Viendo el Sol y los rayos cósmicos

septiembre 11, 2014

borexinoHabía comentado que para poder “ver” el centro de una estrella, es necesario detectar los neutrinos producidos en su interior. Si (como ejemplo) hablamos de la estrella que tenemos más cerca, el Sol, en su interior se producen constantemente una serie de reacciones nucleares que generan la energía que nos mantiene aquí. Una de esas reacciones se llama “protón-protón,” y es la que genera, en forma de de fotones (luz) y neutrinos, casi toda la energía del Sol. Los fotones pueden tardar cientos de miles de años para “escapar” de la estrella, ya que son absorbidos, emitidos, reabsorbidos, re-emitidos, y así sucesivamente un montón de veces (decimos que la estrella es “opaca” a los fotones), mientras que los neutrinos escapan inmediatamente: en el caso del Sol llegan a la Tierra en aproximadamente 8 minutos.

Supongamos por el momento que, en promedio, los fotones del Sol tardan en “salir” cien mil años. Entonces, cuando nosotros los vemos en la Tierra, si los analizamos con cuidado, podríamos esperar que nos dieran información de cómo era el interior del Sol hace alrededor de cien mil años. Por otro lado, si logramos detectar (ver) y analizar los neutrinos emitidos, quizá podremos obtener información de cómo era el interior del Sol hace ¡tan solo ocho minutos!

vesselinstall-borexinoApenas esta semana, el laboratorio italiano Gran Sasso, que tiene un detector de neutrinos llamado “Borexino,” anunció que lograron hacer precisamente eso: medir, en tiempo real, la energía del Sol. Además encontraron que, comparando los valores deducidos por la luz (los fotones de hace cien mil años), la energía producida en el centro del Sol es la misma hoy que hace cien mil años, lo que da una comprobación directa de que el Sol, nuestra estrella, se encuentra en una etapa de vida con una gran estabilidad. El experimento es resultado de colaboraciones entre varios países europeos (Italia, Alemania, Francia y Polonia), Estados Unidos de América y Rusia, y se tiene contemplado que seguirá tomando datos por al menos cuatro años más. Los resultados que obtendrán, seguramente serán de mucha utilidad e importancia para la física de partículas y la astrofísica.

2014_08_24_LanzamientoEn otras noticias, fue muy agradable enterarnos de que el 24 de agosto se lanzó el telescopio sub-orbital EUSO-Balloon, que es el primer prototipo completo de un futuro observatorio espacial llamado JEM-EUSO, que observará rayos cósmicos ultra energéticos.

En el espacio exterior existen procesos que generan partículas como por ejemplo: protones. Después de ser generadas (por ejemplo en explosiones de estrellas) viajan por el universo y pueden interaccionar con otras o con campos magnéticos generados por otras estrellas o galaxias o cúmulos de galaxias o cosas que aún no conocemos. En su camino pueden también cruzarse con el pedazo de materia que habitamos y llamamos Tierra. Cuando eso sucede, al ingresar a la atmósfera, inmediatamente colisionan con las partículas que forman los núcleos de los átomos de los que están formados los gases, y generan una cascada de colisiones que eventualmente llega a la superficie y se absorben en el agua, piedra, cerebro, o etcétera que se encuentre en el camino. Esto ha estado sucediendo todo el tiempo.

Detectar y estudiar esos “rayos cósmicos” puede enseñarnos sobre el universo, ya que fueron producidos en algún lado (que quizá podamos averiguar con su estudio), fueron acelerados por algún sistema (que quizá podamos averiguar con su estudio), pueden tener energías que no seamos capaces de producir en la Tierra y ello nos permita explorar fenómenos nuevos, y un largo etcétera. Lo interesante de este observatorio es que se espera que eventualmente brinde información sobre rayos cósmicos ultra energéticos. Resulta que se ha logrado observar la existencia de rayos cósmicos tan energéticos que no podemos aún entender cómo logaron obtener tanta energía. Dado lo que sabemos acerca de los objetos que existen en el espacio, uno espera que exista un límite de energía posible de producción y/o aceleración de los rayos cósmicos, sin embargo se ha logrado observar algunos que desafían esos límites, por lo que resulta sumamente interesante e importante obtener más información sobre ellos y determinar qué es lo que está sucediendo.

DSCF5155Otro aspecto que lo hace muy interesante para nosotros es que en este experimento existe participación mexicana. El Dr. Gustavo Medina Tanco, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, junto con colegas y estudiantes de varias instituciones (los institutos de Geofísica e Ingeniería, y el CCADET de la UNAM, la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla y la Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo), ha participado de manera directa en la creación del EUSO-BAlloon, construido en los últimos tres años por una colaboración entre Alemania, Corea del Sur, España, Francia, Italia, Japón, México, Polonia y Estados Unidos de América, todo bajo la coordinación de la agencia espacial francesa CNES. Va una felicitación para ellos y el deseo de que sigan teniendo buenos resultados en el futuro de su colaboración.


Impresiones y expectativas

julio 21, 2014

Desde que llegué fue impresionante. No era la primera vez que me encontraba en un lugar así, pero sí la primera vez que lo veía con una expectativa muy particular. Estar en medio de toda esa infraestructura científica puede ser abrumadoramente inspirador. Al verlo se entiende claramente el por qué del desarrollo de esos países, en este caso el de Japón.

Durante mi visita discutimos los pasos a seguir en la creación del grupo colimense que se inIMG_8626 al KEK. Hasta ese momento la discusión se había centrado en los aspectos generales a nivel administrativo. El director del Instituto de estudios de partículas y nucleares del KEK visitó en dos ocasiones nuestra Universidad para preparar y firmar los convenios necesarios. Ahora era turno de visitar los diferentes grupos y valorar nuestra participación. Me reuní con investigadores de todos los experimentos para compartir ideas y determinar intereses.

La mayoría de ellos no sabía de nuestras intenciones. Como dije antes, todo había sido manejado a nivel administrativo. Al enterarse de que estábamos ahí para considerar la creación de un nuevo grupo experimental, absolutamente todos los investigadores con los que hablé – de diferentes áreas y enfocados en diferentes experimentos – se mostraron interesados y sugerían que “los escogiéramos.”

Desde luego surgieron infinidad de preguntas e inquietudes. ¿Quiénes formarán el grupo? ¿En qué podrán contribuir al experimento? ¿Cómo piensan conseguir recursos? ¿Dónde está Colima? ¿Por qué se fijaron en el KEK?

Las preguntas más relevantes, que por ende nos entretuvieron más tiempo, fueron las relacionadas a los recursos humanos y financieros. En el caso de Colima la idea es generar un grupo nuevo. Adquirir recursos humanos nuevos que formen ese grupo y trabajen en el KEK. El mismo KEK participará en el proceso de selección de los candidatos. Cuando se les explicó esto (a los investigadores, las autoridades ya lo sabían) todos se entusiasmaIMG_8592ron y se sorprendieron gratamente. Empezaron a preguntar que si era necesario que hablaran español, que fueran mexicanos, que si esto, que si el otro. Una vez que se enteraron de los detalles vino el interés por Colima y México. ¿Cómo es Colima? ¿Dónde está? ¿Cómo es la Universidad? ¿Cuántos investigadores tiene? ¿En qué áreas? ¿Cuántos estudiantes? ¿Tienen laboratorios? ¿Cómo es la ciudad? ¿Es segura? ¿Cómo se viaja a Japón? ¿Hay vuelos directos?

Como podrán imaginar, se dieron conversaciones muy interesantes y de mucho detalle. Traté de explicar un poco sobre cómo son las universidades mexicanas y en particular el contexto de la Universidad de Colima. Intenté hacer una descripción del estado de Colima y sus municipios. Hablé de cómo se vive, un poco de su historia, de lo impactante de su geografía. La mayor parte del tiempo hablé, desde luego, de la Universidad y en particular de la facultad de ciencias. Hablé de cómo esa facultad ha funcionado en los últimos 10 años y cómo ha generado un grupo de investigación muy fuerte a través de la incorporación de investigadores por medio de concursos internacionales abiertos. Hablé de las carreras de física y matemáticas y el enfoque que se les ha dado. Hablé de cómo un gran porcentaje de los egresados se encuentran realizando doctorados en universidades extranjeras financiados por esas mismas instituciones. Aprovechando todo eso concluí comentándoles que precisamente ese desarrollo es el que había llevado a que propusiéramos la creación de un grupo experimental de primera, algo difícil de hacer sin infraestructura de primer nivel, en colaboración con un laboratorio como el KEK.

Para no cansarlos con demasiados detalles, comentaré solo un par de cosas que salieron en las conversaciones, que de alguna manera, reflejan expectativas culturales de los dos lados. Por mi parte, una de mis preocupaciones consistía en asegurar que los procedimientos serían transparentes y basados en calidad académica. De alguna manera yo suponía constantemente que ellos tendrían la idea de que en México generalmente no se hace así y repetí, de muchas maneras, que ello sería indispensable para nosotros. Insistí que precisamente por ello es que nosotros buscamos que el mismo KEK estuviese involucrado en el proceso de contratación: eso lo legitimaría. En realidad no estoy seguro de cuál haya sido la idea previa, en caso de haber existido, que ellos tuvieran sobre México y sus procesos académicos, pero con la confianza del “sake,” uno de ellos se animó a decirme “me parece que no eres un mexicano típico.” No supe qué responder. No me gustó el comentario y al mismo tiempo creo que sentí que lo entendía. El percibió la ambigüedad en mi reacción (corporal, porque no pude decirle nada de inmediato) y se disculpó. Le dije que no se preocupara.

Ateneo-Grand-Splendid-Modern-BookstoreOtro ejemplo “simpático” consistió en mi descripción de Colima. Insistí varias veces en que es un lugar pequeño, geográfica y poblacionalmente, y que eso es bueno. Ante mi insistencia sobre el tema, uno de ellos me pregunta, con cierta preocupación, “pero, ¿qué tan pequeño es? Le contesto que la capital, de manera conurbada con otro municipio, tiene alrededor de 300,000 habitantes, a lo que inmediatamente comentó, aseverando: “¡Ah!, entonces no es tan pequeña; con esa población seguro cuenta con buenas librerías.”


Radiación de cuerpo negro (parte 1)

febrero 2, 2014

¿Cómo sabemos de qué están hechas las estrellas? Durante muchos años los seres humanos observaron el cielo con sus planetas y estrellas. Durante muchos años eso era lo único que podían ver. Sus observaciones permitieron encontrar patrones en los movimientos celestes y eso ayudó a que eventualmente entendieran el movimiento de nuestro planeta en el sistema solar. Esas observaciones ayudaron a Kepler a describir el movimiento de Marte (y de los otros planetas) con una órbita elíptica en términos de las famosas leyes de Kepler. Esas observaciones, y las leyes de Kepler, ayudaron a confirmar el poder y la utilidad de las leyes de la dinámica, así como de la teoría de la gravedad, ambas de Newton. Gracias en gran medida a esas observaciones nació la ciencia.

Aparte de los movimientos se observaban otras dos cosas en las estrellas: su brillo y su color. Es decir, se tenía una descripción de qué tan brillante con respecto a, digamos el sol, eran las estrellas que se podían ver, y luego se decía que algunas se ven rojas, otras azules, etcétera. Pero eso era todo. No se sabía nada más acerca de ellas. Ni de sus orígenes, ni sus diferencias, ni de qué eran en realidad. No siempre fue claro que el sol es una estrella, por ejemplo.

hot_metalPasaron siglos y a principios del siglo XX la física estaba metida en tratar de entender algunos fenómenos que parecían contradecir las teorías existentes en esos días. Uno de esos fenómenos/problemitas consistía en describir la radiación (luz) que emiten los cuerpos calientes. Es probable que alguna vez hayas calentado (o visto a alguien hacerlo) un trozo de carbón o de metal. Seguramente habrás notado que conforme el carbón se calienta éste cambia de color (y lo mismo para el metal).

La física describe la radiación – la emisión y absorción de ondas electromagnéticas (luz) – a través de la teoría electromagnética, formulada por Maxwell en el siglo XIX. Por lo tanto los físicos de principios del siglo XX deberían de poder explicar por qué y cómo cambian los colores del carbón conforme se calienta.

Para cuantificar el fenómeno de manera precisa lo que se hace es lo siguiente: Se toma un objeto negro (negro significa que no emite – o casi no emite – radiación) con una cavidad interna y se le hace un orificio. Se cubre el orificio de tal manera que nada (radiación) puede salir. Se le coloca en un horno y se le transmite calor hasta que adquiera una temperatura determinada (hasta que esté en “equilibrio térmico”). Una vez logrado esto, se destapa el orificio y se deja que salga la radiación, la cual es recibida por un espectrómetro que identifica la intensidad de la radiación para un cierto rango de frecuencias, en otras palabras, el espectrómetro es un aparato, que ya existía en esa época, que nos dice cuanta luz (intensidad) se recibe de cada color (frecuencia). Se registran los datos en una gráfica en la que el eje horizontal corresponde a la frecuencia y el eje vertical a la cantidad de luz recibida. Esto fue el experimento. Lo recabado es lo que sucede, independientemente de si lo entendemos o no: es lo que es.

Gráfico_de_un_cuerpo_negro¿Qué se observa? Se obtiene que casi no hay radiación para frecuencias muy bajas. Conforme la frecuencia va incrementando, lo hace también la intensidad hasta llegar a una frecuencia particular (característica del material) en la que la intensidad llega a un máximo – el color que vemos si es visible. Posteriormente, conforme la frecuencia sigue avanzando, la intensidad comienza a disminuir rápidamente hasta llegar a cero para frecuencias muy altas. La forma precisa de la variación de la intensidad en función de la frecuencia es lo que la teoría debe de proveer.

¿Qué nos provee la teoría? Utilizando el electromagnetismo y las ideas de la época acerca de la materia (la teoría), tratamos de predecir/reproducir, según sea el caso, los resultados obtenidos por el experimento: predecimos si aún no conocemos los resultados, reproducimos si ya los conocemos. Los físicos de la época hicieron ambas cosas (experimento y cálculo). Al finalizar los cálculos matemáticos comparamos (compararon) y ¡oh sorpresa! No le damos ni cerquita. La teoría electromagnética predice que la cantidad de luz emitida debe crecer conforme crece la frecuencia ¡de manera indefinida!, ¡para siempre! – entre más frecuencia, más intensidad. De hecho, tomando los resultados matemáticos “al chile”, se llega a la conclusión de que si pudiéramos medir frecuencias infinitamente grandes, la radiación emitida sería infinita. Obviamente una tontería. El experimento muestra algo distinto, por supuesto, y la teoría queda en ridículo.

El problema, llamado catástrofe ultravioleta, era importante. Efectivamente invalidaba las ideas sobre la materia y posiblemente aspectos del electromagnetismo, que sin embargo, era una teoría que funcionaba maravillosamente para todo lo demás. Era una de las teorías más comprobadas y consistentes que se habían logrado realizar. Entonces pues, un verdadero desastre.

planckNo hay mejor época para dedicarse a la ciencia que cuando hay crisis y “desastres” como los que acabamos de describir. Max Planck, físico alemán, fue quien empezó a resolver el desastre. Propuso la “cuantización” de la energía para poder explicar los resultados experimentales. Importante señalar que la solución utiliza la teoría de Maxwell ¡intacta! El electromagnetismo no era el problema, aparentemente. Se empezaba a gestar la mecánica cuántica.


¿Para qué sirven sus publicaciones? ¿Por qué mejor no se ponen a hacer algo que “de verdad” sirva?

enero 1, 2014

En el intento por describir  la importancia de la ciencia básica y su indispensable necesidad de ser financiada, la mayoría hemos escuchado y mencionado varios argumentos. Es típico decir que la investigación básica (teórica) ha generado una cantidad inmensa de conocimiento, que ha permitido inventar y generar tecnologías que utilizamos diariamente casi sin darnos cuenta. Esto no representa de ninguna manera la única aportación de la ciencia básica, pero siempre se menciona – y con razón: sin ciencia básica, no habría nada.

frase-el-cientifico-no-estudia-la-naturaleza-por-la-utilidad-que-le-pueda-reportar-la-estudia-por-el-henri-poincare-126291Algo que se nos olvida mencionar (a muchos), es que todos esos avances y repercusiones en el mundo tecnológico, han sucedido gracias a una sólida y organizada estructura de ciencia experimental básica y aplicada. Estructura que vive a la par de la ciencia básica teórica y que goza de la misma dignidad (si no es que más) y consideración. La ciencia de primer nivel se ha hecho en lugares donde existen las dos estructuras, ciencia teórica y ciencia experimental (por teóricca no me refiero a cuestiones de opinión ni de discurso, en la ciencia la palabra “teoría” significa el entendimiento comprobado y sustentado por medio de evidencias, que permite explicar y predecir).

Es fácil decirle a las autoridades que el sistema de posicionamiento global (GPS) no funcionaría sin la Relatividad General. Esto es una verdad absoluta, no se miente. Sin embargo dicho así no tiene ningún sentido. Para poder generarlo fueron necesarias tanto la Relatividad General como una enorme cantidad de desarrollo tecnológico, que va desde poder poner satélites en órbita, generar la electrónica adecuada, desarrollar materiales para los dispositivos, entro otros. Es fácil también decir que una gran cantidad de aparatitos electrónicos funcionan gracias a que se desarrolló la mecánica cuántica. Por supuesto que es verdad, y al igual que el GPS, para que vieran la luz, se requirió de investigación experimental – básica y aplicada – de primer orden y con muchas vertientes.

Creo que debemos de ser más honestos y cuidadosos cuando tratemos de explicar y justificar (porque además es nuestra obligación) la necesidad de que un país como el nuestro apoye la ciencia básica, teórica y experimental, lo cual estoy completamente convencido de que es imperante y urgente (bueno, si queremos mejorar, si no, no es necesario). Tenemos que tener cuidado cuando ponemos esos ejemplos simplones, ya que alguien mínimamente interesado podría preguntarnos qué contribuciones de ciencia básica hecha en México en los últimos 50 años, por ejemplo en física, han repercutido en algún aparatito.

Me parece conveniente que pensáramos cuidadosamente en emitir una explicación más fiel a nuestra realidad y que a la vez, pusiéramos un empeño decidido en impulsar, a través de todos los medios a nuestro alcance, el desarrollo de una ciencia más completa. Una ciencia que incluya todos los aspectos y que apoye todas las vertientes, de manera organizada y evaluando su relevancia de manera cuidadosa y honesta.

pasteurEn nuestro país existe un poco de ciencia básica teórica (poca y mal financiada, pero existe), muuuy poco de ciencia aplicada experimental (sin apoyo real ni decidido, casi siempre a medias y con exigencias de “impacto” inmediato y “visible”), pero casi nada de ciencia básica experimental. Para darnos una idea de lo que nos perdemos: es ahí, en la ciencia básica experimental, donde “se inventan” los nuevos aparatos y tecnologías que posteriormente permitirán a las demás disciplinas construir sus laboratorios. Antes de tener microscopios electrónicos, computadoras, equipos de resonancia magnética, etc.  (es decir, todo lo que se puede comprar ya construido), alguien tuvo que inventarlos. Alguien tuvo que necesitarlos. ¿Para qué? Seguramente para tratar de entender las propiedades más basicas de la materia, para investigar qué tipo de cosas nos llegan desde el Sol, para intentar “ver” y “explorar” la naturaleza donde nunca nadie lo haya hecho. Para ese tipo de cosas se ha tenido que inventar una gran cantidad de tecnología. Con lo que se descubre se entiende mejor a la naturaleza y eso nos permite a la vez seguir mejorando los inventos. Luego nos damos cuenta de que algunas de esas tecnologías pueden usarse con otros fines (estudiar la sangre, mejorar el concreto, los alimentos, etc.). Es un proceso rico y complejo en el que participan muchos actores. Mientras no contemos con una infraestructura robusta, que incorpore todos esos actores, será difícil contribuir de manera significativa como país.

También por eso es necesario pensar un poquito (ya con esta información) antes de decirle a los pocos investigadores de nuestro país: “Deberían ponerse a trabajar en proyectos que “de verdad” sirvan. Proyectos que “resuelvan” los problemas actuales, y no anden con sus abstracciones raras.” Como hemos visto, no se trata de que un científico decida o no dedicarse a tal o cual problema. Para tener un impacto “visible” se requiere de una infraestructura con todos los elementos, desde el más básico hasta el más aplicado. La razón por la cual en este momento tenemos un poco más desarrollada la ciencia básica teórica tiene una explicación muy sencilla: es la más barata. Es la que sí puede sobrevivir a pesar de politicas cambiantes y burocracias empedernidas. Es la que podemos hacer a pesar de la situación en la que nos encontramos. Necesitamos cambiar esa situación ya.


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.


Recuerdos

julio 13, 2013

Recuerdo que hace alrededor de diez años fuimos anfitriones del taller de la división de física de partículas de la Sociedad Mexicana de Física. En aquel momento la facultad de ciencias de la Universidad de Colima estaba prácticamente estrenando los programas de física y matemáticas (licenciaturas) y la comunidad nacional visitó para conocer y apoyar el incipiente grupo. El taller, consistió en una serie de conferencias y actividades relacionadas con la física de partículas realizada en el país y de los resultados más importantes de le época.

Recuerdo que en aquel momento el Gran Colisionados de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés) del CERN estaba en plena construcción – tenía ya varios años en ese proceso – y casi todos los participantes discutíamos sobre los posibles resultados que ese colisionador podría obtener. Recordemos que los planes para construir dicho colisionador comenzaron décadas antes y requirió una impresionante cantidad de desarrollo tecnológico para poder concebirlo: no existían los cables que pudieran soportar las corrientes necesarias durante los tiempos necesarios, no existían los imanes para generar los campos magnéticos necesarios, nadie sabía cómo mantener el vacío requerido en el conducto de 27 km de longitud, no existían los sistemas de refrigeración necesarios para poder mantener la temperatura requerida para todos los imanes superconductores (temperatura menor a la que existe en el espacio exterior), no existían ni el software ni el hardware ni la electrónica necesaria para registrar y canalizar toda la información con la rapidez que se generaría en las colisiones, etcétera, etcétera. Todo eso tuvo que ser inventado/resuelto en los años posteriores durante un largo proceso de investigación y desarrollo (previo a la construcción, y en algunos casos ¡durante la construcción!) y como hemos visto y comentado en este espacio, el LHC ya empezó a dar resultados impactantes. Cabe mencionar que ninguna institución mexicana participó en la construcción del LHC. Las colaboraciones mexicanas que participan en el LHC entraron en etapas posteriores contribuyendo por un lado en la construcción de una parte del detector (no del colisionador) de ALICE, uno de los laboratorios creados sobre el LHC, y por otro lado principalmente en el análisis de los datos recabados (en lo que siguen participando).

Recuerdo también que durante el taller que organizamos nos visitó Clemens Heusch de la Universidad de California (Santa Cruz). Clemens – quien por cierto se la pasó coqueteando con mi novia (ahora esposa) durante todas las actividades sociales del evento – vino a presentar las ideas preliminares del grupo de científicos que ya estaban trabajando en el diseño y planeación del experimento “posterior” al LHC y al que llamaron el Colisionador Lineal Internacional (ILC por sus siglas en inglés). Ese futuro colisionador, si algún día llegara a concretarse, tendría el propósito de estudiar a detalle y de manera muy precisa las propiedades más finas de las partículas que descubriera el LHC. Recuerden que el LHC todavía no estaba terminado y este cuate ya venía a platicar de un posible colisionador que funcionara después del LHC (él tenía alrededor de 60 años en ese momento, ¡sabía que probablemente él no lo vería!). No solo vino a presentar la idea y avances que ya tenían, sino también a invitar a que si alguna institución o grupo experimental mexicano estuviera interesado en participar, pos que le entrara.

ILC_SchemeTDRRecuerdo muy bien que con la ingenuidad del momento (acababa de regresar al país) pensé que un montón de grupos brincarían a la posibilidad de involucrarse en una empresa de esa magnitud, sobre todo ante la oportunidad de involucrarse desde las fases iniciales. Pronto me di cuenta de que la realidad era distinta. Nadie mostró el mínimo interés: no era en lo que estaban trabajando, nadie sabía si efectivamente algún día se concretaría, en caso de que funcionara representaría tener resultados a largo plazo, entrarle significaría obtener recursos para investigación y desarrollo por parte de las agencias públicas que normalmente no contemplan proyectos de gran envergadura ni de largo plazo, y un largo etcétera. Y claro, no faltaron tampoco comentarios ¿típicos? como (con una sonrisita irónica en la expresión) “todavía ni acaban el LHC y éstos ya están pensando en otro”, “seguro y ni conseguirán el dinero”, “no puede uno arriesgarse, falta mucho para ver si algo así puede ser concebido” y otro largo etcétera.

Recuerdo todo esto, o más bien recordé todo esto recientemente, porque ahora que se descubrió el Higgs en el LHC ya se está decidiendo dónde se construirá el ILC. Hace unos días salió el primer reporte técnico que contiene muchas de las especificaciones y resultados obtenidos durante los estudios de investigación y desarrollo para el ILC, realizados precisamente en los últimos 10 años. Hay alrededor de 150 instituciones participantes y todo parece indicar que se construirá en Japón, en donde por cierto hay dos lugares que están compitiendo por ser la sede. Cuando escribo estas líneas me encuentro precisamente en un congreso en Japón y es verdaderamente interesante ver los principales periódicos del país con las primeras planas llenas de reportajes y comentarios sobre el ILC. No puedo evitar la imagen en mi mente de que algún día pudiera ver algo similar en mi país y desgraciadamente tampoco puedo evitar sentirme ingenuo. Veremos qué pasa.


¿Dimensiones extras?

mayo 27, 2013

El resultado científico más impactante y trascendente del año pasado fue el descubrimiento del Higgs. Como platicamos hace algunas semanas el Higgs finalmente cayó en las redes y ahora sabemos que si existe. Se buscó durante alrededor de 40 años y para encontrarlo se tuvieron que diseñar y construir aceleradores, colisionadores y detectores de partículas. Esos laboratorios y equipos, sin embargo, no fueron construidos solo para buscar al Higgs, sino que fueron construidos para tratar de descubrir más cosas acerca de la naturaleza.

La búsqueda de conocimiento y el intento de entendimiento de la naturaleza (es decir, de todo) representan unas de las características intrínsecas del ser humano. Buscar y explorar es parte de la misma naturaleza, quien a través de nosotros, es decir, a través de sí misma, se auto-explora e investiga. Y luego resulta también que desde que hacemos ciencia nos hemos dado cuenta de que esas búsquedas casi siempre resultan en ideas y conocimientos que luego pueden ser aplicados en otras áreas y en particular en cuestiones de absoluta practicidad. Ejemplos concretos de ello, relacionados precisamente con los aceleradores, colisionadores y detectores son: el internet – inventado en el CERN – el tratamiento de cáncer con aceleradores de hadrones, el desarrollo de técnicas de imagen en 3D para explorar el cuerpo humano, y un largo etcétera.

accelerator2Una de las cosas interesantes de la forma en que ésto funciona es que, al contrario de lo que podríamos imaginar, las fases iniciales de desarrollo y planeación de este tipo de proyectos de investigación no contemplan la resolución de los problemas prácticos que eventualmente terminan resolviendo. Es decir, cuando se planeaba la construcción del LHC, por ejemplo, no se pensaba en cómo diseñarlo para que pudiera resolver el problema de matar tumores cancerígenos en el interior del cerebro humano. Resulta que la tecnología desarrollada para llevar a cabo el programa de exploración científica del LHC puede ser utilizada y aplicada a otras cosas que conforme avanza el tiempo van surgiendo: ¡es en realidad maravilloso! Y bueno, si no era eso lo que se buscaba, entonces ¿qué se buscaba? ¿A poco lo construyeron solo para buscar el Higgs?

No. El Higgs fue uno de los muchos motivos. Buscamos y esperamos muchas otras cosas que den pistas sobre aspectos muy profundos de la naturaleza. El Higgs ha permitido verificar que la idea que teníamos sobre cómo se genera la masa es correcta, sin embargo quedan aún muchas preguntas y misterios sin resolver sobre ese problema. Por ejemplo, sabemos que existen 12 partículas que conforman la materia que nos conforma a nosotros y todo lo visible en el universo. Una de ellas, quizás la más familiar es el electrón. Otra de ellas, de las últimas en ser descubiertas (1994) es una partícula con el nombre poco amigable de quark top. Al descubrir el Higgs hemos entendido cómo es que las partículas adquieren su masa – por ejemplo estas dos partículas – sin embargo la masa del electrón es una millonésima del tamaño de la masa del top y no tenemos ni idea del porqué (bueno, si tenemos ideas, pero aún no sabemos).

escherOtro problema muy interesante es el de la materia oscura: Existe materia en el universo que no interacciona con la luz y que por lo tanto no la podemos ver. La enorme capacidad lírica de los físicos hace que entonces le llamemos materia oscura. Esta materia interacciona gravitacionalmente y es probable, aunque todavía no sabemos, que interaccione también a través de la llamada fuerza nuclear débil. No sabemos de qué está hecha. Sabemos que no está hecha de las 12 partículas conocidas, pero eso es todo. ¿Ideas? Un montón, pero aún no sabemos cuál – si es que alguna – es la correcta. Otro problema cotorrón: el Big Bang es la teoría que nos describe el origen y evolución del universo. Uno de los descubrimientos más impactantes hecho por los seres humanos es que el universo se está expandiendo: cada vez es más grande – o si prefieren – cada vez fue más pequeño. Hubo un momento en que era tan pequeño que la densidad de energía (cantidad de energía contenida por unidad de volumen) y la temperatura eran inmensamente altas, con valores que nunca hemos experimentado aquí en la Tierra (hasta ahora con el LHC). Al no haber experimentado con esos valores, no podemos estar seguros de que nuestra teoría sea válida en esa etapa de la evolución. De hecho sabemos que a esas escalas de tiempo y tamaño de nuestro universo tenemos que mejorar nuestras teorías, ya que en este momento aún no sabemos cómo reconciliar la interacción gravitacional con las otras interacciones (electromagnética, nuclear débil y fuerte) a nivel cuántico.

fluxUna de las ideas más recientes – relacionada con el problema precisamente de entender a nivel microscópico a la gravedad – contempla la posibilidad de que existan más de las 4 dimensiones que hemos verificado. Obviamente si hay una teoría o modelo que sugiera la existencia de más de 4 dimensiones, la pregunta más interesante es: ¿Cómo lo verifico? ¿Cómo puedo verlas? ¿Cómo son?

El LHC tiene el potencial de explorar y descubrir aspectos de la naturaleza que quizás den pistas y/o confirmaciones sobre las ideas que hemos generado para tratar de dar solución a este tipo de problemas. Muy probablemente también (o más bien) nos enseñe que nuestras ideas y especulaciones actuales son cortas y que existen más fenómenos de los que nos hemos podido imaginar.