¿De qué está formado el cuerpo humano?

Lo primero que nos viene a la mente son los átomos. 

Podemos empezar diciendo que nuestro cuerpo está formado por átomos.

Los átomos y el vacío

Nuestros cuerpo está formado básicamente por cuatro tipos de átomos: hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno.

Los átomos están formados por los electrones. Los electrones se encuentran alrededor del núcleo. 

Un núcleo está formado por protones y neutrones. Un protón está formado por cuatro quarks, un neutrón está formado por dos quarks. Los quarks están undos por un «pegamento»: los gluones.

Pero... nos olvidamos de un aspecto mucho más importante: la nada.

De lejos, el mayor constituyente de ti es la nada, el vacío.

Veamos: el átomo más simple de nuestro cuerpo: el átomo de hidrógeno. 

Este átomo tiene un núcleo, y a su alrededor hay un electrón. Entre el núcleo y el electrón hay grandes cantidades de nada. El átomo de hidrógeno es un 99,9999999999996% de espacio vacío.

Si el átomo de hidrógeno tuviera el tamaño de la Tierra el núcleo tendría unos 200 metros de diámetro y el resto sería todo espacio vacío: el núcleo sería como el tamaño de un colegio nacional... ¡nada más!, ¿y el resto? El resto sería espacio vacío.

Si tu peso fuera de 70 kilos el número de átomos en tu cuerpo sería de 7.000 cuatrillones (se escribe un 7 seguido de 27 ceros).

Y aún así el 99% de tu peso estaría compuesto por solo seis clases de átomos: tenemos 65% de oxígeno, 18% de carbono y 10,2% de hidrógeno.

Podemos añadir una pequeña cantidad de nitrógeno (3,1%), una pizca de calcio para esos huesos (1,6%), y algo de fósforo (1,2%).

Agregamos 0,25% de potasio y sulfuro y porcentajes más ínfimos de sodio, magnesio y cloro, y ya llegamos al 99,95%.

La historia de nuestros átomos

Cada átomo en ti vino de otra parte. 

Los átomos de tu cuerpo se reemplazan constantemente en diferentes ritmos. Algunos permanecen horas, otros años. Pero al cabo de 10 años la mayoría ya han sido sustituidos.

Y solo hay dos formas en que los átomos pueden entrar a tu cuerpo: a) a través del aire que respiras, y b) de la comida y bebidas que consumes.

En otras palabras: los átomos que llegaron a tu cuerpo vienen del aire, las plantas, los animales y los minerales.

Si pudiéramos seguir la trayectoria de un átomo a través de la historia, este habría estado incorporado muchas veces en otros animales y plantas. De hecho, tus átomos han estado en todo tipo de vida, desde árboles hasta el césped, perros e insectos, dinosaurios y bacterias, hasta personajes históricos.

Con la excepción de algunos átomos producidos por la desintegración radioactiva, cada átomo de tu cuerpo existía cuando la Tierra se formó hace 4.500 millones de año.

Pero, si tus átomos ya existían cuando se formó la Tierra, ¿de dónde vienes?

El Sistema Solar se formó a partir de gas y polvo espaciales que, a su vez, solo podrían haber tenido dos fuentes.

El primero de ellos es, efectivamente, el Big Bang de hace unos 13.800 millones de años, responsable de la producción de hidrógeno.

El resto de los átomos se produjeron en estrellas, que luego explotaron en vastas convulsiones cósmicas conocidas como supernovas.

Con información de BBC Mundo

¿A qué velocidad viaja la electricidad por el cable?

Como ya sabrás, la luz viaja muy rápido, aproximadamente a 299.792.458 metros por segundo, pero claro, ésta velocidad sólo se alcanza a través del vacío o lo que es lo mismo, el espacio, y nuestro planeta está completamente formado por materia, incluido el aire, por lo que nunca llega a darse este caso.

Pero ¿te has preguntado alguna vez a cuánta velocidad viaja la electricidad dentro de un cable como los que nos suministran la corriente a diario? Te adelantamos que la respuesta, comparada con la velocidad de la luz es casi ridícula y seguro que te va a dejar anonadado.

Para responder a esta pregunta debemos ampliar nuestra lupa y viajar al nivel subatómico. El término Átomo es una palabra que pertenece al griego antiguo y quiere decir «indivisible», aunque gracias a los descubrimientos hechos a lo largo de los siglos XIX y XX sabemos que no es así, pues el átomo se divide en distintas unidades como son los neutrones, sin carga eléctrica; los protones, con carga positiva y los electrones, con carga negativa. Estos últimos son lo que nos interesan en esta cuestión y sí que son indivisibles, al menos para la ciencia actual, y tienen un tamaño tan pequeño que es imposible de determinar.

La energía que se produce durante el desplazamiento de los electrones a través del cable es la que genera la electricidad pero sorprendentemente la velocidad que adquieren dichos electrones en un cable de cobre como los que recorren nuestra casa es menor a 1 milímetro por segundo. Para establecer una comparativa, es menor que la velocidad a la que se desplaza un caracol.

Esto es sorprendente principalmente porque cuando pulsamos cualquiera de los interruptores la luz se enciende automáticamente y los cables que recorren nuestras casas suelen ser considerablemente largos.

Pues bien, para entender el porqué de ese encendido automático debemos visualizar un pequeño tubo completamente relleno de canicas del mismo tamaño que su diámetro, ya que los electrones se sitúan en el cable de una manera parecida y en un tamaño casi infinitamente grande.

Si introdujéramos una canica más por un extremo del tubo podríamos observar que, por muy largo que éste sea, la canica que se encuentre en el otro extremo va a salir. Y es que así es el comportamiento de los electrones dentro del cable: uno sólo no recorre todo el cable, si no que al aparecer uno nuevo todos los demás se desplazan liberando el último, por lo que la velocidad de la corriente en su conjunto es similar a la velocidad de la luz.

Fuente: PLC Madrid

Física: ¿Hay partículas indivisibles?

En física de partículas no solemos hablar directamente de indivisibilidad sino que hablamos de partículas fundamentales o elementales.

Registro del CMS que pudiera ser la firma de la partícula de Higgs. cern afp

La respuesta en realidad es muy simple porque nosotros a día de hoy sí que conocemos partículas indivisibles. Pero si filosofamos un poco habría que definir qué significa indivisible. ¿Significa que no se pueden romper o que carecen de estructura interna? En física de partículas no solemos hablar directamente de indivisibilidad sino que hablamos de partículas fundamentales o elementales. Para nosotros son partículas fundamentales aquellas en las que a día de hoy, es decir, con el rango de energías que tenemos en este momento, no se ha observado ninguna estructura interna, o lo que es lo mismo, no están compuestas por otras partículas más pequeñas. Eso son partículas fundamentales y serían, por ejemplo, el electrón y otros leptones o los quarks.
Esto que te explico es lo que hemos podido observar hasta el momento con el rango de energías de las que disponemos. Por ejemplo, en aceleradores de partículas como el LHC (Large Hadron Collider) donde yo trabajo, usamos órdenes de energía de teraelectronvoltios, es decir un billón de electronvoltios. Un electronvoltio (eV) es una unidad que correspondería a la energía necesaria para mover un electrón dentro de una diferencia de potencial de un voltio. Estaríamos hablando de cantidades de energía que traducido a longitudes de onda son del orden de 10^-18 metros. Es decir podemos detectar algo tan pequeño como eso, 10^-18 metros, que realmente es tan pequeño que está dentro de la escala subatómica.

Con estas energías tan altas lo que hacemos en el acelerador de partículas es colisionar haces de protones, estos haces de protones son partículas que no son fundamentales porque están constituidas por otras partículas, los quarks que son los que al final colisionan entre sí. Podríamos decir que con nuestro “microscopio electrónico de protones” en el LHC y los rangos de longitud de onda de los que podemos disponer en este momento no nos permiten observar una estructura interna de lo que para nosotros son las partículas elementales o indivisibles. Eso es lo que estudiamos, a lo que llamamos el modelo estándar de física de partículas que explica las partículas fundamentales y sus interacciones.

Hasta el momento sí hay una serie de partículas indivisibles que son estos electrones y quarks que están divididos en tres familias y que curiosamente no tenemos ni idea de por qué son tres. Además hay mucha variedad de masas pero solo la primera familia de estas partículas, los electrones, los quarks up y los quarks down son los que forman la materia ordinaria, es decir la materia de la que está hecho todo lo que conocemos. El resto de partículas indivisibles que hemos detectado, como los muones y otro tipo de quarks, tienen que ser creados en el laboratorio o a raíz de rayos cósmicos que atraviesan la atmósfera y dejan este tipo de muones o de partículas que nos llegan a nosotros.

Esto es lo que conocemos a día de hoy. Pero las personas que investigamos en física de partículas tenemos la puerta abierta a que cuando aumentemos el rango de energías que utilizamos pueda descubrirse que estas que ahora consideramos indivisibles o fundamentales no lo son en realidad sino que estén compuestas por otras que todavía no podemos observar porque no contamos con la energía suficiente. No lo sabemos. Pero igual que en el siglo XIX se pensaba que el átomo era indivisible, nosotros ahora pensamos que el electrón y los quarks lo son también, aunque no podemos estar completamente seguros.

Bárbara Álvarez González es doctora en Física Experimental de Partículas e investigadora en la Universidad de Oviedo e ICTEA (Instituto de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias).

Cortesía de: El País (Ciencia)

De Rerum Natura: el poema científico que hace 2.000 años urgió a los humanos a no temerle a los dioses

¿Somos como bolas de billar, impulsados por fuerzas que nos controlan y sin libre albedrío?

¿Alguna vez piensas en las fuerzas que controlan tu vida? ¿Si estamos a cargo de nuestro propio destino o si solo somos ovejas, que van donde las llevan? 

A lo largo de la historia, ha habido algunas teorías del mundo físico que han señalado que no existe el libre albedrío; que somos como los átomos que chocan con otros átomos de acuerdo con las leyes de la física, como las bolas de billar en el paño verde, dominados por fuerzas mucho más grandes sin que haya nada que podamos hacer para cambiar el rumbo.

Pero también ha habido personas que han querido que pensemos de manera diferente, quienes teorizan sobre la física y el mundo natural para alentarnos a sentirnos más libres. Y a quienes les gustaría que usemos la física para enfrentar incluso nuestra propia mortalidad con calma.

Uno de ellos fue Tito Lucretio Caro, autor del poema "De rerum Natura" (De la naturaleza de las cosas), de 2.000 años de antigüedad, sobre la naturaleza de las cosas, cuyas teorías sobre el mundo físico siguen siendo válidas y pueden hacernos pensar de manera diferente sobre el significado de nuestras propias vidas.

Él

Sobre la vida de Lucrecio no se sabe mucho.

Sabemos que vivió entre los años 99 y 55 a.C. en el Imperio Romano y que probablemente era muy rico, pues los pobres no tenían tiempo para escribir largos poemas sobre filosofía y ciencia.

Ciertamente, era un devoto de la filosofía del pensador griego Epicuro; de hecho, "De Rerum Natura" es una reafirmación poética de los pensamientos epicúreos, valiosa pues no los tenemos registrados en ningún otro lugar.

De lo que sí tenemos conocimiento es de la época en la que vivió Lucrecio y lo que significó para su obra.

El desmoronamiento de Roma

El siglo I a.C. vio el lento colapso de la República romana. Fue un momento caótico y aterrador, cuando los líderes parecían más preocupados por competir entre sí que en unirse por la estabilidad de Roma.

El poder político y la riqueza se había ido concentrado en un número cada vez menor de familias, que usaron su influencia para obtener privilegios para ellos y sus hijos.

Los grupos de élite se preocupaban poco por la gente común, a menos de que tuvieran que comprar sus votos.
Eventualmente, este sistema condujo a la creación de milicias privadas y luego, inevitablemente, a la dictadura.

Caos, inseguridad y sangre

Al comienzo de la vida de Lucrecio, Cayo Mario el joven gobernaba Roma. Fue derrotado por Lucio Sila, cuyo gobierno fue excepcionalmente sangriento: ejecutó a cualquier persona que percibiera como "un enemigo del Estado", que era cualquiera que a él no le gustara.

Sila debilitó y desestabilizó permanentemente a Roma. Finalmente llevó a la toma de poder por parte de Julio César... y más guerra civil.

Ser ciudadano romano en ese momento era difícil y angustioso.

Para la mayoría de la gente -incluso los aristócratas- era obvio que estaban a merced de vastas fuerzas que no podían cambiar o controlar. Al igual que las bolas de billar, cada dictador a su turno los lanzaba de un lugar a otro.

Fue durante esos turbulentos años que Lucrecio tomó su pluma para escribir un poema sobre el mundo natural, las fuerzas que lo controlan y cómo podemos pensar en nuestro lugar en el Universo.

Dioses atómicos

"De Rerum Natura" es una obra épica, hermosa y persuasiva.

Comienza hablando de los átomos.

Lucrecio, al igual que Epicuro, siguió la tradición griega al creer que el Universo está compuesto de pequeñas partículas indivisibles.

"De Rerum Natura" nos pide que consideremos que todo lo que realmente existe en el Universo son estos átomos y el vacío entre ellos.

Los átomos son indestructibles, el número de átomos en el Universo es infinito y también lo es el vacío en el que se mueven los átomos.

Hasta ahí, suena algo seco, ¿no?

Pero lo que Lucrecio estaba diciendo era revolucionario entonces, y aún tiene el poder de sorprender. 

Decía que no hay fuerzas sobrenaturales que controlan nuestras vidas, que no somos títeres del Destino, que de haber dioses, estos están hechos de átomos como todo lo demás. Que no había nada más.

O como dice Lucrecio:

"Enseño grandes verdades y me propongo desatar
La mente de las estrechas restricciones de la religión, y escribo
De un tema tan oscuro en una poesía tan brillante"

Eso era muy radical... lo sigue siendo en algunos casos.

El propósito declarado de "De Rerum Natura" es argumentar -¡en verso!- que los seres humanos no deben temerle a los dioses, ni a nada.

Del átomo a la muerte

Para explicar sus principios atómicos, Lucrecio utiliza metáforas coloridas y fascinantes, como esta descripción del movimiento de átomos conglomerados en un objeto:

"Un rebaño de ovejas lanudas sobre un cultivo en una ladera...
Cuando lo vemos desde lejos, la distancia nubla la escena
Hasta que es solo un parche de blanco en un campo de verde"

Y después pasa de la discusión sobre los átomos y el infinito del espacio a argumentar que así como no le tememos a la nada que vino antes de nacer, no debemos temerle a la nada después de la muerte.

Ese fue un argumento poderoso en un momento en que los dictadores repartían la muerte indiscriminadamente.

El artículo completo en: BBC Mundo

¿Qué fue del bosón de Higgs?

Seis años después de anunciar su descubrimiento, el CERN detecta el tipo de desintegración más común de la partícula envuelto en ruido de fondo.

Hace diez años, la construcción de una máquina descomunal para capturar una partícula diminuta atrapó la imaginación del mundo. Bajo el CERN, un gigantesco laboratorio de física a las afueras de Ginebra (Suiza), se había construido un acelerador de partículas de 27 kilómetros de circunferencia capaz de empujar protones hasta una velocidad cercana a la de la luz. Los físicos hacían chocar aquellos haces de partículas microscópicas para reconstruir las circunstancias energéticas de los primeros segundos de vida del universo y tratar de desvelar aspectos sobre la naturaleza de la materia invisibles en condiciones normales. En aquel tiempo se llegó a fantasear con la posibilidad de que la máquina crease un agujero negro que engullese el mundo, pero salvo algún inconveniente, todo salió más o menos según lo previsto.

En 2012, los responsables del CERN anunciaron el descubrimiento del bosón de Higgs, la partícula que daba masa a todas las demás, completaba el Modelo Estándar de Física de Partículas y justificaba en buena medida una inversión de más de 5.000 millones de euros. El éxito de la búsqueda del higgs se confirmó al año siguiente cuando Peter Higgs y François Englert recibieron el premio Nobel de Física de 2013 por haber predicho la existencia de la partícula medio siglo antes. Pero aunque el trabajo grueso parecía finalizado, la validez de unos modelos físicos o de otros, de qué es exactamente la materia oscura o de si la supersimetría, en la que no solo habría un bosón de Higgs, sino muchos, puede ser la teoría que nos lleve un paso más allá en la comprensión del universo, depende de detalles.

El artículo completo en: El País (España) 

Cómo filmar un electrón: la química de lo improbable

Esta es una historia improbable. Porque hasta hace menos de una década parecía imposible poder llegar a ver cómo se mueven los electrones en una molécula, rompiendo y formando sus enlaces, es decir, moviendo los hilos de la química. En ese mundo subatómico todo sucede increíblemente rápido: exactamente en cuestión de attosegundos, la trillonésima parte de un segundo (10^-18). Y a esa escala, un segundo es un tiempo infinito.

Improbable también porque para ver y grabar el movimiento de algo tan pequeño y rápido se necesitan instalaciones enormes y superordenadores calculando durante años. Improbable, en definitiva, porque pocas veces sucede que un descubrimiento pueda cambiar la forma de practicar la química. Esta es, por tanto, una historia que requiere una profunda imaginación.

En 2001 se produjo un avance tecnológico que alteró ese improbable. Investigadores del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, en la ciudad alemana de Gotinga, generaron los primeros pulsos de luz de duración de attosegundos con láseres superrápidos. Para nosotros es un intervalo de tiempo irrelevante, pero en esos brevísimos instantes es cuando los electrones despliegan su ritmo natural. Por primera vez se disponía de la fuente de luz necesaria para verlos, y quizá, grabarlos.

La primera cámara de attosegundos

Ocho años después, un equipo liderado por los investigadores Fernando Martín, de la Universidad Autónoma de Madrid, Marcus Vrakking, del Instituto Max Born en Berlín y Mauro Nisoli, del Politécnico de Milán, diseñó la primera cámara de attosegundos capaz de ver el movimiento de los electrones en las moléculas. La primera película mostraba la intimidad a tiempo real de la molécula de hidrógeno, la más sencilla del universo.

Una mirada al interior de las moléculas. Crédito: UAM

El experimento se inspiraba en la cámara que el Nobel egipcio Ahmed Zewail había diseñado para ver el movimiento de los núcleos, pero con mayor resolución. En ella, un pulso de luz de attosegundos irradia una molécula e induce el movimiento de los electrones. En intervalos también de attosegundos, otro pulso ultraveloz toma fotografías que finalmente se proyectan de forma concatenada creando la ilusión del movimiento —como el del tren llegando a una estación, que tanto asombró a los espectadores de las primeras películas de los hermanos Lumière en 1896. 


“La diferencia con una película normal es que para filmar algo que se mueve en tiempos tan cortos como los attosegundos, hay que tomar fotografías con unos tiempos de exposición que sean del mismo orden. De lo contrario saldrían movidas”, explica Martín.

Superar la complejidad técnica —estos láseres ocupan la planta entera de un edificio y tienen miles de piezas y dispositivos ópticos— fue posible por la combinación de las aportaciones de los tres científicos: Nisoli es pionero en el desarrollo de uno de los primeros pulsos de luz de attosegundos, Vrakking es experto en espectroscopía molecular y Martín lidera uno de los dos únicos grupos del mundo capaces de desarrollar herramientas de visualización, porque las películas que salen de estas cámaras no se entienden en absoluto, son solo manchas borrosas.

“Es un poco más complicado, pero la idea de base es la misma que en las películas en 3D: si no te pones las gafas que te dan en el cine, la imagen se ve borrosa. Tenemos que desarrollar el equivalente de unas gafas para traducir las imágenes en algo que entendamos”, continúa Martín. Estas herramientas se obtienen resolviendo la ecuación de Schrödinger, que gobierna el mundo atómico y subatómico de igual forma que las de Newton rigen en el macroscópico. Sin embargo son mucho más difíciles de resolver, especialmente en el caso de moléculas, y necesitan de supercomputadores. El equipo de Martín utilizó el Mare Nostrum, del Centro Nacional de Supercomputación en Barcelona. Los cálculos tardaron un año.

Controlar reacciones químicas

Cuatro años después, en 2014, Martín y Nisoli obtuvieron la primera película de una molécula con interés biológico, la fenilalanina, un aminoácido esencial. En el experimento apareció otro efecto improbable: además de ver el movimiento de los electrones en una molécula más compleja, los científicos comprobaron que con estos pulsos de luz podían, digamos, modificarlo a voluntad. Y ahora es cuando esta historia se adentra en un terreno que solo podemos imaginar. Porque como los enlaces entre distintos átomos se rompen o forman en función de lo que dicen los electrones, si estos se movieran de otra manera podrían romperse o formarse otros enlaces; es decir, la química resultante podría ser completamente distinta a la que conocemos.

“El objetivo es intentar controlar las reacciones químicas a voluntad; por ejemplo, forzar que algo reaccione porque un pulso de luz va a cambiar el movimiento de sus electrones, o lo contrario, que moléculas que reaccionan de manera espontánea dejen de hacerlo”, concluye Martín.

Estos descubrimientos están dando lugar a una nueva manera de hacer química basada en la utilización de láseres de attosegundos y supercomputación, para la que ya se ha acuñado un término: attoquímica. Aún queda mucho por avanzar hasta que se traduzca en técnicas que lleguen a los laboratorios. Mientras tanto, varios grupos investigan su aplicación en el grafeno, el nuevo material del que se dice que cambiará el mundo.

Tomado de: Open Mind

¿Es posible el teletransporte de personas?

Para hacerlo con un objeto, habría que desintegrarlo totalmente, llevar sus átomos a otro lugar y recomponerlo en su destino.

Tripulación de la nave estelar 'Enterprise', de la serie de televisión 'Star Trek', en el teletrasportador que utilizaban en la ficción.

El diccionario de la Real Academia Española (RAE) no recoge las palabras teletransporte y teletransportar. Aunque encontramos una definición de ellas en la Wikipedia, donde se dice que teletransportar es transportar un objeto de un lugar a otro sin que exista un medio físico que haga ese transporte. Si yo estoy aquí (en Córdoba) y de repente aparezco de manera instantánea en Madrid, eso sería teletransporte.

Con los conocimientos científicos que tenemos en la actualidad, el teletransporte de objetos no es posible. Pero en ciencia nunca se puede decir que algo es imposible. En el siglo XIX nadie pensaba que se podría tener un hijo a partir de la fecundación de un óvulo y un espermatozoide en un laboratorio. Así que es probable que en algún momento se puedan teletransportar personas aunque estoy segura de que yo no lo veré.

A veces leemos que ya se ha conseguido el teletransporte. Pero a lo que se refieren esas noticias es a un teletransporte cuántico, algo muy diferente del teletransporte de personas por el que preguntas. En ese caso se trata de partículas en estado cuántico que pueden viajar como si fueran ondas electromagnéticas a otro lugar, pero se trata de fotones y partículas elementales. Si hablamos de objetos, o de personas, la enorme diferencia es que no solo están formadas por partículas sino también por las interacciones entre dichas partículas.

Para poder teletransportar un objeto inanimado habría que desintegrar totalmente ese objeto; es decir, romper sus átomos, sus moléculas, etc… y todo ello se movería, llegaría a otro lugar y se volvería a recomponer en su destino. Es seguro que cuando se haga realidad el teletransporte se comenzará con objetos inanimados porque si hablamos de seres vivos, la complejidad es todavía mayor. La cuestión es que los seres vivos, sobre todo las personas, no solo estamos formados por átomos, etc…, nosotros tenemos un cerebro y en el cerebro existen una serie de conexiones: recuerdos, pensamientos o sentimientos. Es decir, tenemos una actividad bastante diferente de una piedra o una taza. Por lo tanto, deshacer un organismo vivo y que la recomposición de ese individuo dé lugar a ese mismo ser con sus mismas conexiones cerebrales me parece muy complicado.

El artículo completo en: El País (España)

Premio Nobel de Química 2017: Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson ganan por su técnica para observar moléculas

Los investigadores Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson fueron distinguidos este miércoles con el premio Nobel de Química 2017.

La Real Academia de las Ciencias de Suecia informó que el premio le fue otorgado al trío por "desarrollar la criomicroscopía electrónica para la determinación estructural en alta resolución de biomoléculas en soluciones". 

Dubochet es ciudadano suizo y trabaja en la Universidad de Lausana, Frank nació en Alemania y trabaja en la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, y Henderson nació en Escocia y trabaja en la Universidad de Cambridge, Reino Unido.

La técnica desarrollada por el grupo simplifica el proceso para observar los bloques constitutivos de la biología.

Es un proceso que permite que las biomoléculas se congelen muy rápido, y así conserven su forma natural.

"Su uso práctico es inmenso", le explicó Frank a la televisión sueca.

Pero toma tiempo hasta que una investigación fundamental (como esta) deja sentir su impacto en la medicina, añadió el científico.

Contribución

Frank fue quien hizo la tecnología más fácil de aplicar en un marco general, procesando el material de forma que las borrosas imágenes en dos dimensiones se transformaran en claras estructuras en 3D.

 

Esta imagen de un "motor" bacteriano fue lograda con la tecnología desarrollada por el trío.

Dubochet logró enfriar el agua muy rápidamente de modo que se solidificara alrededor de la muestra biológica.

Y Henderson logró presentar la estructura de una molécula bacteriana a una resolución atómica.

Cuando le preguntaron a Frank su opinión sobre el hecho de que el premio fue para un avance tecnológico (en oposición a uno científico), Frank nuevamente puso el acento en el impacto.

"Creo que decidir entre un descubrimiento en particular y un avance tecnológico, siempre pienso que el impacto de un avance tecnológico es probablemente mucho más grande".

Uso práctico

La criomicroscopía electrónica ha sido utilizada para capturar imágenes de las "agujas" de la Salmonella para atacar a las células, de las proteínas involucradas en la resistencia a los antibióticos y en las estructuras moleculares que gobiernan el ritmo circadiano, el tema que se llevó el Nobel de Medicina de este año.

Cuando los investigadores comenzaron a sospechar que el virus del zika estaba detrás de la microencefalia en los bebés recién nacidos de Brasil, utilizaron esta técnica para visualizarlo.

En pocos meses, generaron imágenes en 3D del virus en resolución atómica, lo que le permitió a investigadores buscar blancos potenciales para los fármacos.

Nueva era

Según el comité del Nobel, el trabajo de estos investigadores "llevó la bioquímica a nueva era".

"Ya no hay más secretos, ahora podemos ver los intrincados detalles de las biomoléculas en cada rincón de nuestras células y en cada gota de nuestros fluidos corporales", dijo Sara Snogerup Linse, directora del comité. 

"Podemos entender cómo se construyen y cómo actúan, y cómo funcionan juntas en comunidades grandes. Estamos presenciando una revolución en bioquímica". 

En opinión de Allison A. Campbell, presidenta de la Sociedad Estadounidense de Química, "este descubrimiento es como el Google Earth de las moléculas, en cuanto a que nos acerca a los detalles más precisos de los átomos dentro de las proteínas".

"Entender a las proteínas en su estado original es importante en todos los campos de la ciencia, ya que están en todo organismo vivo".

"Una imagen verdaderamente vale más que mil palabras, y los descubrimientos de los laureados son invaluables para nuestra comprensión de la vida y el desarrollo de nuevas terapias". 

Los ganadores se suman así a la prestigiosa lista de 175 laureados con el Nobel de Química desde 1901.

Fuente:

BBC

¿Qué son las "máquinas más pequeñas del mundo" y porqué ganaron el Premio Nobel de Química 2016?

¿Qué tan diminutas pueden ser las máquinas?

Tres científicos fueron los primeros en demostrar que son capaces de ser hasta 1.000 veces más pequeñas que el cabello humano.

Se trata de Jean Pierre Sauvage, Fraser Stoddart y Bernard Feringa, los galardonados del Premio Nobel de Química 2016.

Cada uno, en su tiempo, abrió las puertas a un nuevo campo de la química. El comité que otorga los Nobel comparó sus esfuerzos con los primeros intentos por desarrollar motores eléctricos en 1830, que dieron pie a una verdadera revolución.

Estos científicos de las universidades de Estrasburgo (Francia), Northwestern (EE.UU.) y Groningen (Holanda), respectivamente, fueron premiados por diseñar y sintetizar las llamadas "máquinas moleculares".

Son moléculas con movimientos controlables que pueden realizar una tarea cuando se les añade energía y que pueden tener múltiples aplicaciones en la industria, la medicina y los servicios eléctricos.

Nanomáquinas en nuestro cuerpo

Pueden ser usadas para desarrollar nuevos materiales, sensores y sistemas para almacenar energía.

"Piensa en microrobots, en nanomáquinas que en el futuro un médico podrá inyectar en el cuerpo humano para que busque células de cáncer", explicó por vía telfónica el holandés Bernard Feringa, quien no ocultó su emoción y su sorpresa por haber sido premiado.

"Me siento como los hermanos Wright que desarrollaron las primeras máquinas voladoras y ahora tenemos el Airbus", agregó.

Para que algo sea considerado una máquina, debe consistir en varias partes que semuevan de manera coordinada y desarrollen una tarea.

Jean Pierre Sauvage, quién irrumpió en este campo por accidente (al principio su campo era la fotoquímica), desarrolló en 1994 una cadena molecular -conocida como catenano- en la que un anillo rotaba de forma controlada alrededor de otro anillo cada vez que se le aplicaba energía.

Ese mismo año, Fraser Stoddart, quien creció en una granja de Escocia sin electricidad, pudo controlar los movimientos de anillos moleculares unidos por un eje.

Mientras que Ben Feringa, quien también creció en una granja, produjo en 1999 el primer motor molecular que giraba en una dirección particular.

Más tarde, en 2011, su equipo construyó un nanoauto con una carrocería molecular que constaba de cuatro ruedas y se podía mover sobre una superficie.

El nano automóvil

El artículo completo en:

BBC 

Las nano máquinas en 500 palabras (en inglés)

¿Por qué el papel de aluminio tiene dos caras diferentes?

En efecto: una es brillante y la otra mate.

¿Y es mejor un lado que otro para envolver el bocadillo?
La mayoría de los sólidos se rompen al ser sometidos a presión, pero esto no ocurre con los metales. El aluminio, como el resto de los metales, es maleable. Así podremos aplastarlo al aplicarle la suficiente presión y extenderlo en láminas o en planchas. Y enrollarlo en láminas muy delgadas.

Pero ¿qué quiere decir maleable?

Los metales son maleables porque sus átomos se mantienen unidos mediante una serie movible de electrones compartidos, en lugar de estar unidos por fuerzar rígidas entre los electrones de un átomo y los del siguiente, como pasa en la mayoría de los sólidos.

Como un átomo en concreto no tiene una posición fija, puede cambiar de lugar manteniendo su enlace con uno u otro electrón, dependiendo de la presión a la que se vea sometido el metal.

En la fábrica de papel de aluminio se somete al aluminio a una gran presión hasta que se obtiene una lámina delgada, lo suficiente para devanarlo haciéndolo pasar entre pares de rodillos, para ir obteniendo progresivamente láminas más y más finas. Hasta conseguir alcanzar grosores de menos de dos centésimas de milimetro.

Para que la lámina no se rompa en el laminado en frío y para ahorrar espacio en el laminado final, se hacen pasar dos láminas a la vez entre los rodillos.

Así, las superficies que están en contacto con los rodillos de acero pulido, salen lisas y brillantes. Pero las superficies interiores, de aluminio contra aluminio, salen ligeramente rugosas y mates, ya que el aluminio es mucho más blando que el acero.

Aparte del aspecto, no hay ninguna diferencia entre una y otra cara, por lo que se puede usar cualquiera de ellas para envolver los alimentos.

Tomdo de Saber Curioso

Por primera vez se fabrica el estaneno

El estaneno es un material bidimensional (una hoja monoatómica de estaño, Sn, con un solo átomo de grosor). Se predijo su existencia en el año 2013 y se ha logrado fabricar mediante crecimiento epitaxial sobre una superficie de telurato de bismuto (Bi₂Te₃). Por ahora no se han podido confirmar si sus propiedades electrónicas son las predichas por los modelos teóricos. Este primo del grafeno (C) se une al club junto al siliceno (Si), fosforeno (P) y germaneno (Ge).

El artículo es Feng-feng Zhu et al., “Epitaxial growth of two-dimensional stanene,” Nature Materials, AOP 03 Aug 2015, doi: 10.1038/nmat4384; me he enterado gracias a Chris Cesare, “Physicists announce graphene’s latest cousin: stanene,” News, Nature, 03 Aug 2015, doi: 10.1038/nature.2015.18113. Recomiendo leer “Más allá del grafeno,” LCMF, 03 May 2015.




Según los modelos teóricos las propiedades de conducción de la electricidad del estenato son excepcionales. Su termoelectricidad casi ideal permite que a temperatura ambiente los electrones se muevan sin disipar calor. Esto implica que este material bidimensional sería ideal para desarrollar circuitos eléctricos de bajo consumo. Por desgracia esta propiedad no se ha podido confirmar usando las muestras fabricadas hasta el momento.



El estaneno según los modelos teóricos es un aislante topológico excepcional. Debería presentar superconductividad topológica. Además del efecto Hall cuántico anómalo a temperatura ambiente. Lo que si se confirmara haría que fuera un material mucho más prometedor que el grafeno en muchas aplicaciones. De hecho, también sería útil en espintrónica por el papel del espín en la propagación de ondas de electrones (cuasipartículas). Pero seamos cautos, todavía no se ha podido confirmar que el estaneno fabricado sea un aislante topológico ni que posea todas estas maravillosas propiedades. Por supuesto, se está desarrollando una intensa investigación con objeto de comprobarlo.



La resolución de los experimentos (figura a la derecha) todavía es insuficiente para verificar las propiedades predichas por los modelos teóricos basados en la teoría del funcional densidad (figura a la izquierda). Aún así, las propiedades del estaneno son asombrosas. Sin lugar a dudas el estaneno dará mucho que hablar en los próximos

Fuente:

La ciencia de la Mula Francis

Cuando los jesuitas rezaban y oraban contra los átomos

Rastro de un protón dejado en una cámara de burbujas de Fermilab

La idea de que el universo está compuesto de partículas indivisibles que se combinan entre sí se remonta al siglo V a.C. cuando los filósofos griegos Leucipo y Demócrito especulaban con que incluso las cosas inmateriales estaban compuestas por estos corpúsculos invisibles. Durante muchos siglos, y gracias entre otras cosas a la influencia de Aristóteles, la teoría fue desterrada y no sería hasta el Renacimiento cuando comenzara a estar de nuevo en el ambiente y contribuyera a fraguar un cambio que terminaría siendo una conmoción en el pensamiento de la época.

El escritor Stephen Greenblatt describe en su libro "El Giro" la influencia que tuvo en este cambio la obra del poeta romano Lucrecio "De rerum natura" en la que recogía las ideas de Epicuro y describía el mundo en términos físicos con un atomismo primitivo. Redescubierto en 1417, el texto comenzó a distribuirse a pesar su confrontación con la doctrina de la Iglesia y contribuyó a la aparición de nuevas ideas sobre la naturaleza del mundo. Según se descubrió hace unos años, al propio Galileo le trajeron casi tantos problemas sus ideas sobre el atomismo que su defensa del heliocentrismo, y fue acusado por sus adversarios de defender una teoría que atentaba contra una de las bases de la religión católica: el rito de la eucaristía.

Si el universo estaba compuesto de átomos, razonaban los jesuitas, la idea de la transubstanciación (la conversión del pan y el vino en el cuerpo y la sangre de Cristo) carecía de sentido, así que aquello era una herejía. La persecución de las ideas atomistas fue tal que se prohibió su enseñanza en las escuelas de la Compañía de Jesús y como relata Greenblatt en su libro se llegaron a recitar oraciones contra los átomos en algunos centros de enseñanza. Estaoración en latín se recomendaba recitar a diario a los jóvenes de la Universidad de Pisa:

"Nada sale de los átomos
Todos los cuerpos del mundo resplandecen con la hermosura de sus formas.
Sin ellas el orbe sería solo un caos inmenso.
Al principio creó Dios todas las cosas, para que ellas pudieran engendrar algo.
Ten en nada aquello de lo que no puede salir nada.
Tú, Demócrito, no formas nada nuevo a partir de los átomos.
Los átomos no producen nada, luego los átomos no son nada".

La idea era impedir que los jóvenes cayeran en la tentación de explicar las cosas por lo que veían sus sentidos. Todo era una obra de perfección de Dios y cuestionarlo era una herejía. El 1 de agosto de 1632 la Compañía de Jesús prohibió y condenó al doctrina de los átomos. En un documento del Santo Oficio encontrado a principios de los años 80 por el estudioso italiano Pietro Redondi se detallaban las herejías encontradas en la obra de Galileo "El ensayador" a propósito del atomismo. Aquellas afirmaciones, según Redondi, ponían en peligro los dogmas católicos y pudieron ser uno de los detonantes por el que se abrió todo el proceso contra él. Aunque hay distintas visiones sobre el tema, parece fuera de duda que pensar en un mundo hecho de átomos también le trajo problemas.

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Fogonazos

La Teoría de Cuerdas: Una breve descripción

 

La supuesta estructura básica de toda la materia según la Teoría de Cuerdas es una especie de filamentos de sutil energía que, gracias a su aptitud para adoptar un número ilimitado de formas, explicaría la maravillosa variedad de todo lo que hay en el Universo, por muy grande o pequeño que sea. Una hipótesis por ahora indemostrable, pero sugerente y “elegante”

La mecánica cuántica y la relatividad general adoptan unos enfoques diferentes para ver cómo funciona el Universo. Muchos físicos creen que debe haber alguna forma o algún método de unificar estas dos teorías. Una aspirante a tal teoría universal es la Teoría de las Supercuerdas o la teoría de cuerdas, para abreviar. Vamos a dar un breve resumen de esta nueva y compleja hipótesis.

Cuerdas, y no partículas

 

Los niños de pequeños aprenden sobre la existencia de protones, neutrones y electrones, las partículas subatómicas básicas que crean toda la materia tal y como la conocemos. Los científicos han estudiado cómo estas partículas se mueven e interactúan unas con otras, pero en el proceso se ha planteado una nueva serie de conflictos.

Ejemplos de cuerdas cerradas

De acuerdo con la teoría de cuerdas, estas partículas subatómicas no existen. En cambio, pequeños trozos de cuerda vibrante, que son demasiado pequeñas para ser observadas por los instrumentos de hoy en día, sustituyen a estas partículas. Cada cuerda puede estar cerrada en un bucle, o puede estar abierta. Cada partícula sería en realidad una cuerda vibrante, y la vibración que tenga determinará su tamaño y su masa.

¿Cómo pueden las cuerdas sustituir a las partículas puntuales?

En un nivel subatómico, existe una relación entre la frecuencia (f) a la que vibra algo y su energía (E).

E = h*f     donde h es la constante de Planck.

Al mismo tiempo, la famosa ecuación de Einstein E=m*c² nos dice que hay una relación entre la energía y la masa.

Por lo tanto, existe una relación entre la frecuencia de vibración de un objeto y su masa. Tal relación es fundamental para la teoría de cuerdas.

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Cosmo Noticias

La energía limpia e inagotable está un paso más cerca

Un experimento en EEUU avanza hacia la obtención de energía de la fusión nuclear, una de las noticias destacadas de esta semana.

Esta semana, científicos de EEUU han anunciado que, por primera vez, han logrado obtener más energía que la invertida en un proceso de fusión nuclear. Este fenómeno es el que alimenta las estrellas como el Sol y dominarlo en la Tierra supondría poder extraer energía limpia e inagotable. El proceso aún está en pañales, pero el logro de los estadounidenses del instituto, que ya avanzamos en Materia hace unos meses, supone un importante paso hacia el diseño de futuras centrales de fusión dentro de unas décadas. Europa es el epicentro de ITER, un proyecto internacional para construir  el primer reactor experimental de fusión nuclear en Cadarache (Francia).

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La Instalación Nacional de Ignición / NIF

Sin embargo, este hallazgo, publicado en Nature, sale de la Instalación Nacional de Ignición (NIF), la mayor apuesta nacional de EEUU por lograr fusión usando hidrógeno y potentes haces de rayos láser. De cualquier forma, este paso es aún inicial y aún quedan décadas de desarrollo antes de que se pueda controlar el proceso de fusionar núcleos atómicos para usar la energía resultante en nuestros hogares.

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Materia

¿Cuán pequeño puede ser un objeto creado por el Hombre?

• El corto animado más pequeño del mundo

Los científicos son cada vez más adeptos a crear objetos a escala atómica. En 1989, investigadores de la firma IBM acapararon titulares de prensa al escribir el logotipo de la compañía con átomos individuales de xenón que arrastraron con ayuda de un microscopio electrónico.

Para 2010 habían conseguido con éxito dibujar mapas del mundo tan pequeños que mil de ellos cabían en un grano de arena. Pero estos logros de la nanotecnología tienen sus límites.

A escala atómica se producen extraños fenómenos cuánticos que afectan el desempeño de los objetos. Uno de ellos se conoce como el "Efecto Casimir", una fuerza de atracción que surge entre dos objetos metálicos separados por una distancia pequeña en relación con su tamaño, que ocasiona que las nanomáquinas se atasquen.

A principios de año, investigadores en Alemania tropezaron con otra limitación: el meneo de los electrones debido al calor del ambiente que los rodea genera campos magnéticos que afectan las habilidades de los microscopios electrónicos.

Pero incluso si se superan estos problemas, los científicos saben que las complicaciones del ámbito cuántico evitarán que logren crear objetos complejos mucho más pequeños que un átomo.

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BBC Ciencia

2013: El bosón de Higgs se lleva el Nobel de Física

Cómo la materia adquiere masa a través de la denominada "partícula de Dios" fue la teoría desarrollada por Peter Higgs y François Englert.

Una hora más tarde de lo previsto y en medio de una de las expectativas mediáticas más grandes de su historia fue anunciado el Premio Nobel de Física 2013.

La distinción fue otorgada al belga François Englert y al británico Peter Higgs por su teoría de cómo las partículas adquieren masa, lo que ayuda a entender mejor el origen del Universo.

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En 1964 ambos científicos propusieron la teoría de manera independiente, Englert en conjunto con su colega Robert Brout, ya fallecido.

Sin embargo, el belga y el británico sólo se conocieron en 2012, en un seminario organizado por el Centro Europeo de Estudios Nucleares, a punto de anunciar descubrimiento de la escurridiza "partícula de Dios", base de la teoría de ambos autores, según le cuenta a BBC Mundo Alan Walker, amigo y colega de Higgs, físico y miembro honorario de la Universidad de Edimburgo.

Tras el anuncio, realizado en Estocolmo por Staffan Normark, secretario permanente de la Real Academia Sueca de Ciencias, Englert dijo estar "muy feliz". "Al principio pensé que no me lo había ganado, porque no vi el anuncio", le dijo al comité del Nobel luego de que este se retrasara más de una hora.

"Estoy sobrecogido de recibir este premio y quiero agradecer a la Academia Real Sueca", comentó por su parte Higgs a través de un comunicado dado a conocer por la Universidad de Edimburgo, de la cual es profesor emérito.

"También me gustaría felicitar a todos aquellos que han contribuido al descubrimiento de esta nueva partícula, y dar las gracias a mi familia, amigos y colegas por su apoyo. Espero que este reconocimiento de la ciencia fundamental ayude a crear conciencia sobre el valor de la investigación del universo", continuó el científico británico.

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¿Qué es el "Bosón de Higgs"?

El Bosón de Higgs, o partícula de Dios, es la madre de todas las partículas.

Un bosón es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza, junto con los fermiones.

Y el bosón de Higgs era el eslabón perdido para comprender el funcionamiento de la masa. Y, a partir de ella, entender cómo surgió el Universo.

La masa, en palabras simples, es la medida de la materia que contiene algo: una partícula, una molécula, una flor o un caballo.

Si no tuvieran masa, todas las partículas fundamentales que componen los átomos y los caballos se desvanecerían a la velocidad de la luz y el Universo, tal como lo conocemos, no habría podido constituirse en materia.

La teoría de cómo funciona el Universo, denominada Modelo Estándar, explica su funcionamiento en un sentido amplio, desde las partículas que componen los átomos y las moléculas de la materia que vemos hasta las más extrañas.

Sin embargo, había un enorme vacío en ella: no explica por qué las partículas tienen masa.

La pieza que faltaba en el rompecabezas del Modelo Estándar es precisamente el bosón de Higgs.

Esta partícula se origina en un campo invisible que llena todo el espacio. Aun cuando el Universo parece vacío, este campo está ahí y es en el contacto con este campo que las partículas adquieren masa. La teoría propuesta por Englert y Higgs describe este proceso.

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 BBC Ciencia