The NOvA Series | 1 Control Room

diciembre 25, 2013

INTRO

Una de las películas más taquilleras del verano 2013 fue Pacific Rim (Titanes del Pacífico) dirigida por el mexicano Guillermo del Toro.  Recreada en el futuro cercano  y para el gusto de algunos fanáticos -considero- se apega un poco a la trama de Neon Genesis Evangelion o de Mazinger Z. Básicamente la historia describe la lucha de la humanidad contra monstruos gigantes que quieren acabar con ella.

Las animaciones son geniales y verla en una IMax en 3D vale mucho la pena pero de ahí en más, la historia no tiene mucho que contar.

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Fancy Control Room

En una de las escenas se ve a Mako Mori discutir con el comandante Stacker Pentecost sobre su deseo de formar parte de la flotilla que buscara combatir a las iguanas gigantes (llamadas Kaijus). Es en esa parte donde podemos apreciar algo que es común en esta y un sin fín de muchas otras películas: un Centro de Operaciones de alta tecnología, lleno de gente enfrascada viendo monitores de computadoras, con múltiples botones y sensores de colores brillantes… y por supuesto, un gran mapa mundi o en su defecto, una enorme pantalla digital!

Pero, ¿existirán tales “centros de control” en la vida real? Si es así, ¿podrían pensar en alguno? ¿cómo lucen de verdad? ¿será que tendrán cámaras y monitores gigantes? ¿qué hace la gente ahí que los tiene tan “absortos” del mundo?

CONTROL ROOM

La actividad en el piso 12 del Wilson Hall en Fermilab ha ido en aumento últimamente. El número de veces que la campanilla del asensor suena a lo largo del día así lo demuestra.
Y es que desde que el beam entró en operaciones gran cantidad de científicos y técnicos pertenecientes a diversos experimentos de la Intensity Frontier entran y salen del Neutrino Control Room. El ir y venir de gente ocurre las 24h del día con ligeras interrupciones durante los fines de semana. Con el beam de protones en el Main Inyector se da por concluida la fase de actualizaciones y se inicia la etapa de colecta de datos. Datos que cuestan y definen muchas cosas.

NOvA Control Room

NOvA Control Room

Si bien el Neutrino Control Room (CR) de Fermilab no se ve tan futurista como el de Titanes del Pacífico, sí alberga una serie de experimentos pioneros en la física de neutrinos: MINOS+, MINERvA, MicroBOONe y NOvA.

En las siguientes líneas les comentaré un poco sobre mi experiencia en el CR de NOvA.

SHIFTERS

Las personas que activamente estan en el CR se les denomina shifters. Estar on shift es básicamente estar de guardia. El día se divide en tres guardias: Día (8:00am-4:00pm ), Tarde (4:00pm-12:00am) y Noche (12:00am-8:00am). Dentro sus múltiples responsabilidades, el shifter deberá:

  • Mantener la colecta actual de datos en todos y cada uno de los detectores en funcionamiento,
  • Reportar todo desperfecto que ponga en riesgo la colecta de datos y que este fuera del alcance del shifter a los expertos,
  • Mantener comunicacion constante con otros centros de Control (Acceleration Division, Ash River, etc) y
  • Reportar el historial de todas sus actividades en el diario electrónico (logbook) para futura referecias.

Cada institución perteneciente a la colaboración NOvA tiene como obligación cubrir cierto número de guardias. Esta en el reglamento. En promedio, cada persona cubre 3 guardias en 4 meses.

La mayoría de los novatos seguimos el Manual de Referencia con instrucciones básicas sobre qué hacer durante la guardia. Pero debido a la constante serie de actualizaciones tanto a los sistemas de monitoreo como a las configuraciones de hardware -esto es, más botones y más monitores- dicho manual es muchas veces, obsoleto. Soluciones temporales involucran notas a lápiz, tachaduras, rayones, información extra y hasta dibujos en los bordes y exteriores de dicho manual.

En el cambio de guardias, se a convertido en un saludo ya decir al novato ¡¡No rompas el detector!! Y es que lo peor que te pueda pasar estando en el CR es que todo se venga abajo y que ningún experto conteste el teléfono. Durante la pasada estación de lluvias por ejemplo, varias veces hubo apagones en los sistemas. Tales infortunios echaron por la borda horas de trabajo acumulado y retrasaron hasta por 3 días la colecta de datos, para el deleite de los cordinadores del experimento, DAQ experts y de los propios shifters.

Lo mejor que te puede pasar estando de guardia es que sólo te dediques a completar formas de Check-Out -decir que todo funciona OK para después postearlo en el diario- o ya de plano, si tienes suerte de campeón, observar una interacción neutrino-núcleo en la pantalla de eventos.

En los días de instalación y puesta en marcha de los primeros bloques del detector lejano (FarDet) en Ash River MN, el CR de Fermilab era un tremendo caos. Dado que -casi- ninguno de los sistemas de monitoreo funcionaba como debiera en aquella época, el shifter tenía sobre sus hombros la responsabilidad de mantener colectas de datos tan frágiles como un hilo de hielo. Eso y lidiar con el humor de tus superiores.

Los sistemas de monitoreo a los cuales el shifter tiene acceso y control en el CR son:

  • Run Control: Controla el inicio y fin la colecta de datos (Run). Si el detector fuera una cámara y el beam de neutrinos fuera la luz, RC sería el sistema que controla obturador y disparador.
  • Memory Viewer: Una vez que la foto es tomada, se debe almacenar en alguna parte. En ese complicado proceso de almacenamiento, MV monitorea la salud y estado de los dispositivos de memoria.
  • Online Monitoring: Sería la visualización de la foto en una pantalla CCD una vez que la foto es tomada. Brinda una primera imagen de partículas (como rayos cosmicos) y “ruido” a través del detector. También ayuda a visualizar si algunos componentes electrónicos estan o no funcionando correctamente.
  • Environmeltal Monitoring: Toma parte de las condiciones ambientales del detector, tales como humedad, temperatura ambiental y de sus componentes electrónicos.
  • Power Supply Monitoring: Permite llevar un registro de variables como voltajes y corrientes del sistema. Con ciertos privilegios, se puede mandar apagar de forma total o parcial el detector de manera remota. También se puede mandar tostar el detector o electrocutar a algún técnico que este instalando piezas en el lugar.

Existen también cámaras en las instalaciones tanto del CR como de los detectores (NDOS, FarDet, NearDet) por lo que se tiene una vista en tiempo real de todos los procesos que involucran instalación y monitoreo. Se puede ver por ejemplo a trabajadores descansando del otro lado de la pantalla y ellos pueden ver a shifters visitando Facebook en lugar de poner atencion a las alarmas. Big Brother version Scientific.

De der. a izq. : Run Control, OnMon, WebCams GUIs.

De izq a der: Run Control, OnMon. Arriba: WebCams GUIs.

DAQ EXPERTS

Las personas que se llevan mi respeto y admiración por la brutal carga de trabajo, responsabilidad y conocimiento en el área que manejan, son los DAQ Experts. No estoy queriendo decir que sean los héroes de la novela, pero en mi experiencia, han sido las personas que más batallas han enfrentado con tal de hacer que este experimento salga adelante. Al menos en esta fase inicial y a nivel computacional.

El Data Acquisition System es el sistema encargado de hablar con la electrónica de los detectores, recolectar los datos y llevarlos a almacenamiento. DAQ experts son la gente que trabaja con ese sistema. Si tuviera que describirlos en un párrafo, sería:

Gurús en computación. Master Chiefs de Redes e Interfaces electrónicas. Hacen que las cosas funcionen desde la Xterm de su Macbook. No molestarlos.

Environmental & Power supply GUIs

Environmental & Power supply GUIs

CONCLUSIONS

A estas alturas del año, la construcción del FarDet esta casi a su fin. El siguiente paso será comenzar a poner en marcha el NearDet y ponerlo a trabajar. Esto requerirá que tanto los shifters del CR como otros grupos sumen esfuerzos y aprendan de errores cometidos.

Así es esto y qué mejor que estar en la fase inicial de este gran proyecto.

Vista desde el CR. Junio 2013.

Vista desde el CR. Junio 2013.

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The NOvA Series es un intento por difundir a la comunidad de ConCiencia algunas de las experiencias que como grad student he tenido dentro de la colaboración NOvA. En futuras entregas discutiré con más detalle en qué consiste el experimento, qué es lo que busca, cómo funciona, entre otros. Preguntas y comentarios son bienvenidos!

%:cout>> ++ Felices Fiestas!! ++


Frío, frío, caliente

diciembre 23, 2013

La temperatura global del planeta y sus cambios recientes son actualmente tema de debate internacional. Mientras que las mediciones precisas y sistemáticas de la temperatura del planeta han empezado a registrarse hace poco tiempo (comparado con los procesos geológicos en juego) y que el análisis sistemático de los efectos humanos y no humanos que contribuyen a la evolución temporal de la temperatura del planeta no arrojan resultados definitivos, la situación se ha convertido en un tema político (cuasi-religioso en algunos casos) que influye de manera importante en muchas decisiones a nivel internacional y que repercuten ya en la economía mundial.

gore_firegloablawarminghoaxLa politización del tema obviamente perturba y dificulta la transferencia de información. Más bien lo que existe es desinformación. Científicamente el problema no está para nada resuelto (en ninguna dirección) y existe en este momento controversia – algo completamente normal en ejercicio científico. Se puede decir que existen dos grupos principales: aquellos que están convencidos de la existencia de un calentamiento global debido a la actividad humana, y aquellos que están convencidos de que no existe tal situación. Como siempre en la ciencia, los estudios y resultados irán dando la pauta y eventualmente, ante la presencia de datos verificables y seguros (si es que se pueden obtener), se tendrá que abandonar el sentimiento o deseo de una u otra solución y se aceptará la correcta. De eso se trata la ciencia, de aceptar los resultados obtenidos a pesar de que vayan en contra de lo que uno esperaba inicialmente.

En este tenor es interesante ver que recientemente ha ido creciendo, de manera importante, el número de científicos disidentes del grupo original que postuló que la actividad humana contribuye significativamente al calentamiento global y que la situación era tan mala que la vida en el planeta estaba en riesgo. Ahora, muchos de ellos han reconsiderado su posición, sobre todo en el sentido de la alarma inminente.

Entre los argumentos típicos (tipo chisme de mercado) que se escucha acerca de los científicos y sus posturas se encuentran argumentos como que las empresas tienen comprados a todos los que dicen que no hay calentamiento global, o que los que dicen que si hay calentamiento global están aprovechando la moda y el temor en la gente para obtener recursos fácilmente, etc. Estos argumentos no nos interesan. Nos interesa saber qué argumentos científicos, cuantitativos, reales se utilizan.

Por lo pronto y para arrancar motores les comparto algo de información que les puede servir de guía inicial: Primero: hasta el momento no existe suficiente información recabada (datos registrados sobre suficiente tiempo) para poder tener una respuesta decisiva. La gran mayoría de los datos registrados corresponden precisamente a la época (geológica) en la que los humanos hemos estado produciendo cantidades significativas de gases. Por otro lado los geólogos están tratando de obtener información cada vez más precisa acerca de los cambios climáticos en épocas anteriores.

Otro aspecto importante es que en este momento el tema se ha convertido en un banderín político, con lo que ello conlleva. Eso me preocupa y me molesta. Es importante que se le informe a las personas de los posibles riesgos del  calentamiento global, es también importante que se le informe a las personas sobre “la posibilidad” de que las actividades humanas estén íntimamente relacionadas con el calentamiento global, y es sumamente importante que también se le informe a las personas que se debe de seguir investigando para entender a fondo el proceso. Se debe decir a las personas que aún no se sabe a ciencia cierta cuál es la situación.

gonna-dieAlgunas pistas que podemos tener para identificar cuándo nos están hablando del tema con intenciones poco fundamentadas en la ciencia consisten en comentarios como el de que “los tornados (sobre todo cuando por ahí hubo uno muy fuerte y que produjo muchos daños) ahora son más peligrosos y más frecuentes debido al calentamiento global” (y obviamente cualquier frase similar con algún otro fenómeno natural sustituyendo la palabra tornado), o que “el nivel de los mares hará que se inunden ciudades enteras en 10 años”, o cualquier comentario que involucre “alarma”. Si tratan de “alarmarle” estimado lector, dude. En el momento que un grupo (de poder o de querer poder) dictamine de manera absoluta alguna postura, estará mintiendo. Se debe reconocer que aún no sabemos la respuesta a esta importante situación.

earthonfire1webClaro está (pero de todas maneras lo digo ¡no vaya a ser que luego digan que me quiero acabar yo solito el planeta!) que esto no significa que no sea prudente y conveniente, para los seres humanos, reconsiderar la forma en que estamos consumiendo los recursos naturales. Aún si no existiera el calentamiento global es bastante evidente que podemos mejorar de manera importante la forma en que utilizamos los recursos y la forma en que desechamos los restos. No necesitamos que haya catástrofes para entender que podemos ser más eficientes y organizados. Creo que es mucho mejor educar e informar honestamente, aunque cueste más tiempo y trabajo, que asustar. Porque aunque el miedo no ande en burro, al final, si no nos inundamos en 10 años, será más difícil después convencer a la sociedad de que existen riesgos y de que no fue nuestra intención engañar. Informemos, eduquemos, no mintamos.


Sin memoria

diciembre 19, 2013

Hagamos un experimento “pensado” o “mental”: diluyamos en agua una substancia tóxica para el ser humano, o incluso letal, no importa. La diluimos por un factor de 100, es decir, ponemos 99 partes de agua por cada parte de nuestra substancia. Agitamos vigorosamente nuestro recipiente y separamos una muestra. Repetimos el proceso: agregamos 99 veces más agua, mezclamos, separamos una muestra y volvemos a repetir. Podemos repetir las veces que queramos (dependiendo del tiempo libre que tengamos para hacer esto antes de que comience la telenovela), digamos unas 20. Una vez finalizado el proceso nos tomamos el agua. ¿Qué pasa? Aparte de quitarnos la sed, no pasa nada. Simplemente tomamos agua. ¿Por qué? Pues porque prácticamente no quedó ninguna molécula de la substancia peligrosa. En cada paso del proceso que acabamos de describir hemos reducido el número de moléculas de la substancia peligrosa en factores de 100, terminando con un número de moléculas determinado multiplicando la cantidad inicial por 0.0000000000000000000000000000000000000001 (39 ceros y un 1 después del punto), es decir, ninguna.

srHay quienes afirman que de esa manera se pueden crear medicamentos que pueden curar prácticamente cualquier malestar y/o enfermedad. Confrontados con lo ridículo del procedimiento, casi siempre recurren a una hipótesis aún más ridícula: lo que pasa es que el agua “tiene memoria”.

Hay dos cosas sumamente interesantes con ese enunciado. La primera es que sí es verdad que el agua tiene memoria, solo que a diferencia de lo que estos timadores acostumbran hacer, que es hablar por hablar, los científicos han verificado esa memoria y han descubierto que en el agua líquida dura alrededor de 50 millonésimas de nanosegundo, es decir, 0.00000000000005 segundos. Si alguien cree que el proceso de preparación y aplicación del milagroso medicamento puede llevarse a cabo en ese tiempo, creo que entonces sí necesita una dosis de esa substancia (sin diluir). La segunda cosa interesante del argumento es que si fuera cierto, es decir, si el agua fuera capaz de retener memoria de las substancias con las que ha interaccionado, la verdad no creo que me atrevería a volver a dar un trago de agua. Imagínense, queridos lectores y lectoras, dónde ha andado el agua obteniendo “memoria” antes de llegar a nuestra boca, ¡huácala!

¿Y entonces? ¿Acaso no escuchamos por todos lados que estas medicinas funcionan? ¿Cuántas anécdotas no hemos escuchado de su eficacia y suma benevolencia? ¿No será que en realidad queremos esconder la verdad detrás de un complot científico para que nadie se cure y así las grandes y nefastas compañías farmacéuticas (las que venden medicinas, no las que venden agua milagrosa, desde luego) se vean beneficiadas? ¿No? ¿Entonces?

agradezcamosExisten varios factores que nos permiten entenderlo. Primero, y en mi opinión el más importante, el cuerpo humano es capaz de repararse por sí mismo de manera impresionante. Ante los malestares más comunes, el reposo y una buena alimentación, junto con paciencia, son infalibles. Por otro lado, cuando adquirimos una enfermedad más seria, que requiere de ayuda externa, los medicamentos y tratamientos toman tiempo en surtir efecto (y también surten efectos secundarios, de ello nada ni nadie se salva). Muchas veces esos tratamientos nos cansan, en ocasiones los interrumpimos, sentimos que no funcionan, al menos no tan pronto como quisiéramos. Y luego, después de dejarlos o terminarlos y no sentir una mejora, recurrimos a las gotitas de agua con memoria y adivinen: ¡nos sentimos mejor! A nosotros también se nos borra la memoria de que justo antes (a veces al mismo tiempo) estuvimos medicándonos.

Otra situación común: me dice el médico que no puede darme nada más. Me dio todo lo posible, no me he curado y dice que es todo lo que puede hacer. Solo hay que esperar. Pero no me siento bien, es más, como me dice que ya no puede hacer nada, me deprimo. Me desespero. Me tomo las gotitas milagrosas y me ayudan. Me dan esperanza. ¿Me curan? Ni de chiste, pero me hacen sentir mejor y eso es lo que me importa en este momento. Me calman. Me engaño y eso es bueno.

¿Bueno? En realidad depende. Si soy lo suficientemente ingenuo como para que, dada mi grata experiencia con las gotitas milagrosas, ya no acuda a la medicina científica cuando me vuelva a enfermar, y sobre todo si es algo de verdad serio, pues entonces no es bueno, sino muy peligroso.

cancercureCuando vemos a alguien enfermo y sufriendo es natural querer ayudar. A veces sabemos cómo, pero la mayoría de las veces no. Damos consejos de buena voluntad y eso es muy válido, aunque sería mejor, sobre todo en casos de salud, aconsejar solo cuando de verdad tengamos un conocimiento sobre ello. Si alguien ofrece soluciones demasiado buenas como para ser verdad, dude. Si quiere creer para sentirse mejor, hágalo, pero no sustituya la medicina por soluciones milagrosas. Por otra parte, cuidemos de no caer en manos de individuos sin escrúpulos. El timo a personas enfermas y desesperadas es una actividad vil y reprochable. Desafortunadamente es fácil de hacer. Ante el dolor y el sufrimiento, propio y de seres queridos, nos volvemos vulnerables y susceptibles a todo tipo de engaños y estafas. Un primer paso que puede ayudar a determinar la veracidad de un posible remedio: si se nos asegura que “el tratamiento” no tiene efecto secundario alguno y/o cura una gran variedad de enfermedades, tenga la certeza de que es fraudulento.


Complejo de realeza

diciembre 16, 2013

Nos encantan los títulos. Si no son nobiliarios no importa, para eso tenemos los académicos. ¿Cuántas veces no ha pasado algo como lo siguiente?: El Dr. Fulano de Tal va caminando por un campus universitario y un “simple” estudiante le dice “Hola Fulano, ¿cómo estás?” Fulano mientras tanto, con cara de ofendido, responde “Dr. De Tal, que mi trabajo me costó.” Estoy seguro que quienes hayan tenido la oportunidad de estudiar y/o trabajar en una universidad habrán escuchado algo muy similar. Quiero que  pongamos algo en claro: a cualquier individuo que diga algo así debemos responder inmediatamente y con absoluta certeza: “se nota que te costó demasiado.” 

titulos-nobiliarios-italianosEn tiempos en los que los títulos nobiliarios, perdón, quise decir académicos, son tan importantes para la seguridad y estabilidad emocional de las personas, intentaré describir qué quiere decir una palabrita que ha empezado a sonar y que recibe múltiples acepciones: Postdoctorado.

Antes de explicar qué significa me permito aclarar algo que no significa: El postdoctorado NO es un grado (ni título) académico.

Un título académico es aquel que (en principio) se obtiene al cumplir una serie de requisitos académicos y administrativos impuestos por una institución de educación superior. Para obtenerlos se “defienden” de alguna manera (exámenes, defensas de tesis, etc.) y al ser “aprobada,” la persona adquiere el título (un papelito que puede poner en un cuadro y colgar donde sea visible por la mayor cantidad de personas posible, si no ¿qué chiste?).  El título académico máximo que existe en este momento se llama “doctorado.”

La mayor parte de la investigación científica del mundo se realiza en universidades. También la mayor parte de la investigación científica se hace en países desarrollados. En la mayoría de ellos, las universidades contratan a sus docentes con el requisito mínimo de doctorado (no hay diferencia sustancial entre docentes e investigadores). Además, dado que ya cuentan con una tradición científica consolidada, el número de personas con doctorado es elevado, así que hay buena competencia para poder obtener una plaza de trabajo permanente. Esta situación ha estado presente en esos países ya desde hace décadas y conforme otros países emergentes se han unido (o intentan unirse) a esos esquemas, la competencia se ha internacionalizado. Así cuando una persona termina su doctorado tendrá que competir por una posición académica con personas de todo el mundo, desde luego todas con doctorado.

Para poder suplir las necesidades y mejorar la competitividad (y para poder ofrecer empleo no tan costoso en muchos casos), un recurso que surgió fue el de crear posiciones temporales, por lo general de 2 a 3 años, que correspondieran a la primera experiencia laboral de los recién doctorados. Se le llama posición postdoctoral. Es decir, un postdoc es un doctor que tiene una posición (laboral) temporal que le permitirá adquirir experiencia y mostrar sus habilidades con la finalidad de posteriormente obtener una posición permanente (por lo general en una institución distinta a la que lo contrató como postdoc y también a la que le otorgó el doctorado, es decir, dentro de lo posible evitar la endogamia académica). Por lo general, aunque varía un poco de disciplina a disciplina, las personas realizan dos o tres postdocs antes de conseguir una posición permanente. En países desarrollados obtener una posición permanente después de un solo postdoc es visto como un logro importante.

NoblezaEn países como el nuestro, que se encuentra en una transición académica en la que la investigación científica se empieza a realizar a lo largo y ancho  de su territorio y no solo en un par de instituciones, estos esquemas aún resultan “curiosos”. En países/culturas en que un doctorado se ve como la meta y no como el requisito mínimo es difícil entender qué significa el postdoc. Por lo general se percibe al doctorado como un premio, recibido después de mucho esfuerzo y que, al obtenerlo, deberíamos ya descansar y ser adulados (¡oh sorpresa!). Así pues, para algunas personas entonces el postdoc les suena – agradablemente – como un posible nuevo título de nobleza: imaginen, no solo es doctor, ¡además tienen 2 postdoctorados. ¡Es un genio!

Lamentablemente esta situación permea incluso en los sistemas administrativos de la ciencia mexicana. Quienes hacemos ciencia estamos registrados ante el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, el famoso CONACYT. En el sistema de captura de los “ridiculums” de los investigadores aparece el espacio en donde debemos poner nuestro “grado académico” y sí, en verdad , ahí en ese lugar existe la opción de postdoctorado. Da penilla.


Maldita grilla …

diciembre 9, 2013

A propósito de lo que hemos estado discutiendo estos días sobre plazas y futuro de la ciencia en el país con Lencho y Gabriel (es del 2010!)


Desatando pasiones

diciembre 9, 2013

No sé ustedes qué opinen, pero según yo, de acuerdo a esta entrada que re-posteo, el Dr. Gabriel López Castro, ilustre catedrático y científico del CINVESTAV me debe una botella de Mezcal (ver los comentarios en la entrada para poder decidir). Esperemos que sea consecuente con sus declaraciones.


…”ultimate goal” de la física teórica…

diciembre 9, 2013

ICTP

diciembre 5, 2013

salamDespués de haber obtenido su doctorado en el St. John’s College en Cambridge en 1950 y de pasar un año en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, New Jersey, Abdus Salam regresa a su natal Pakistán en 1951 y se incorpora como “Professor of Mathematics” en el Colegio Gubernamental de Lahore. Su tesis de doctorado obtuvo una excelente reputación a nivel internacional y debido a cuestiones burocráticas su título fue emitido en 1952.

Al regresar se da cuenta de que le será imposible mantenerse conectado con el mundo científico y empieza a sufrir un aislamiento impresionante. El rector del Colegio le comunica que mejor se olvide de sus investigaciones, ya que para ellos eso no es una prioridad. Le da tres posibles funciones a ejercer durante el tiempo que le quede libre tras impartir sus clases: tesorero general del Colegio, prefecto de un dormitorio estudiantil o entrenador del equipo de fútbol. Salam escoge el puesto de entrenador sabiendo que deberá, lo más pronto posible, tener que abandonar su país y regresar al Reino Unido para continuar su labor científica. En el 54 regresa a Cambridge como instructor de matemáticas y “Fellow” del St. John’s College. En el 57 se convierte en “Professor” de matemáticas aplicadas en el Imperial College de Londres y eventualmente, en el 79, obtiene el premio Nobel de física junto con Sheldon Glashow y Steven Weinberg por su contribución al llamado “Moldeo Estándar de las partículas elementales.”

La experiencia – extremadamente resumida – que acabo de describir dejó una marca muy profunda en Salam. Tanto que decidió dedicar una cantidad importante de su tiempo y esfuerzo a la creación de un lugar en donde, los científicos de los países en vías de desarrollo, pudieran tener un espacio de “respiro” e interacción con el mundo científico de alto nivel. Tras gestionar, pelear, planear y decidir, al final, con el apoyo del gobierno italiano, la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA por sus siglas en inglés) y la ciudad de Trieste (Italia), logró fundar el Centro Internacional de Física Teórica (ICTP por sus siglas en inglés) en Trieste. Fundado en 1964 ha sido sede de un gran número de eventos científicos y ha recibido a miles de investigadores de todo el mundo. Tiene un programa de estudios similar a una maestría diseñado para estudiantes que hayan cursado una licenciatura en un país en desarrollo. La idea es prepararlos para que luego puedan seguir en un doctorado de nivel internacional. Cuenta con un esquema de “Asociados,” que consiste en que investigadores que laboren oficialmente en instituciones de algún país en desarrollo puedan solicitar ser “asociados” al ICTP. Dicha membresía les permite/requiere visitar el centro por periodos que no excedan tres meses cada dos años (aproximadamente) y puedan participar en las actividades de investigación y aprovechar la interacción con el gran número de investigadores que desfilan por el centro todo el tiempo.

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El ICTP inició con las áreas de física teórica y matemáticas. Empezó con estas áreas porque en realidad no podía empezar de otra manera, son las áreas base de toda la actividad científica y como la idea era fomentar la investigación en el “tercer mundo”, era necesario empezar por las bases. Conforme ha pasado el tiempo el ICTP ha crecido incorporando y cultivando nuevas áreas y en la actualidad cuenta con: el paquete original de física teórica (altas energías o de partículas, cosmología y astro-partículas) y matemáticas. A éstas le siguieron materia condensada y física estadística, física de la Tierra (geofísica, oceanología, física de la atmósfera, etc.) y física aplicada. Más recientemente se han incorporado las áreas de energía y sostenibilidad, biología cuantitativa y ciencias computacionales.

El director actual del ICTP es Fernando Quevedo, un físico de origen guatemalteco que se dedica a la teoría de cuerdas. Durante su periodo como director, Fernando ha tratado de impulsar la creación de centros regionales asociados al ICTP fuera de Italia y en países en desarrollo que tengan las posibilidades de hacerlo. Hace un par de años, motivados por esa visión del ICTP, un grupo de colegas propusimos que México participara con algo de ese estilo. Se logró convencer a algunas autoridades y se obtuvo apoyo por parte de la Universidad de Chiapas, básicamente gracias a la gestión y labor de Elí Santos Rodríguez, físico chiapaneco que se encargó de gestionar y organizar todo el proyecto. Actualmente existe ya un centro en Chiapas que funciona en coordinación con el ICTP y que pronto empezará a contratar nuevos investigadores para funcionar como un centro de atracción para los investigadores de la zona de Centro América, el Caribe y México (Mesoamérica). Las áreas que impulsará son, evidentemente, física y matemáticas, pero además, dado el contexto geográfico y actual de pertinencia e importancia, se desarrollarán también las áreas de energía y de medio ambiente (al menos al inicio, en un futuro espero que crecerá e involucrará muchas más áreas).

Estas líneas las escribo desde el ICTP y las escribo con mucha emoción. Es el entorno ideal para pensar que proyectos como el que tenemos en la Universidad de Colima y el de Chiapas son en realidad posibles: el ICTP es una muestra impresionante de ello.


Estrellas

diciembre 3, 2013

sirius_La vida y todo lo que hay en este planeta es consecuencia de las estrellas. No solo en este planeta, pero como nos gusta sentir que somos privilegiados y que representamos – por alguna razón – lo más importante de la naturaleza, pues digámoslo así.  Cuando digo consecuencia me refiero a que sin las estrellas no existirían los materiales para formar los planetas, ni la energía necesaria para que hubiera vida en el nuestro. Aquí digo nuestro porque no hemos encontrado vida en ningún otro, aunque en caso de existir, sería la energía de alguna o algunas estrellas la que le hubiera permitido hacerlo.

¿Qué es una estrella? Una estrella es un constante “jaloneo” entre átomos de hidrógeno. Bueno, principalmente de hidrógeno, ya que con el tiempo las estrellas van produciendo otros elementos. En el “jaloneo” participan las cuatro fuerzas de la naturaleza que conocemos: gravitacional, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. Ese “jaloneo” produce elementos químicos diferentes al hidrógeno y una cantidad inmensa de energía, parte de la cual recibimos como luz.

Veamos cómo está la cosa: El material más abundante en el universo, que no necesita de una estrella para existir, es el hidrógeno. Sus átomos son los más sencillos posibles: un protón y un electrón. El hidrógeno no está distribuido de manera uniforme en el universo y existen regiones con mucho y regiones con casi nada. En las regiones ricas en hidrógeno se forman “nubes” que poco a poco, gracias a la atracción gravitacional, se concentran en volúmenes cada vez más pequeños. Llega un momento en que son tan pequeñas que la repulsión entre los protones de los átomos ejercen una presión hacia afuera: la gravedad quiere hacer la nube más pequeña, pero la repulsión electromagnética se siente incómoda y quiere agrandarla. En ese estira y afloja ¡ganará quien pueda “jalar” más! Así muchas nubecitas se quedan nubecitas y otras tantas, que tienen una cantidad crítica de gas (masa), permiten a la gravedad ganar y la nube se sigue contrayendo. Notemos que en este proceso los átomos son sujetos de estiradas y jaladas en varias direcciones y por lo tanto están realizando movimientos rápidos y azarosos. El resultado de todo esto es que la temperatura de la nube, que no es otra cosa que el movimiento de los átomos, va aumentando conforme ésta se contrae.

Vencida la interacción electromagnética, los átomos se concentran cada vez más haciendo que sus protones se acerquen más y más aunque no quieran: la repulsión sigue estando ahí y pone resistencia, pero la gravedad de toda la nube gana y los sigue acercando. Eso sucede hasta que se logra llegar a un tamaño en el que las fuerzas nucleares “se despiertan”. Una vez que los protones casi se “tocan”, y la temperatura llega por ahí de los diez millones de grados centígrados, las fuerzas nucleares (débil y fuerte) empiezan a actuar: los protones en los núcleos de los átomos de hidrógeno (cuatro de ellos) se “fusionan” creando átomos de Helio y liberando en el proceso grandes cantidades de energía en forma de fotones, positrones y neutrinos. Los fotones liberados en ese proceso son reabsorbidos y rebotados por el gas de las capas exteriores durante cientos de miles (a veces millones) de años antes de “salir” de la estrella, para luego llegar a una de las fotoceldas solares que hemos construido, generando electricidad y así permitiéndonos presumir que usamos energía solar, que como vimos no es otra cosa que energía nuclear.

Tamaños-estrellasUna vez que se generan las reacciones nucleares tenemos una estrella. Las reacciones nucleares “detienen” el colapso gravitacional y el “estira y afloja” se compensa quedando una estrellita redondita que como dicen los cuentos y/o películas chafas: vivió feliz para siempre. Bueno, más o menos. En realidad no. El desenlace final de la pelea depende enormemente del tamaño inicial de la nube colapsada. Existen periodos en donde superficialmente pareciera que están en tregua y la estrellita brilla muy bonita y con un tamaño más o menos constante, pero eventualmente, conforme pierde cada vez más energía, la gravedad volverá a ganar y se colapsará un poco más, luego las fuerzas nucleares agarrarán un “segundo aire”, rebotará y volverá a encenderse creando elementos más pesados. Las fases y veces que esto puede ocurrir dependen crucialmente de la masa inicial de la estrella: la muerte de la estrella está dictaminada prácticamente desde el inicio. “Nuestro” Sol, por ejemplo, colapsará y tendrá un rebote que lo hará extenderse más allá de la órbita de Marte (y por supuesto ello hará que los planetas interiores, incluida “nuestra” preciosa Tierra, terminen pulverizados) para luego volver a contraerse finalmente en un objeto medianamente caliente, del tamaño aproximado de Júpiter y sin fusión nuclear. Otras estrellas son más presumidas y mueren en una tremenda explosión en la que generan una cantidad importante de elementos químicos pesados. Son estas muertes, llamadas supernovas, las que producen materiales que luego son utilizados para hacer los teclados de las computadoras en donde se escriben artículos sobre la muerte de las estrellas, entre otras cosas. Otra muerte estelar es la de convertirse en agujeros negros, pero eso ocurre solo para las estrellas obesas.


Medallas por desveladas

diciembre 2, 2013

Había dos problemas y tenían que escoger uno. Eligieron el que decía: “enviar cargamento a órbitas bajas en la Tierra con cohetes tradicionales es muy caro: $15,000 dólares por kilogramo. Si se pudiera construir una torre lo suficientemente alta, los cohetes podrían ser lanzados desde la parte superior de la misma y se reduciría el costo de envío. ¿Cuánto costaría lanzar un cargamento de 10,000 kilogramos desde torres de diferentes alturas?”

Una vez decidido el problema a resolver, pasaron las siguientes 48 horas encerrados en mi oficina de la Facultad de Ciencias (de viernes a domingo) trabajando en la solución. Tuvieron que investigar sobre diferentes tópicos como mecánica, física de cohetes, química y no sé qué más. Eran tres estudiantes y cuando empezaron a desarrollar su solución matemática al problema, fue necesario escribir un código para poder resolver las ecuaciones diferenciales. El código no salía. No proveía de soluciones razonables, algo tenía que estar mal. Ya había transcurrido un día completo y uno de ellos se quedó dormido en la tasa del baño. Los otros no tenían energía ni para poder burlarse adecuadamente y por lo tanto, desgraciadamente, no existe una fotografía.

bronceDescansaron un poco (muy poco) y de repente el programa decidió cooperar, es decir, finalmente lograron programar algo razonable. Entusiasmados empezaron a obtener resultados y analizaron los posibles casos. Conforme la computadora generaba más datos, se dieron cuenta que faltaban ya pocas horas para enviar sus resultados. Empezaron a escribir frenéticamente y preparar su reporte, que “obviamente” tenía que ser en inglés y en el formato de un artículo de investigación. Era además una regla que, para seguir formando parte de la competencia, el documento fuese enviado por correo electrónico antes de las 17:00 horas. Yo sabría si lo lograrían o no, ya que el mensaje iría con copia para mí. Me encontraba disfrutando una helada cerveza mientras checaba mi correo. El reloj decía 16:55. Nada. Una segunda mirada y eran las 16:59. Nada. Empecé a sospechar que algo andaba mal. 17:01 y llega el mensaje deseado. Unos minutos de angustia y finalmente se recibe un mensaje de los organizadores aceptando el documento. Se salvaron.

Así como ellos, otros 77 grupos alrededor del mundo enviaron en tiempo y forma sus soluciones. “Nuestro” equipo, formado por estudiantes del quinto semestre, recibió la noticia un mes después de que se habían hecho merecedores de una medalla de bronce. Estábamos contentos.

Se llama “The University Physics Competition” y es un concurso a nivel internacional para estudiantes de licenciatura. Se creó en el 2010 y la anécdota contada corresponde a la primera participación de un equipo colimense en el 2011. Primera participación y una medalla de bronce no está nada mal.

El año posterior, el 2012, el mismo equipo obtuvo una medalla de plata y además, un segundo equipo, formado por tres estudiantes de tercer semestre, obtuvo una mención honorífica. Si, tres tipos de tercer semestre. Hasta este momento son los mejores resultados para equipos de instituciones mexicanas.

En ese 2012 también hubo dos posibles problemas y cada equipo tuvo la opción de escoger uno. Resultó que escogieron diferente (todo desde luego hecho de manera independiente ya que los dos grupos no debían, bajo ninguna circunstancia, interaccionar). El problema elegido por el equipo ganador de medalla de plata consistió en lo siguiente: “Mercurio y la Luna no tienen volcanes activos en la actualidad, mientras que la Tierra y Venus sí. Esto se debe en gran medida a que tanto la Tierra como Venus son planetas (objetos) más grandes y por ende sus interiores no se han enfriado tanto desde la formación del sistema solar. Los astrónomos han descubierto recientemente una población de planetas extrasolares llamados súper-Tierras, mundos con masas varias veces mayores a la de la Tierra. ¿Cómo variaría con el tiempo el nivel de actividad volcánica de planetas parecidos a la Tierra con masas que varían de la mitad a tres veces el tamaño de la Tierra?” El equipo que obtuvo la mención honorífica trabajó en el segundo problema que decía: “en el año 2000, la Federación Internacional de Tenis de Mesa (ping pon) cambió el diámetro de la pelota oficial de 38 a 40 milímetros. El propósito fue incrementar los efectos de la resistencia del aire para que el juego se hiciera más lento, y por ende fuese más divertido como deporte televisado. Si el diámetro fuera incrementado aún más, ¿ayudaría a que el deporte fuese incluso mejor como espectáculo televisivo? ¿Cuál sería el mejor diámetro para la pelota tal que el juego fuese lo más divertido posible para el espectador?”

Este tipo de problemas requieren no solo conocimientos generales de varias disciplinas, sino también (y quizá más importante) la habilidad de diseñar posibles soluciones y modelos que permitan investigar diferentes escenarios. Mucha creatividad acompañada de conocimiento técnico y analítico.

Mientras ustedes leen estas líneas, en caso de que las estén leyendo el día de su publicación, los tres individuos (ahora en quinto semestre) están atacando, disfrutando, saboreando y soñando con el problema elegido de esta edición 2013 del concurso. Afortunadamente no están solos: otro equipo se les ha unido en la competencia y, para hacerlo más sabroso, es un equipo de tres mujeres (dos de tercer semestre y una de quito).  Luego les cuento cómo les fue.