El tanque de agua ultrapura del detector de neutrinos Super-Kamiokande está siendo rellenado. Mientras ocurre este proceso se realizan pruebas en las que se observan algunos neutrinos. Estos sucesos muestran el nivel alcanzado por el agua. Como esta imagen que muestra un suceso registrado el pasado 7 de noviembre, cuando el nivel del agua alcanzaba unos 15 metros, más o menos un tercio. Tras finalizar el rellenado del tanque, en enero de 2019 se reanudarán las observaciones con el tanque lleno de agua.

La remodelación del detector Super-Kamiokande se inició el pasado 1 de junio de 2018. Se ha reforzado el tanque que contiene el agua, se han reemplazado los tubos fotomultiplicadores defectuosos (unos cientos) y se ha mejorado el sistema de tuberías que inyecta agua en el tanque (que ahora puede alcanzar hasta 120 toneladas por hora, el doble que antes). A mediados de octubre se inició el rellenado del tanque con agua; a finales del próximo año se añadirá gadolinio (Gd) para la detección de neutrinos reliquia producidos por supernovas muy lejanas a partir de 2020. De hecho, si todo va bien, una gran noticia para los próximos años será la primera detección de estos neutrinos reliquia.

Más información en “Progress of the Super-Kamiokande refurbishment work,” SK News, 11 Sep 2018, y “Super-Kamiokande refurbishment work 2,” SK News, 09 Nov 2018.

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¿Estás en Sevilla el martes 20 de noviembre? No te pierdas a las 19:00 horas mi conferencia “Ex Machina y el futuro de la inteligencia artificial” en el Caixa Forum de Sevilla. Se enmarca en el ciclo Tardes Cinetíficas: “Superhéroes, clones, androides y otros seres extraordinarios del cine de Ciencia Ficción” (del 13 al 27 de noviembre de 2018). Coordina el ciclo la Unidad de Cultura Científica y de la Innovación del CSIC en las Illes Balears (UCC+I) y organiza la Obra Social de “La Caixa”.

La película Ex Machina (Alex Garland, 2015) describe los riesgos de la inteligencia artificial. Las máquinas ya vencen a los humanos en juegos como el ajedrez o el Go. Muchos futurólogos afirman que su progreso continuo dará lugar a una singularidad tecnológica. Máquinas conscientes cuya superinteligencia podría superar a la inteligencia humana. El control de los posibles riesgos es una línea de investigación emergente en inteligencia artificial. Ex Machina es la excusa perfecta para reflexionar sobre estas cuestiones.

El anuncio oficial de Tardes Cinetíficas, el anuncio de mi charla y la reserva de entradas (2.5€ para clientes CaixaBank y 5€ para el resto). Se recomienda haber visto la película con antelación, pues habrá destripes (necesarios porque la inteligencia artificial vertebra la película). Ya he impartido esta charla en Zaragoza (02 Oct 2017) y Palma de Mallorca (17 Abr 2017); una versión preliminar fue impartida en Málaga (08 Mar 2017).

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El Sistema Solar está atravesando un «huracán» de materia oscura, asociado al torrente estelar S1. Que no te engañe el término, recuerda que la materia oscura es materia transparente que nos atraviesa de forma continua sin que notemos absolutamente nada (como ocurre con los neutrinos). Se publica en Physical Review D una estimación de su efecto potencial en la búsqueda directa de materia oscura, tanto partículas WIMP como axiones. Ciaran A. J. O’Hare (Universidad de Zaragoza, España) y sus colegas estiman cómo puede ayudar S1 para la detección de las partículas de materia oscura en los futuros detectores que operarán en la próxima década.

Gracias a los datos de Gaia DR1 (ESA) y SDSS DR9 (Sloan Digital Sky Survey) se han observado varios torrentes de estrellas (stellar streams). Su origen es el canibalismo galáctico, la interacción en el pasado entre galaxias satélites de la Vía Láctea con ella, con desprendimiento de gran número de estrellas formando un torrente o chorro; se supone que estas galaxias enanas están dominadas por la materia oscura, luego estos chorros de estrellas deberían estar acompañados de chorros de materia oscura. Como su velocidad respecto al plano galáctico es opuesta a la nuestra, se comportan como «huracanes» de materia oscura, aunque solo uno de ellos, S1, nos atraviesa ayudando a la búsqueda directa de la materia oscura.

El artículo es Ciaran A. J. O’Hare, Christopher McCabe, …, Vasily Belokurov, “A Dark Matter Hurricane: Measuring the S1 Stream with Dark Matter Detectors,” Phys. Rev. D 98: 103006 (07 Nov 2018), doi: 10.1103/PhysRevD.98.103006, arXiv:1807.09004 [astro-ph.CO]; más información en Michael Schirber, “Synopsis: Dark Matter Blowing Like a Hurricane,” APS Physics, 07 Nov 2018, y en Alan Duffy (@astroduff), “Researchers brace for dark matter ‘hurricane’,” Cosmos, 13 Nov 2018. El artículo con el descubrimiento de los nuevos torrentes estelares es G. C. Myeong, N. W. Evans, …, S. Koposov, “Halo Substructure in the SDSS–Gaia Catalogue: Streams and Clumps,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 475: 1537-1548 (01 Apr 2018), doi: 10.1093/mnras/stx3262, arXiv:1712.04071 [astro-ph.GA].Leer más

Hay diferencias claras entre el cráneo del hombre y de la mujer, pero no hay diferencias entre sus cerebros (o encéfalos). Sin embargo, un estudio con 671 606 participantes publicado en PNAS afirma que hay diferencias claras. ¿Cómo han analizado tantos cerebros? No lo han hecho. El estudio está basado en el análisis de encuestas entre los espectadores de un programa de televisión. Las preguntas del cuestionario tienen respuesta binaria (de acuerdo/en desacuerdo); su análisis estadístico apoya que los hombres son más analíticos y sistemáticos, que las mujeres son más emocionales y empáticas, y que los autistas tienen rasgos «masculinizados». Más aún, hay diferencias claras entre el cerebro del hombre y de la mujer, afirman los autores del estudio, afiliados a la Universidad de Cambridge, aunque aún ignoran la causa. ¿Cómo es posible llegar a dicha conclusión a partir de encuestas? ¿Cómo publica la revista PNAS un estudio así?

Las encuestas se realizaron mediante una página web del canal Channel 4 de la televisión pública británica, para el programa Are you Autistic?. Por supuesto, la intención no era satisfacer la curiosidad científica. Quien participa en una encuesta televisiva de este tema está sesgado, con toda seguridad. El estudio ha sido liderado por Simon Baron-Cohen, padre de la teoría del autismo llamada Cerebro Masculino Extremo (conocida por sus siglas EMB, de Extreme Male Brain). Según esta hipótesis la falta de empatía y la desregulación emocional de los autistas tiene su causa en una exageración de las tendencias masculinas. Para muchos medios, el nuevo estudio es una evidencia firme de esta hipótesis. Como es obvio, simple argumento de autoridad porque se ha publicado en PNAS y los autores son de la Universidad de Cambridge.

El artículo es David M. Greenberg, …, Carrie Allison, Simon Baron-Cohen, “Testing the Empathizing–Systemizing theory of sex differences and the Extreme Male Brain theory of autism in half a million people;” PNAS (12 Nov 2018), doi: 10.1073/pnas.1811032115. Me he enterado gracias a Dean Burnett, “Male and Female Brain Differences – Must We Keep Doing This?” Brain Yapping, 13 Nov 2018, y Phoebe Braithwaite, “The underdiagnosis of autism in girls is a story of gender inequality,” Wired, 12 May 2018. El tema de las diferencias entre el conectoma de hombres y mujeres también ha copado titulares muchas veces, por ejemplo, en Ian Sample, “Male and female brains wired differently, scans reveal,” The Guardian, 02 Dec 2013.

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“Los mitos producen sueños y equívocos, magia y explicación, emociones, contradicciones, frustraciones, silencios y sombras. Vivimos y morimos rodeados de mitos. Pero no perdamos la esperanza. Tenemos por delante un largo camino nuevo por explorar. Camino ahora más iluminado por esa luz que llamamos verdad. La búsqueda de la verdad es la única tarea del hombre que no tiene fin. Y no queda nadie en este mundo más que el hombre para continuarla”.

La verdad científica es un oxímoron, dado que la ciencia es la duda metódica. Aún así, el libro de Francisco Mora, “Mitos y verdades del cerebro. Limpiar el mundo de falsedades y otras historias”, Paidós (2018) [215 pp.], trata de desvelar la “verdad” sobre las leyendas urbanas más populares relacionadas con la neurociencia. A pesar de la extensa discusión sobre lo que es un mito, y por ende un neuromito, quizás más académica de lo necesario, el libro se lee bien y sirve para reflexionar sobre muchas cosas que damos por sentadas de tanto escucharlas. En especial, me ha gustado la parte de neuromitos en pedagogía, es decir, en neuroeducación, la especialidad del autor. Por ello es un libro que recomiendo a todos, pero en especial para los docentes.

El autor no necesita presentación entre los interesados en neurociencia y neuroeducación. Su producción de libros de divulgación es muy extensa, basta mencionar algunos de los que ha publicado con Alianza Editorial desde 2002: “Cómo funciona el cerebro”, “Neurocultura: una cultura basada en el cerebro”, “Neuroeducación: sólo se puede aprender aquello que se ama”, “¿Está nuestro cerebro diseñado para la felicidad?”, “El Dios de cada uno: por qué la neurociencia niega la existencia de un Dios universal”, … Francisco Mora Teruel es doctor en Medicina (Univ. Granada) y doctor en Neurociencia (Univ. Oxford), siendo catedrático de la Facultad de Medicina de la Universidad Complutense de Madrid. Su conocimiento sobre neurociencia es indiscutible, como su labor divulgativa, centrada en la convergencia entre las ciencias y las humanidades, con énfasis en la neuroeducación. Su nuevo libro sigue en la línea de los anteriores. Sin lugar a dudas muy recomendable.

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He participado en el episodio 189 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox, iTunes], titulado “Huracán de Materia Oscura; Polémica LIGO; Barnard b; Eventos Solares en la Guerra de Vietnam; Agujeros Negros”.

Por cierto, el martes 20 de noviembre, a las 19:00 en el Caixa Forum de Sevilla, impartiré la charla “Ex Machina y el futuro de la inteligencia artificial”. Usaré cortes de la película Ex Machina (Alex Garland, 2015), que describe los riesgos de la inteligencia artificial, como excusa para reflexionar sobre algunas cuestiones. Cómo as máquinas ya superan a los humanos en ciertos juegos, como el ajedrez o el Go. Las ideas de algunos futurólogos sobre la singularidad tecnológica y la aparición de máquinas conscientes superinteligentes, que podrían superar a la inteligencia general humana. Y sobre el control de estos posibles riesgos como línea de investigación emergente en inteligencia artificial. Si estás el martes por Sevilla, no te pierdas esta charla.

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En 1961 el astrónomo polaco Kazimierz Kordylewski observó dos nubes de polvo interplanetario situadas en el punto de Lagrange L5 del sistema Tierra–Luna. Estas nubes de polvo de Kordylewski (KDC) han estado rodeadas de cierta polémica. Astrónomos húngaros publican en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society la observación de la luz polarizada linealmente reflejada en estas nubes usando polarímetros (polarizadores montados en telescopios). Esta detección polarimétrica se considera la prueba definitiva de su existencia; aunque como la sonda japonesa Hiten no las observó al pasar por allí en 2009.

Me gustaría destacar que las imágenes que se están publicando en algunos medios (como la mostrada más arriba) son el resultado de las simulaciones por ordenador. Se presentan en el primero de los dos artículos húngaros (el segundo presenta las observaciones). En estas simulaciones se ha estudiado una nube con 1 860 000 de partículas micrométricas sometidas a la gravitación del Sol, la Tierra y la Luna. En la figura que abre esta entrada se muestra la suma (integración) de 28 nubes simuladas. Una imagen espectacular, pero que puede ser poco realista. Quizás por ello han aparecido titulares sensacionalistas en algunos medios, afirmando que la Tierra tiene más de una “luna” o hablando de “luna oculta”.

Los artículos son Judit Slíz-Balogh, András Barta, Gábor Horváth, “Celestial mechanics and polarization optics of the Kordylewski dust cloud in the Earth–Moon Lagrange point L5 – I. Three-dimensional celestial mechanical modelling of dust cloud formation,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 480: 5550–5559 (11 Nov 2018), doi: 10.1093/mnras/sty2049, y “Celestial mechanics and polarization optics of the Kordylewski dust cloud in the Earth–Moon Lagrange point L5 – Part II. Imaging polarimetric observation: new evidence for the existence of Kordylewski dust cloud,” MNRAS 482: 762–770 (1 Jan 2019), doi: 10.1093/mnras/sty2630. Me he enterado gracias a los titulares sensacionalistas de Scotty Hendricks, “Science confirms: Earth has more than one ‘moon’,” Big Think, 10 Nov 2018, y Andrew Fazekas, “Earth has two extra, hidden ‘moons’,” National Geographic, 06 Nov 2018.

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El fosforeno es un material bidimensional (2D) formado por capas monoatómicas de fósforo. Además del fosforeno negro, cuyas capas forman el fósforo negro, se ha predicho otro alótropo llamado fosforeno azul. Se publica en la revista Small la síntesis epitaxial del fosforeno azul sobre un sustrato de oro Au(111). Las imágenes con el microscopio de efecto túnel, además de la fase convencional con triángulos que muestran seis protrusiones, muestran regiones con una segunda fase del fosforeno azul que presenta triángulos con solo tres protrusiones; se interpreta que esta nueva fase presenta trímeros de fósforo sobre la estructura hexagonal convencional. La nueva fase extiende las aplicaciones potenciales del fosforeno.

El fosforeno es un semiconductor con un salto de banda, a diferencia del grafeno que es un semimetal sin salto de banda, aunque también tiene una alta mobilidad de portadores; por ello es mucho mejor que el grafeno en aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas. Además, el salto de banda es ajustable apilando capas de fosforeno (negro), ya que una capa monoatómica tiene uno de 1.5 eV, mientras para muchas capas se obtienen los 0.35 eV del fósforo negro. El fosforeno azul convencional tiene una salto de banda de 1.1 eV y su nueva fase parece tener unos 0.8 eV (aunque este valor debe ser confirmado de forma independiente).

A diferencia del grafeno, que es prácticamente plano, el fosforeno negro presenta una estructura arrugada, que vista de lado recuerda a una onda cuadrada. El fosforeno azul es un alótropro que presenta una estructura menos arrugada, que vista de lado recuerda a un diente de sierra. Las parámetros de red (lattice constants) para el fósforo negro son a1 = 0.437 nm y a2 = 0.331 nm, mientras que para el fósforo azul son a1 = a2 = 0.328 nm. La síntesis de la nueva fase del fosforeno azul nos recuerda que podrían existir muchos alótropos del fosforeno aún por descubrir.

El artículo es Wei Zhang, Hanna Enriquez, …, Hamid Oughaddou, “Epitaxial Synthesis of Blue Phosphorene,” Small 1804066 (2018), doi: 10.1002/smll.201804066, arXiv:1811.01289 [cond-mat.mtrl-sci]. Las predicciones teóricas para las propiedades de los fosforenos negro y azul se pueden consultar en Yi Ding, Yanli Wang, “Structural, Electronic, and Magnetic Properties of Adatom Adsorptions on Black and Blue Phosphorene: A First-Principles Study,” J. Phys. Chem. C 119: 10610-10622 (2015), doi: 10.1021/jp5114152.

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La constante dieléctrica del agua es ε ≈ 80, pero decrece conforme el agua se confina en un canal nanométrico (por debajo de los 100 nm). Las simulaciones por ordenador predecían un valor de ε ≈ 10 para canales de pocos nanómetros. Las medidas experimentales publicadas en Science obtienen valores ε < 10 por debajo de 10 nm y un valor de ε ≈ 2 para canales por debajo de 2 nm. Este valor mucho más pequeño de lo esperado aún no tiene explicación teórica convincente. La medida se ha realizado confinando el agua entre paredes de nitruro de boro hexagonal (hBN) cuya constante dieléctrica es ε⊥ ≈ 3.5. La medida se ha realizado usando un miscrocopio de fuerza atómica (AFM). Por sorprendente que pueda parecer, el agua aún reserva muchos secretos por desvelar para la ciencia.

El artículo (publicado el pasado mes de junio) está firmado por los padres del grafeno, Novoselov y Geim, Premios Nobel de Física 2010, junto a dos físicos españoles del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universitat de Barcelona, René Fábregas y Gabriel Gomila: L. Fumagalli, …, K. S. Novoselov, A. K. Geim, “Anomalously low dielectric constant of confined water,” Science 360: 1339-1342 (22 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aat4191, arXiv:1806.04486 [cond-mat.mes-hall]; más información divulgativa en Sergei V. Kalinin, “Feel the dielectric force,” Science 360: 1302 (22 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aat9875. Lo vi en su momento y estaba entre los borradores que eliminé este pasado mes de agosto (de hecho los borré todos); me hago eco ahora gracias a que se ha rescatado en “Las propiedades eléctricas del agua cambian en el nanomundo”, Agencia SINC, 13 Nov 2018.

Sobre el comportamiento del agua en interfaces recomiendo Olle Björneholm, Martin H. Hansen, …, Hendrik Bluhm, “Water at Interfaces,” Chem. Rev. 2016: 7698-7726 (2016), doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00045, y Xiqi Zhang, Hongliang Liu, Lei Jiang, “Wettability and Applications of Nanochannels,” Advanced Materials (21 Oct 2018), doi: 10.1002/adma.201804508. Sobre las predicciones de dinámica molecular cerca de la interfaz a Cui Zhang, François Gygi, Giulia Galli, “Strongly Anisotropic Dielectric Relaxation of Water at the Nanoscale,” J. Phys. Chem. Lett. 2013: 2477-2481 (2013), doi: 10.1021/jz401108n, y Philip Loche, Cihan Ayaz, …, Roland R. Netz, “Breakdown of Linear Dielectric Theory for the Interaction between Hydrated Ions and Graphene,” J. Phys. Chem. Lett. 9: 6463-6468 (12 Oct 2018), doi: 10.1021/acs.jpclett.8b02473.Leer más

Los neutrinos atmosféricos son producto de la colisión de rayos cósmicos con núcleos atómicos en la atmósfera. El detector IceCube observa neutrinos que vienen desde abajo, tras atravesar el interior de la Tierra. Para neutrinos muónicos con energías por encima de 1.5 TeV la Tierra no es transparente. Gracias a ello se publica en Nature Physics la primera tomografía de la Tierra comparando el flujo de neutrinos con energías por encima de 1.5 TeV y 2.5 TeV para diferentes ángulos de entrada en el detector. Por ahora el resultado es bastante preliminar, pero permite determinar la masa de la Tierra, su momento de inercia, la masa del núcleo de la Tierra y el cociente entre su densidad y la del manto usando la interacción débil. Un resultado que complementa las medidas sismológicas y los métodos gravimétricos convencionales.

Hay que destacar que este interesante artículo no es producto de la colaboración IceCube, sino de tres jóvenes investigadores afiliados al Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC–Universitat de València, Valencia, España. El artículo es Andrea Donini, Sergio Palomares-Ruiz, Jordi Salvado, “Neutrino tomography of the Earth,” Nature Physics (05 Nov 2018), doi: 10.1038/s41567-018-0319-1, arXiv:1803.05901 [hep-ph]. Recomiendo leer en español “Primera tomografía de la Tierra con neutrinos”, Agencia SINC, 06 Nov 2018, donde aparece la fotografía de los tres investigadores. Por cierto, en este blog también puedes leer “Geoneutrinos de Borexino y antineutrinos de reactores nucleares”, LCMF, 08 Jul 2015, y “IceCube mide la absorción de neutrinos ultraenergéticos por el interior de la Tierra”, LCMF, 23 Nov 2017.

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