional, no hay ondas gravitacionales y no hay gravitones). En la teoría de Chern–Simons se reescribe la acción de la teoría de Einstein en usando otro tipo de coordenadas; como la acción de Einstein es S ∝ 1/G₂ ∫ R dx, y la acción de Chern–Simons es S ∝ k ∫ (A∧dA+A∧A∧A) dx, podría pensarse que k ∝ 1/G₂. Sin embargo, la pregunta es sobre G, la constante de gravitación universal, no sobre G₂, su análogo en 2+1 dimensiones. Por ello, k no tiene ninguna relación con G (aunque, de forma naïve, esté relacionada con G₂). Más aún, aunque no lo comento en el podcast, la teoría de Chern–Simons se puede cuantizar usando técnicas topológicas, resultando k = n h, es decir, k es un múltiplo de la constante de Planck. Más información en el capítulo 6 del libro de Mokhtar Hassaine, Jorge Zanellil, «Chern-Simons (Super)Gravity,» World Scientific (2016).
Thomas Villa comenta: «Topológicamente una vaca no es una esfera, topológicamente una vaca es un toro». Héctor comenta que lo dice por la broma entre vaca y toro. Yo comento que, en rigor, no es un toroide, pues la vaca tiene más de un agujero (por ejemplo, entre las fosas nasales y la boca). Hay más agujeros más allá de la conexión entre boca y ano.
Thomas Villa preguntaba la semana pasada: «Se pueden comprobar los modelos de materia oscura que tenemos, cómo evolucionan a largo plazo las interacciones entre ambos cuerpos (se refería a la colisión entre Andrómeda y la Vía Láctea)». Héctor comenta que no es posible, porque la colisión ocurre en escalas de miles de millones de años.
Cristina Hernández García pregunta: «¿Y si fuera una mezcla de varias materias oscuras, la colisionabilidad descartaría los axiones?» Héctor comenta que dicha posibilidad siempre existe. Yo comento que la hipótesis más sencilla, por la navaja de Ockham, es que haya una única partícula, pero podría haber todo un modelo estándar oscuro, con muchas partículas fundamentales y compuestas de materia oscura. Pero no lo sabemos. Por otro lado, que haya una pequeñísima presión («colisionalidad») no afecta a la propuesta de los axiones como materia oscura (los axiones están en un condensado similar a uno de Bose-Einstein y pueden tener una pequeño presión similar a la de un gas ideal).
Thomas Villa pregunta de nuevo: «¿Una transición de tipo esfalerón podría llegar a transformar neutrinos de derechas en neutrinos de izquierdas muy masivos? ¿Estos esfalerones se producirían en el colapso de agujeros negros?» Contesto que no soy experto en esfalerones. El esfalerón es una solución clásica estática (independiente del tiempo) de las ecuaciones de Yang–Mills que es inestable (significado del nombre en griego, σϕαλϵρoς = inestable, a punto de caer); se trata de una solución de tipo punto de silla para la energía, es decir, no es un mínimo de la energía. Esta solución clásica es una solución topológica, que conecta dos vacíos, que al ser inestable se interpreta como una transición de fase entre ambos vacíos. El esfalerón más conocido está asociado a la interacción electrodébil del modelo estándar, una teoría gauge con simetría SU(2), pero también hay otro asociado a la cromodinámica cuántica, teoría gauge con simetría SU(3). El esfalerón es una solución clásica no perturbativa, que no sabemos si es física, si describe algún fenómeno en la Naturaleza. Si así fuese, su existencia sería una predicción del modelo estándar aún no comprobada. Recomiendo leer a Nick S. Manton, «The inevitability of sphalerons in field theory,» Phil. Trans. R. Soc. A 377: 0327 (2018), doi: http://doi.org/10.1098/rsta.2018.0327; y James M. Cline, «Is electroweak baryogenesis dead?» Phil. Trans. R. Soc. A 376: 0116 (2017), doi: http://doi.org/10.1098/rsta.2017.0116. Sobre el papel del esfalerón en la bariogénesis recomiendo James M. Cline, «Baryogenesis,» arXiv:hep-ph/0609145 (15 Sep 2006); y J. L. Barrow, Leah Broussard, …, Graham White, «Theories and Experiments for Testable Baryogenesis Mechanisms: A Snowmass White Paper,» arXiv:2203.07059 [hep-ph] (14 Mar 2022), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2203.07059;
El esfalerón se observa a temperaturas por encima de 10 TeV y afecta a la conservación de los números bariónico B y leptónico L (que son simetrías accidentales en el modelo estándar); conserva la diferencia B − L entre ambos, pero incumple la conservación de B + L², una forma de no conservación del número bariónico ∆B = ∆L = ±3. Esta solución de tipo punto de silla conecta dos vacíos con diferente número bariónico. Como la interacción débil, el esfalerón SU(2) solo se acopla a las componentes izquierdas de los quarks y los leptones (no afecta a las componentes derechas de los quarks y los leptones), y a las componentes derechas de los antiquarks y antileptones. El esfalerón SU(2) conecta un vacío con tres bariones (nueve quarks izquierdos ) con un vacío con tres leptones (izquierdos). El esfalerón SU(3) afecta por igual a fermiones izquierdos y derechos, por ello el esfalerón SU(3) conecta seis quarks izquierdos con seis quarks derechos, conservando el número bariónico.
El esfalerón SU(2) se ha propuesto como explicación de la asimetría entre materia y antimateria. Durante la transición de fase electrodébil (si fuera de primer orden) se formarían burbujas que separarían la región interna, donde las partículas adquieren masa al acoplarse al campo de Higgs, de la región externa, donde siguen sin masa. La frontera de estas burbujas se describe con una solución de tipo esfalerón, que conectaría ambos vacíos (dentro y fuera de la burbuja), permitiendo que tengan diferente número bariónico. La asimetría entre bariones y antibariones requiere que el número de antiquarks fuera de las burbujas sea mayor que el número de quarks, con lo que en el interior de las burbujas el número de quarks acabaría siendo mucho mayor que el de antiquarks. Así el esfalerón transforma una asimetría CP en una asimetría entre bariones y antibariones.
Al grano con la pregunta. En el modelo estándar la interacción débil es quiral, solo afecta a los neutrinos de izquierdas; los neutrinos de derechas, si existen, no son afectados por dicha interacción. El esfalerón es una solución de las ecuaciones de la interacción débil, luego no puede estar acoplado a los neutrinos de derechas, solo puede afectar a los neutrinos de izquierdas. Aunque no lo menciono en el podcast, se ha propuesto que el esfalerón SU(5) podría tener un papel indirecto, al permitir que no se conserve el número leptónico, en el mecanismo del balancín para darle masa a los neutrinos (pero es algo muy indirecto). Y en cuanto a si los esfalerones podrían ser responsables de la formación de agujeros negros primordiales, no lo sé, pues no he leído nada al respecto. Pero mi intuición física me dice que no es posible. Más información
¡Que disftures del podcast!
Mil veces mil gracias por la respuesta! Ustedes si que son los mejores! 🙂 Es que en el chat del directo hay limite de caracteres y no me explico bien. Por supesto era un escenario fuera del modelo estandar actual, relacionado a la propuesta gran unificacion de tipo SU(5). Estaba jugando con la idea de alguna suerte de estrella de…»neutrinos de derechas» como estado ulterior y provisional del colapso de una estrella antes de alcanzar el estado de agujero negro (no seria algo detectable, desde luego, pero vamos a entretenernos que es un juego…).
Supongamos que una estrella de neutrones en acrecion supera el limite Tolman-Oppenheimer-Volkoff, en este caso la energia de la estrella en conctraccion podria quizas llegar a superar la energia critica para nuclear un esfaleron y transformar los bariones en leptones del tipo n→ν + energia kinetica…Pero claro, los neutrinos son muy ligeros y toda la transicion acabaria en energia kinetica y se escaparian. A no ser que sean neutrinos de derechas (por ejemplo n→νˉ+???) muy masivos (esteriles) y entonces quizas si podrian alcanzar un equilibrio de tipo Chandrasekar entre energia kinetica y gravedad, y transformarse (via pares de Cooper?) en una suerte de condensado Bose-Einstein para fermiones solapando las vibraciones y llegando a ser un objeto increiblemente compacto y invisible en su brevisima etapa de «estrella de neutrino pesado de derechas».
Quizas pueda ser un paso intermedio que considerar para el colapso de los agujeros negros en su formacion (repito: no observable, por supuesto, seria algo totalmente indetectable y provisional, supongo). No es nada mas que un juego sin mas relevancia, aunque tengo que admitir que esto de los efectos tuneles, nucleacion de estados de vacio, instantones y todo esto me encanta, es como magia pero en fisica ejjej! 🙂
Thomas, qué imaginación, estrellas de neutrinos que colapsan en agujeros negros. Las estrellas de neutrinos tienen una masa límite enorme (algo así como 10²² masas solares, miles de millones la masa de nuestra galaxia); así que pueden tener masas enormes sin colapsar en agujeros negros. De hecho, son muy compactas (su radio es del orden del doble del radio de Schwarzchild) y se han propuesto como candidatos a impostores de agujeros negros astrofísicos, incluidos los supermasivos de mayor masa.
El colapso de las estrellas de neutrones que alcanzan el límite de Tolman–Oppenheimer–Volkoff está muy estudiado. Las temperaturas máximas que se alcanzan rondan los 100 MeV, muy lejos de los 10 TeV que suele ser habitual asociar a un esfalerón (electrodébil). Pero si te refieres al colapso de una estrella de neutrinos estériles (quiralidad derecha), con masas en la escala GUT, de unos 10¹² GeV/c², la cuestión es más difícil; la materia de la estrella estaría degenerada, por lo que su temperatura sería similar a la masa de las partículas. En dicho caso, la estrella tendría una temperatura de 10⁹ TeV, muy superior a la escala de energía del esfalerón (electrodébil); si se excitara el esfalerón, creo que la estrella no podría llegar a existir. Lo que contradice la hipótesis de partida.
Llevando la imaginación al límite, podemos suponer que los neutrinos estériles tuviesen una masa ajustada para nosotros en 9 TeV/c² y formaran una estrella de neutrinos con una temperatura de 9 TeV, que acretara materia y colapsara; de este modo superaría el límite de los 10 TeV antes de colapsar en un agujero negro. ¿Habría una transición a un esfalerón durante el colapso? Mi intuición física me dice que no, pero quizás habría que realizar el cálculo. Recuerda que el esfalerón electrodébil conecta dos vacíos del campo de Higgs; uno donde las partículas tienen masa y otro donde no la tienen. No veo claro cómo el colapso de la materia degenerada de la estrella de neutrinos puede inducir una transición de nuestro vacío a un falso vacío donde las partículas pierden su masa. Desde el punto de vista gravitacional, una vez se inicie el colapso, sin nada que se oponga (y un vacío de partículas sin masa no supone ninguna oposición), el colapso se completaría. De cara a la formación del agujero negro, intuyo, no habría ninguna diferencia. Pero todo esto es muy especulativo. Cuando se anda por el fango, uno se mancha.
Quizas pueda ser un paso intermedio que considerar para el colapso de los agujeros negros en su formacion (repito: no observable, por supuesto, seria algo totalmente indetectable y provisional, supongo). No es nada mas que un juego sin mas relevancia, aunque tengo que admitir que esto de los efectos tuneles, nucleacion de estados de vacio, instantones y todo esto me encanta, es como magia pero en fisica ejjej! 🙂
Jaja! Si claro, no cambiaria absolutamente nada en dicho caso desde fuera. Todo surgio por un comentario de broma en un capitulo anterior de CB:SyR sobre una eventual «estrella de neutrino» y me puse a buscar opciones viables. Claramente, con un ajuste fino, pero fino fino fino, quizas se podria ajustar todo para que funcione, sobre todo la clave, como muy bien comentas, es una masa del neutrino esteril muy por debajo de GUT. Soñar es gratis ajajaj! Pero justamente, como comentas, hay que dejar claro (y muy bien claro!) que son especulaciones salvajes, sin ninguna opcion de realidad. Pero a mi me gusta leer ciencia ficcion y con esos pensamientos «esfaleronianos» me entretengo ejeje! Muchas gracias por tus respuestas, Maestro! 🙂
Me ha encantado, tanto por el esfuerzo de encontrar esas relaciones y darle a la imaginación de forma coherente algo tan poco intuitivo en varios aspectos (tal vez por eso parte de su encanto) Como por el análisis profundo de las cosas para poder juzgar la idea con rigor y en todos sus detalles. Da igual que no llegue a ser un juego. Ayuda a comprender mejor los elementos utilizados y como se relacionan y aspectos de la física desde otros escenarios. Y si se acierta con algo que no se ha pensado antes será pesando en más cosas y situaciones diferentes (y mejor que intentar averiguar quien es el asesino en la novela 😛 aunque no se encuentre o no había asesinato)
En cuerdas. La holonomía de una variedad geométrica describe cómo los vectores cambian cuando se transportan a lo largo de caminos cerrados en la variedad y en una variedad de Calabi-yau que admite una métrica con curvatura de Ricci nula (como ya se dijo en otro Coffe Break bien explicado) en seis dimensiones y la holonomía es un grupo especial del grupo de rotaciones consecuencia geométrica de la curvatura de la conexión donde al dar la vuelta paralelamente de lazos cerrados no se preservan los datos geometricos que se transportan en a vuelta. Vamos que es como si sales con la brújula apuntando a este tu mismo y al dar una vuelta completa estás apuntando al norte. Y del modelo estándar los grupos serían SU(3)xSU(2)xU(1) con simetría algo rota y la gravedad So(3,1)
Esto que es conocido lo suelto porque entonces los intentos de unificación con el grupo de lie SU(5) (3+2+1=5) correspondería a la holonomía de la compactificación sin la simetría rota y al romperse la simetría quedaría SU(3)xSU(2)xU(1) olvidándonos de la gravedad del espacio-tiempo abierto. Y entonces de nuevo con los neutrinos con masa se ha propuesto una unificación bajo SU(10) la cual después de romper la simetría pues además de neutrinos levógiros de dextrógiros (se ¿puede seguir usando estos términos si no se habla de ADN y proteínas). Mirando la propuesta de ausencia de frontera de Hawking et al. última en esta al hacer la rotación de Wick y pasar de tiempo imaginario (todo lo que potencialmente pueda suceder en lo descrito) a tiempo real sucediendo parece que al ser una realidad hay un instante compartido y devuelve el tiempo corriendo y el espacio-tiempo abierto con lo que hay invarianza de C y gravedad de regalo lo cual de rebote predice inflación. Fluctuaciones del vacío en esa inflación generarían universos burbuja y Hawking y Hertog intentan usar Ads(n)/CFT(n-1) (o usan las cuerdas pero al usar la holografia de la dualidad de Maldacena creo que es por lo que Hawking una vez nombra que usaron cuerdas que en un programa CoffeBreak creo que es citicadado pr José Edelsein). Bueno la intentan utilizar para analizar las salidas a la inflación y si son suaves o bruscas y les da que la mayoría son suaves pero claro es Ads(n) no Ds(n) lo que utilizan. Lo que les da es que los campos se «retuercen» Y en este punto es donde pensé en el paralelo de como se pliegan las dimensiones extra en variedades de calabi-yau y en las diversas soluciones de las cuerdas (los 10^500 famosos que son más estimación que un dato concluso) y a su vez en que campos se retuercen en la propuesta de Hawking dando universos búrbuja desconectados causalmente entre ellos y con set de particulas y «leyes» diferentes.Si ambas cosas se refieren a la realidad estarían contado la misma realidad de formas diferentes. Asi que pensé que antes que aparezcan universos búrbuja los campos NO estar´ian retorcidos y eso equivaldría a una variedad de tipo calabi-yau que se podría decir «plana» donde todas las dimensiones deberían estar a 90º y en las fluctuaciones en el inflatón según la fluctuación adoparían una u otra variedad de Calabi-yau retorciéndose esas dimensiones extra y dando un tipo de universo u otro. ¿podría suceder que más de una fluctuación aun muy temprana de la primera pudiera originar si se rompe la simetría inicial de la primera situacion y hacia una «forma» u otra o con la primera fluctuación ya es suficiente. ¿Cual sería la holonomía y grupo de LIE de la variedad de calabi-yau «plana» antes del retorcimiento o no es posible que quepa en las soluciones? ¿y si la realidad vive un instante global de tiempo al pasar al tiempo real teniendo como una especie de inicio aunque el modelo inicial sea sin frontera que lo delimite alguna en tiempo imaginario, al correr el tiempo ¿no se abriría y con él las otras 3 dimensiones espaciales quedando el resto cerradas al ser C invariante ? De ser así (o a saber) habria una holonomia que describiera la situación de ese instante? (pero recuerdo que las variedades calabi-yau son para un espacio-tiempo con métrica de curvatura de Ricci nula y no parece ser el camino para buscar una ) ¿Podría ser relevante algo así para buscar una unificación total? Y una vez espacio-tiempo abierto con gravedad y fuctuaciones con una variedad calabi-yau «plana» como la que he indicado de ser posible ¿se podría volver a repetir el ultimo trabajo de Hawking y Hertog pero en lugar de retorcer campos ser las dimesiones las que se pliegan de otra forma permitiendo analizar el proceso de toma de una solución de las cuerdas cualquiera y de ahí obtener conocimiento que de alguna pista por donde tirar para conseguir una buena y correcta unificación para nuestro universo desde la situación inicial y analizar como se van «retorciendo los campos» y que cosa es lo que lo hace en la compactificación para obtener una teoría medio decente de nuestro propio universo?
Cristina, (1) la holonomía es un concepto básico en geometría diferencial, donde aparezca una variedad diferencial se podrá recurrir a su grupo de holonomía. En teoría de cuerdas se usan las variedades de Calabi-Yau porque son soluciones de las ecuaciones de Einstein para el vacío (tienen un tensor de curvatura de Ricci nulo), con la propiedad de ser compatibles con la supersimetría. Una Calabi-Yau será plana si su tensor de curvatura de Riemann es nulo, es decir, si es un producto de toroides complejos. En teoría de cuerdas este tipo de compactificación fue la primera que se estudió y se desechó porque está muy limitada en su contenido físico (pero es la que se estudia en todos los libros de texto por su sencillez). (2) La teoría GUT con simetría SU(5) es la más sencilla para extender el modelo estándar, pero está descartada por las observaciones de la desintegración del protón. La teoría GUT SO(10) aún no está descartada.
(3) «¿… holonomía … calabi-yau «plana» …?» No entiendo bien tu propuesta. Parece algo así como usar una compactificación antes de la rotura de la supersimetría y luego usar otra compactificación después. En principio, deberían tener el mismo grupo de holonomía (para una CY3 o bien es SU(3) o bien es U(3) o bien cambiaría entre ambos, la única diferencia es un grupo U(1) adicional). No concibo una rotura de la supersimetría que permite la aparición mágica de una CY5 con SU(5) o similar, como aparentas sugerir. (4) «¿… instante global de tiempo…?» En física no existen el tiempo absoluto (lo que llamas global), solo el tiempo relativo (que siempre es local). (5) «… holonomia que describiera …» Las holonomías no describen nada. No te confundas. Las variedades diferenciales describen, su grupo de holonomía es solo una de sus propiedades topológicas. (6) «¿…unificación total…?» En mi opinión, lo que comentas no tiene sentido.
(7) «¿… Hawking y Hertog … solución de las cuerdas …?» No hay ninguna relación entre Hawking y Hertog (2018) y la teoría de cuerdas. Se propone una especie de cosmología holográfica basada en una conjetura dS/CFT, de la que extraen consecuencias usando un modelo de juguete tipo AdS/CFT; la conjetura sugiere una modificación en la inflación eterna que conduce a universos con métricas menos salvajes y, en apariencia, más compatibles con las observaciones. Como todo se basa en modelos de juguete, solo se debe entender como especulaciones próximas a una boutade de Hawking.
«e la primera que se estudió y se desechó porque está muy limitada en su contenido físico (» No es precisamente la que tenía en la cabeza sino otra cosa, pero bueno, Si no lo perfilo mejor pues… «La teoría GUT SO(10) aún no está descartada. » Ha pues bien… Maravilloso de momento … «Parece algo así como usar una compactificación antes de la rotura de la supersimetría y luego usar otra compactificación despué» Me imaginaba una que describiera el cosmos iniciando con la gravedad y la infacion (con el modelo Hawkig-Hertog) y «luego» retorciéndose cambiando a las compactificaciones que permiten las cuerdas una aquí otra allá por fluctuaciones del vacío en esa inflación <> Excepto en el big-bang ¿no? como sentido por todo como la misma posición temporal porque es una acción única y a todo lo que afecte dicho Bigbang. Y si hubiera un inicio del tiempo sin un antes, ese inicio debería ser un instante «gobal» o sea compartido por todo lo que iniciara con él ¿no? Bueno será más especulativo lo anterior Pero una pregunta ¿y cuando de un único cuanto de energía se genera un par de partículas ¿no es para ambas eso el mismo instante de tiempo aunque una gane energia y los relojes diverjan luego entre ellas? «» Las holonomías no describen nada. No te confundas. Las variedades diferenciales describen» perdon perdón.. Toda la razón,. Se me escapó en la forma de hablar (a veces me ocurre y lo enredo porque no coincide lo que la gente entiende con lo que tengo en mente. A ver si tengo más cuidado al menos revisar antes de enviar pero…) «na relación entre Hawking y Hertog (2018) y la teoría de cuerdas. S» Pues eso es lo que quería decir, que no la hay que ese comentario de Hawking de Haber usado cuerdas no corresponde con la realidad y seguramente lo soltó por haber utilizado la dualidad de Maldacena Ads(n)/CFT(n-1) Que seguramente lo dijo por eso pero en realidad no usó cuerdas. «a conjetura sugiere una modificación en la inflación eterna que conduce a universos con métricas menos salvajes y, en apariencia, más compatibles con las observaciones. Como todo se basa en modelos de juguete,» Pues también lo estaba intentando decir excepto «, solo se debe entender como especulaciones próximas a una boutade de Hawking.» en el sentido de que siendo un juguete tal vez se pudiera obtener alguna idea medio aprovechable de todos esos esfuerzos
«Las holonomías no describen nada. No te confundas. Las variedades diferenciales describen, su grupo de holonomía es solo una de sus propiedades topológicas» Muchas gracias por el punto…
Muchas gracias. No me extraña que tenga inflamados los tendones de las manos.
Sobre el dialecto afroamericano, «American fiction» (https://www.imdb.com/title/tt23561236/), una peli del año pasado, trata justo lo contrario: El sesgo humano woke a favor de ese dialecto, obliga a un profesor de literatura a usar un pseudónimo y escribir como hablaría un pandillero.
Masgüel, dicen que lo más fascinante en la novela “La conjura de los necios” de Toole es que cada personaje habla en un dialecto de un lugar diferente de EEUU; pero en la traducción al español que tengo en casa se diluye esa característica hasta casi desaparecer, quedando solo grandes dosis de humor.
«quedando solo grandes dosis de humor»
Pues a por ella. Ya estoy tardando. Gracias.
https://epublibre.org/libro/detalle/313
Muchas gracias por responder aquí de forma maravillosa a la pregunta. Y en el podcast aunque no fuera eso dejaras claro que un modelo especulativo de juguete no es una teoría efectiva que nos funciona de maravilla en los casos reales y no se han de mezclar alegremente. Evidentemente mi cuestión iba que una vez aceptando que es un modelo especulativo que no describe realmente la gravedad, si especulando si se puede estirar más o dar pistas para encontrar un camino para poder renormalizar una gravedad cuántica que se me antoja como el superproblema de los n-cuerpos entre los graviones La curiosidad se me despertó al conocer que «k» no contribuye al tensor Energia-Momento del sistema y queda como algo topológico y pensando que las cuerdas cerradas que correspondan a la naturaleza de los gravitones en cuerdas deberían de mantener su topología en la compactificación lo que debería de limitar lo que pueden hacer los gravitones (de libre disposición https://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/2208/5_-_Introducci%C3%B3n_a_la_teor%C3%ADa_de_Chern-Simons.pdf?sequence=7&isAllowed=y) Tu comentario me ha respondido plenamente el punto de la pregunta que hice. Ya lo creo
Cristina, no hay relación alguna entre el winding number en teoría de cuerdas (1+1 en D+1 compactificado) y en la teoría de Chern-Simons (2+1). Como es obvio, su origen último es topológico, pero en las cuerdas hace referencia al número de vueltas de la cuerda en una dimensión compacta toroidal, mientras que en la teoría de Chern-Simons está asociado a las configuraciones del campo gauge. No hay más relación que su origen topológico.
Transparentar la piel en ancianos para facilitar la venopunción. Ante cosas como: “No encuentro la vena”, “no sé cuál es el recorrido de la vena” o “creo que por aquí pasa una vena”; poder ver directamente en lugar de usar la intuición puede aumentar las ganancias de la fábrica de doritos (broma.) Como se hace a ensayo y error, los ancianos en ocasiones terminan muy lastimados.
Hola, me gustaría puntualizar que el cálculo correcto de la distancia a la “galaxia Rastafari” es el que enlazas a La web de Física en el texto del post:
https://forum.lawebdefisica.com/forum/el-aula/relatividad-y-cosmología/366084-la-galaxia-rastafari?p=366092#post366092
En él, usando los valores proporcionados por la Colaboración Planck-2018 para los parámetros cosmológicos (constante de Hubble y ratios de densidad), parámetros que evidentemente sí que tienen en cuenta la aceleración cosmológica, se obtiene que:
* En el momento en que enviamos la señal (ahora), la galaxia rastafari está a 6256 millones de años luz de nosotros.
* La señal que parte ahora tardará en llegar 8036 millones de años.
* En el momento en el que le llegue la señal, la galaxia rastafari estará a 10426 millones de años luz de nosotros.
En el enlace que proporcionas al hilo de Physiscs Forums, los cálculos de los primeros posts son incorrectos. Finalmente, después de 25 posts de tentativas por parte de los participantes en el hilo, Jaime Rudas da el valor correcto en el post#25 cuando dice: “…en la calculadora de Jorrie, descubrimos que la galaxia se encuentra actualmente a 6,29 Gly… ahora esa galaxia está en 6,29 Gly…”
6,29 Gly ~ 6256 Mly
Si Jaime Rudas se pasa por aquí y ve esto, sin duda que nos confirmará que el cálculo correcto es el que aparece en La web de Física.
Gracias por “La ciencia de la mula Francis” y ánimos para continuar, saludos.
Gracias, Albert.
Muchas gracias, Albert. En efecto, el cálculo correcto y detallado es el de La web de Física, en particular, el del post #14.
Cabe anotar que en el Facebook ‘Coffee Break Club de Fans’ también hoy una entrada con la respuesta correcta:
https://www.facebook.com/share/p/PcbMdsfdLM4P8UJq/?mibextid=oFDknk