Antimateria

Jueves, 05 de junio de 2010

Antimateria

La energía más poderosa del universo.

A mí El Código da Vinci –como obra de ficción que es, que hay algunos que se lo toman todo por la tremenda– no me disgustó demasiado; un relato de intriga apañadito, para pasar un buen rato en el tren. En cambio, ha caído recientemente en mis manos Ángeles y demonios y... jodó, qué malo es. No, no, no me quejo de su documentación científica: le es aplicable el mismo criterio que al otro. Me quejo de su literatura y de lo birrioso de la historia.

En fin. El caso es que a tantas vueltas con la antimateria, me han entrado ganas a mí también de hablar de la antimateria. :-D ¿Y qué será esto de la antimateria? Pues, como su nombre nos hace sospechar, la antimateria es un tipo de materia que tiene una propiedad invertida con respecto a la materia bariónica. ¿Y qué es la materia bariónica? Pues la de todos los días: la que nos compone a ti y a mí, y constituye casi todo lo que ven nuestros ojos y tocan nuestras manos.

Ya hablamos un poquito –y hablaremos más– en este blog de la naturaleza de la materia y de la energía, de cómo surgieron los elementos que conocemos (aquí también) y de cómo creamos elementos nuevos. Esta materia bariónica que nos es tan conocida, a su escala más básica, está compuesta de quarks y leptones.

Los leptones (como por ejemplo, el electrón o el neutrino) son partículas subatómicas que están sujetas al electromagnetismo, a la gravedad y a la interacción débil, pero no a la interacción fuerte (que es la fuerza más fuerte del universo, valgan las redundancias). Esto significa que tienen masa y spin y algunos presentan carga eléctrica, pero ninguno posee carga cromática. El más importante para constituir la materia que conocemos es el electrón, que tiene una masa muy pequeñita pero real, una carga eléctrica negativa y spin 1/2.

Los quarks están sujetos a las cuatro fuerzas, incluyendo la fuerte, y por tanto pueden presentar masa, spin, carga eléctrica y carga cromática. Este universo los sirve en seis sabores, que llamamos arriba, abajo, encanto, extraño, cima y fondo. Para la formación de la materia bariónica los más relevantes son los dos primeros, pues componen los protones y neutrones. Ambos están formados por tres quarks. El protón, por dos arribas y un abajo. El neutrón, por dos abajos y un arriba.

Materia invertida.

La antimateria es, sencillamente, materia donde alguna de las cargas está invertida con respecto a la corriente. Veámoslo con un electrón, que se comprende muy bien. El electrón, como leptón que es, tiene masa y spin pero sólo una carga: la eléctrica, siempre negativa. Su antipartícula, llamada positrón, posee exactamente la misma masa, spin y carga eléctrica; sin embargo, en este caso la carga eléctrica es positiva.

De esta forma el positrón mantiene todas las propiedades de su antipartícula el electrón pero electromagnéticamente reacciona al revés. Por ejemplo: dos electrones, por tener carga negativa, tienden a repelerse entre sí. Pero un electrón y un positrón, aunque en todo lo demás sean idénticos, tienden a atraerse entre sí porque uno tiene carga eléctrica negativa y el otro positiva. Y así con todo.

Con los quarks ocurre lo mismo. El quark arriba, por ejemplo, tiene una carga eléctrica de +2/3 (dos terceras partes de la de un positrón). Antiarriba, en cambio, tiene una carga eléctrica de -2/3 (dos terceras partes de la de un electrón). Su carga cromática también cambia: si por ejemplo está en estado rojo, el antiquark estará en anti-rojo, que se suele llamar magenta. (Que esto de los colores no te confunda: es una forma simbólica de representar su estado de cara a la cromodinámica cuántica; no tiene nada que ver con colores de verdad).

Veamos lo que ocurre entonces con un protón y un antiprotón; por ejemplo, respecto al electromagnetismo, que es más sencillo. Hemos quedado en que los protones (como todos los bariones) están compuestos de tres quarks, y que en su caso éstos son dos arribas y un abajo. El quark arriba lleva una carga eléctrica de +2/3 y el quark abajo, otra de –1/3. Sumémoslas: (+2/3) + (+2/3) + (–1/3) = +3/3 = +1. Resultado: el protón tiene una carga positiva.

Ahora contemplemos el antiprotón, formado por dos antiquarks arriba (carga –2/3) y un antiquark abajo (carga +1/3). Observa que está formado exactamente igual, sólo que con las versiones invertidas de los quarks. Sumemos (–2/3) + (–2/3) + (+1/3) = –3/3 = –1. Resultado: el antiprotón tiene una carga negativa.

El resto de cargas también se invierten. En aquellos leptones que no tienen carga eléctrica (los neutrinos) se invierte otra propiedad distinta, la helicidad, que es la proyección del spin relativa al momento de inercia. O, alternativamente, es posible que sean partículas de Majorana y constituyan su propia antipartícula. Pero no nos compliquemos por el momento.

Bien. Entonces imaginemos un átomo, el más básico de todos: el hidrógeno-1 o protio (hidrógeno corriente). Está compuesto por un protón (carga eléctrica positiva) y un electrón (carga eléctrica negativa) en órbita alrededor. Esta configuración es posible porque el protón y el electrón, al tener cargas distintas, tienden a atraerse (igual que hace la gravedad con una nave espacial en órbita alrededor de un planeta).

Si sustituimos el electrón por su antipartícula el positrón, o el protón por un antiprotón, este átomo se vuelve imposible: ambos tendrían idéntica carga, se repelerían violentamente y saldrían despedidos cada uno por su lado.

Pero si sustituimos los dos –el electrón y el protón– por un positrón y un antiprotón, el átomo es igualmente posible porque las relaciones entre ambos se mantienen; sólo que ahora están invertidas. Ahora la carga positiva está en el positrón orbitando y la negativa se halla en el antiprotón del núcleo, pero como la relación entre ambas se mantiene (cargas invertidas), el átomo puede existir. Y se llama antihidrógeno. No sólo puede existir, sino que hemos fabricado un poquitín. El CERN (sí, los mismos del LHC) fue el primero en lograrlo, probablemente en 1995 y de manera verificada a partir de 2002 en sus deceleradores de partículas. En los aceleradores también se ha creado un pequeño número de núcleos de antideuterio (antihidrógeno-2) y antihelio-3. Hablamos, en todo caso, de cifras de billonésimas de gramo. Con la tecnología presente, su coste sería tan exorbitante como su rareza: aproximadamente, 50 billones de euros por un gramo de antihidrógeno.

Pero no todo es tan difícil. Por ejemplo, ya existen desde hace algunos años aplicaciones tecnológicas basadas en la antimateria, como la tomografía por emisión de positrones (PET) de uso generalizado en medicina moderna.

La aniquilación materia-antimateria y el problema de la contención.

Lamentablemente, no se conoce todavía ningún método eficaz para contener antiátomos sin que entren en contacto con la materia circundante. Las partículas con carga –positrones o núcleos sueltos, por ejemplo– se pueden mantener durante algún tiempo en trampas magnéticas, como las trampas de Penning. Los átomos, en cambio, acaban entrando en contacto con la materia circundante y se aniquilan.

Se ha hablado mucho de la aniquilación materia-antimateria: la reacción más energética del universo, en la que ambas masas desaparecen por completo para liberar la energía que las forma según la famosa ecuación E = mc². Es absolutamente real y de hecho ocurre constantemente a nuestro alrededor, cada vez que una antipartícula natural entra en contacto con materia corriente (por ejemplo, en la atmósfera terrestre).

Lo que ocurre es que sus cargas –electromagnéticas, cromáticas o del tipo que sea– se cancelan entre sí. Supongamos un electrón y un positrón. Como poseen carga eléctrica opuesta, tienden a atraerse y finalmente colapsar entre sí, lo que daría lugar a una partícula con el doble de masa que un electrón (o un positrón) y carga cero. Sin embargo, tal partícula está fuera de los rangos de estabilidad de la materia: no puede existir en este universo. Es materia muerta, por así decirlo, incluso antes de llegar a ocurrir. Así pues, cambian a un estado más básico: pierden su masa y ésta se transforma íntegramente en energía. El resultado suelen ser dos rayos gamma (compuestos por fotones, carentes de carga y de masa efectiva) que conservan su momento linear y angular, así como la energía total (por el principio de conservación de la materia y de la energía). En resumen: que su materia se ha transformado íntegramente en energía, bajo la forma de radiación gamma.

A un protón y un antiprotón les pasa exactamente lo mismo: se transforman en rayos gamma y un pión neutral. Pero el pión neutral es altamente inestable y decae en una birrionésima de segundo para transformarse también en dos rayos gamma (o, a veces, en un par electrón-positrón). El neutrón y el antineutrón se convierten también en un par de rayos gamma, pero con una energía pavorosa. En suma: el encuentro entre materia y antimateria produce energía de la manera más óptima posible en este universo, en forma de radiación y conllevando a cambio la desaparición de la masa precedente. Esta es la tan cacareada aniquilación materia-antimateria.

La antimateria en el cosmos.

El descubrimiento de la antimateria se deriva de los primeros estudios sobre mecánica cuántica, a principios del siglo XX. La primera propuesta seria en este sentido la hizo Paul Dirac en 1928, aplicando la versión relativista de la ecuación de onda cuántica de Schrödinger para el electrón, lo que le llevó a concluir teóricamente que podían existir antielectrones (positrones). Dan premios Nobel por estas cosas: Carl Anderson comprobó su existencia real en 1932 y Dirac se llevó el Nobel de Física ipso facto, en 1933, por esta y otras cosillas como postular buena parte de la teoría atómica moderna (a Anderson también se lo concedieron, en 1936). También escribió Principios de la Mecánica Cuántica, en 1930, una obra magna que marcó un antes y un después en nuestra comprensión de la realidad.

Dirac, un genio extremadamente humilde y ateo como él solo, de quien se ha dicho que sufría un cierto grado de autismo (aunque puede que fuera simplemente un carácter muy taciturno) teorizó más cosas sobre la antimateria. Según sus ecuaciones, validadas más allá de toda duda mediante el descubrimiento material del positrón y las restantes antipartículas, a cada partícula de este universo debería corresponderle una antipartícula... y deberían haberse aniquilado entre sí al principio de todo, impidiendo la consolidación de la materia. De hecho, según las observaciones realizadas –y a estas alturas hemos mirado muy lejos– la cantidad de antimateria en el cosmos es muy inferior a la de materia; tal fenómeno se llama asimetría bariónica.

Durante muchísimos años esta asimetría ha sido uno de los grandes problemas sin resolver en la física, y aún hoy en día sólo tenemos algunas hipótesis bien fundadas al respecto. Una posibilidad es que, simplemente, haya grandes cantidades de antimateria más allá de los límites del universo observable actualmente; sin embargo, esta especulación es poco elegante y no explica a qué se debe semejante separación, cuando materia y antimateria deberían atraerse entre sí. En general, representa una violación del principio cosmológico. Una hipótesis más interesante, postulada por Cronin y Fitch en 1964 (premios Nobel 1980) es la llamada violación de la simetría CP; el Nobel se debe a que esta violación ha sido verificada experimentalmente.

La simetría C y la simetría P vienen a regir la manera en que la materia y la antimateria pueden formarse. Ya en los años '50 se había constatado que algunas partículas no cumplen rigurosamente la paridad que se le suponía a todas ellas. Cronin y Fitch demostraron que estas simetrías se producen bajo la acción de todas las fuerzas menos una: la interacción débil. Esto significa que nuestro universo, al menos desde momentos muy tempranos, no es exactamente simétrico sino que está sesgado hacia la materia frente a la antimateria (a partir de donde algunos proponentes de multiversos sugieren la existencia de al menos otro universo que favorezca la antimateria frente a la materia). No es la única asimetría de nuestro universo: la quiralidad del cosmos está virada a la izquierda en todos sus ámbitos, desde la física a la biología (esto se suele convertir en una broma política, pero constituye un fenómeno fascinante del que hablaremos un día de estos).

De todas formas, parecen existir grandes acumulaciones de antimateria dentro del universo observable. El observatorio espacial europeo INTEGRAL ha confirmado la existencia de una de estas cerca del centro de nuestra propia galaxia: una nube de antimateria que emite fuerte radiación gamma porque está aniquilando positrones a razón de 1,5 seguido de 42 ceros cada segundo. No obstante, la proporción sigue siendo anómalamente baja y se sospecha que toda o casi toda la antimateria existente en el universo actual es reciente, creada en procesos vinculados a la materia.

Esta es una pregunta aún sin respuesta, que se estudia atentamente pues resolverla implicaría destruir uno de los grandes obstáculos para alcanzar una gran teoría unificada.


¿Antigravedad?

Hay quien ha especulado que la existencia de la antimateria implicaría la existencia de la antigravedad. Sin embargo, esto no está demostrado y todas las probabilidades apuntan a que sea una idea incorrecta. Sabemos que la materia atrae gravitacionalmente a la antimateria como si fuera materia corriente, no la repele como sería el caso si estuviéramos ante un fenómeno de antigravedad. La razón fundamental es que en la antimateria se invierte la carga, pero no la masa. En la antimateria, la masa sigue siendo masa, no antimasa.

Aunque el fenómeno inverso todavía no ha sido verificado (atraer gravitacionalmente materia con antimateria), debido a lo débil que es la gravedad y la poca antimateria que hemos logrado producir para su estudio, todo apunta a que materia y antimateria se atraen también por gravedad como si ambas fueran materia (o antimateria) corriente.

La antimateria como fuente de energía.

Desde luego no es practicable con la tecnología presente, pero la interacción materia-antimateria ha sido evidentemente postulada muchas veces como una fuente de energía extraordinaria (para uso tanto civil como militar). Estas transformaciones de materia en energía por aniquilación, que como ya dije son las más energéticas posibles del universo conocido, son impresionantes.

Pongamos un ejemplo. Medio gramo de materia interactuando con medio gramo de antimateria (un gramo de masa total) genera espontáneamente 89.876 gigajulios de energía (se obtiene aplicando simplemente E = mc²; E = 0,001 · 299.792.458² = 89.875.517.873.682 J). En términos de energía utilizable, esto equivale a unos 25 gigawatios-hora (una central nuclear como Cofrentes tirando watios a toda mecha durante casi un día entero); si queremos presentarlo en términos de energía explosiva, son 21,5 kilotones: como Nagasaki más o menos. Con un solo gramo de material.

Comparemos. El uranio-235 de grado militar puede llegar a producir, óptimamente, 88,3 gigajulios por gramo; la mezcla usada normalmente en las centrales civiles, entre medio y tres y medio. Por debajo de mil veces menos. La fusión del deuterio-tritio en las armas termonucleares puede alcanzar 337 gigajulios por gramo; y la fusión más energética posible roza los 650; esto es, ciento y pico veces menos.

La aniquilación materia-antimateria tiene otra ventaja: a diferencia de la fusión, se produce espontáneamente en todos los rangos de energía. A diferencia de la fisión, se produce con cualquier cantidad de materia/antimateria. Esto significa que no presentaría problemas de contención: el diseño conceptual de un reactor de materia-antimateria se parecería mucho al de un carburador o, si lo prefieres, a un motor cohete o una central térmica normal. Si necesitas más energía aumentas un poco el flujo, si necesitas menos lo reduces, si dejas de necesitar lo cortas. Eso es todo.

El problema ya lo hemos visto antes y es en esencia el de siempre: no existe hoy por hoy ninguna forma práctica de producir antimateria en cantidades industriales; mucho menos, de hacerlo a un coste económica y energéticamente rentable (se consume mucha más energía para producir un átomo de antimateria que la energía resultante generada por la aniquilación de ese átomo).

Sin embargo, esta es una posibilidad realista si lográramos crear una fuente de antimateria practicable. Por ello y por todo lo demás aquí expuesto, constituye un campo de investigación extremadamente interesante para la física teórica. El CERN europeo ha dedicado y dedica grandes esfuerzos en este ámbito. En estos momentos, por ejemplo,

El estudio de la antimateria –que ya nos trajo enormes beneficios como parte de las teorías atómica y cuántica, sin las cuales jamás habrían surgido todas las tecnologías contemporáneas que usamos cotidianamente– puede aportarnos inmensos conocimientos sobre la naturaleza profunda de la realidad, sobre el origen y evolución del universo y sobre nuevas formas de producción energética que ahora mismo sólo podemos soñar; por no mencionar sus utilidades médicas y en otras ciencias aplicadas. Debido a todo ello, seguiremos oyendo hablar de ella durante mucho tiempo más.

Fuente:

La Pizarra deYuri

¿Qué pasa cuándo nos enfadamos?

Jueves, 03 de junio de 2010

¿Qué pasa cuándo nos enfadamos?

Es verdad: cuando nos enfadamos realmente nos trasformamos. Pero pierda cuidado al recordar este cinco de junio, con profunda ira, la masacre de Bagua, usted no se convertirá en un inclreible Hulh. No. Los cambios se dan de otra manera.

Ante la ira, aumenta la frecuencia cardiaca, la tensión arterial y la producción de testosterona, disminuye el cortisol (la hormona del estrés), y el hemisferio izquierdo del cerebro se activa más. Así lo indica una nueva investigación liderada por científicos de la Universidad de Valencia (UV) que analiza los cambios en la respuesta cardiovascular, hormonal y de activación asimétrica del cerebro cuando nos enfadamos.

“La inducción de emociones genera profundos cambios en el sistema nervioso autónomo, que controla la respuesta cardiovascular, y también en el sistema endocrino. Además, se producen cambios en la actividad cerebral, sobre todo en los lóbulos frontales y temporales”, explica a SINC Neus Herrero, autora principal del trabajo e investigadora de la UV.

Los investigadores indujeron ira en 30 hombres mediante la versión adaptada al español del procedimiento “Anger Induction” (AI), formado por 50 frases en primera persona que reflejan situaciones cotidianas que provocan enfado. Antes e inmediatamente después de la inducción de ira midieron la frecuencia cardiaca y la tensión arterial, los niveles de testosterona y cortisol, la activación asimétrica del cerebro (utilizando la técnica de la escucha dicótica), el estado de ánimo general y la experiencia subjetiva de la emoción de ira.

Los resultados, publicados en la revista Hormones and Behavior, revelan que la ira provoca profundos cambios en el estado de ánimo de los sujetos (“se sintieron enfadados y con un estado de ánimo más negativo”) y en diferentes parámetros psicobiológicos. La frecuencia cardiaca, la tensión arterial y la testosterona aumentan, pero el cortisol disminuye.

Asimetrías de la actividad cerebral

No obstante, “al centrarnos en la actividad cerebral asimétrica del lóbulo frontal que se produce cuando experimentamos emociones, existen dos modelos que entran en contradicción en el caso de la ira”, subraya la investigadora.

El primer modelo, ‘de valencia emocional’, propone que la región frontal izquierda del cerebro está implicada en la experiencia de emociones positivas, mientras que la derecha está más relacionada con las emociones negativas.

El segundo modelo, ‘de dirección motivacional’, expone que la región frontal izquierda está implicada en la experiencia de emociones relacionadas con el acercamiento, mientras que la derecha se asocia con las emociones que provocan la retirada.

Las emociones positivas, como la felicidad, suelen asociarse a una motivación de acercamiento, y las negativas, como el miedo o la tristeza, se caracterizan por una motivación de retirada.

Sin embargo, no todas las emociones se comportan de acuerdo a esta relación. “El caso de la ira es especial porque se experimenta como negativa pero, a menudo, evoca una motivación de acercamiento”, puntualiza la experta.

“Ante la experiencia de ira, hemos observado en nuestro estudio un aumento de la ventaja del oído derecho, que indica una mayor activación del hemisferio izquierdo, lo que apoya el modelo de dirección motivacional”, apunta Herrero. En otras palabras, cuando nos enfadamos, nuestra respuesta cerebral asimétrica está mediada por la motivación de acercamiento al estímulo que nos provoca la ira y no tanto por el hecho de considerar este estímulo como negativo: “Normalmente cuando nos enfadamos mostramos una tendencia natural a acercarnos a aquello que nos provoca ira para tratar de eliminarlo”, concluye.

Cada emoción es única

Este es el primer estudio sobre emociones en general y sobre ira en particular que examina en una misma investigación todos estos parámetros psicobiológicos diferentes (respuesta cardiovascular, hormonal y activación asimétrica del cerebro) para estudiar los cambios provocados por la inducción de ira. Además los resultados del estudio van en la misma línea de investigaciones previas y defienden lo ya apuntado por Darwin: que las emociones, en este caso la ira, se acompañan de patrones (psicobiológicos) únicos y específicos para cada emoción.

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Tendencias 21

Hallan compuesto de la atracción sexual (... en los ratones)

Jueves, 03 de junio de 2010

Hallan compuesto de la atracción sexual (... en los ratones)

Científicos británicos descubrieron -en un estudio con ratones- la sustancia que hace que una hembra se sienta más atraída hacia un macho en particular, la sutancia se encuentra en la orina de los roedores; un olor repugnante para nostros pero sumamente exutante para las ratonas.

Inevitablemente uno se pone a pensar ¿existirá una sustancia similar en los seres humanos? Y, claro está, ¿podremos obtener dicha sustancia sin llegar a los extremos que narra la novela "El Perfume"?

La feromona 'darcin' se encuentra en ratones pero quizás hay sustancias similares en humanos.

Y han bautizado al compuesto "darcin" en honor a Darcy, el atractivo héroe de "Orgullo y Prejuicio", la famosa novela de Jane Austen.

Tal como explican los investigadores en la revista BMC Biology, esta inusual sustancia es una feromona que se encuentra en la orina de los machos.

Y es la primera vez que se identifica a un compuesto específico capaz de "despertar" la atracción sexual de un individuo en particular.

Aunque el hallazgo fue llevado a cabo en ratones, los investigadores de la Universidad de Liverpool, en Inglaterra, creen que podría haber sustancias en humanos capaces de despertar respuestas similares ante el olor de un individuo particular.

Estudios en el pasado han demostrado que las feromonas liberan señales químicas específicas para la comunicación entre individuos de una misma especie.

Estos compuestos son capaces de provocar comportamientos específicos o desencadenar procesos fisiológicos en los individuos.

Recuerdo del olor

Las señales químicas que liberan las feromonas pueden ser detectadas tanto en aromas como sabores y algunos animales las utilizan para coordinar su comportamiento social, incluida la atracción sexual para el apareamiento.

En los ratones, se sabía que las feromonas son utilizadas para "anunciar" la ubicación del animal, o para "marcar" la posesión y dominio de un territorio

Lo que hasta ahora no se había logrado entender, sin embargo, era si existen compuestos específicos utilizados por los mamíferos para provocar respuestas específicas, como la atracción hacia un individuo en particular.

Para investigarlo, los científicos estudiaron a más de 450 ratonas hembras adultas que mantuvieron en cautiverio.

En los pruebas se colocó a las ratonas junto dos marcas aromáticas de orina, una de un macho y una de hembra, y se siguió un registro del tiempo que los animales pasaban junto a cada una de las marcas.

Quizás haya una sustancia similar en los humanos.

En algunos de los experimentos las ratonas podrían "tocar" la marca aromática pero en otros sólo recibían el olor suspendido en el aire.

Los científicos descubrieron que las hembras pasaron más tiempo con los aromas de los machos y además, lograron memorizar el olor particular de ese macho.

"El contacto con la feromona darcin consistentemente duplicó el tiempo que las hembras pasaron cerca del aroma de un macho" explica la doctora Jane Hurst, quien dirigió la investigación.

"Cuando podían tocar a darcin con la nariz las hembras lograron aprender ese olor particular y subsecuentemente triplicaron el tiempo que pasaron cerca del aroma suspendido en el aire de ese mismo macho. Y no mostraron ninguna atracción hacia otros machos", agrega la investigadora.

Atracción selectiva

Según los científicos, esto revela que la proteína darcin estimula una respuesta a olores específicos no sólo por un proceso de aprendizaje sino también con la memoria.

Y esto, afirman, permite que la atracción sexual femenina sea selectiva hacia un macho en particular.

Los investigadores afirman que es la primera vez que se logra identificar a una proteína específica capaz de provocar una respuesta de atracción sexual en un vertebrado.

"Este 'efecto darcin' nos ofrece una nueva herramienta para investigar las bases neuronales de memorias específicas en el cerebro y nos da información importante sobre la regulación de la conducta en modelos de mamíferos complejos", dicen los científico.

Tal como señala la doctora Hurst "aunque darcin se encuentra sólo en esta especie, quizás hay feromonas similares capaces de estimular el aprendizaje del olor de un individuo que podrían ser la base de respuestas específicas individuales en humanos".

Fuente:

BBC Ciencia

La increíble historia del robo del cerebro de Einstein

Miércoles, 02 de junio de 2010

La increíble historia del robo del cerebro de Einstein que reveló el misterio de su inteligencia

El robo del cerebro de Einstein permitió descubrir la clave de su inteligencia. | Ampliar imagen

A 55 años de la muerte de Albert Einstein, muchos científicos han tratado de averiguar qué hizo que fuera tan inteligente. Pero nadie se ha esforzado más que un patólogo llamado Thomas Harvey, que perdió su trabajo y su reputación en la búsqueda para descubrir los secretos del genio de Einstein. Harvey nunca encontró la respuesta. Pero, a través de una secuencia probable de los acontecimientos, su investigación ayudó a transformar nuestra comprensión de cómo funciona el cerebro.

¿Cómo lo logró? Es una extraña historia que involucra a un genio muerto, un cerebro robado, un científico bribón y una idea loca que resultó no ser tan loca.

Einstein murió el 18 de abril 1955, en el Hospital de Princeton en Princeton, Nueva Jersey (EE.UU). En cuestión de horas, la tranquila ciudad se convirtió en un hervidero de periodistas y luminarias científicas, y de gente que simplemente quería estar cerca del gran hombre por última vez, dice Michael Paterniti , un escritor que investigó los hechos de ese día. "Fue como la muerte del profeta", dice Paterniti.

Las cosas se pusieron especialmente locas cuando Thomas Harvey, que realizó la autopsia de Einstein, durante el procedimiento, quitó el cerebro al cadáver para examinarlo, un procedimiento de rutina. Pero en lugar de colocar de nuevo el cerebro en el cráneo, Harvey lo puso en un frasco con formaldehído, revela Paterniti.

"Después se retiró con el cerebro, y fue bajo circunstancias un tanto dudosas", dice Paterniti.

Aunque es famoso por sus contribuciones a la ciencia, las facetas rebeldes y excéntricas de Albert Einstein fueron también muy conocidas. Los biógrafos escribieron que fracasó en la escuela, y que su negativa a usar calcetines se convirtió en una anécdota muy divertida.

Harvey dijo más tarde que el hijo mayor de Einstein, Hans Albert, le había dado permiso para tener el cerebro. Pero la familia de Einstein lo negó. Perdió su trabajo y fue denunciado por muchos colegas. Sin embargo, siguió con el cerebro. Su justificación, dice Paterniti, que fue el sentido del deber con la ciencia.

"Creía que su papel era preservar este cerebro y ponerlo en manos de algunos líderes neuroanatomistas, que podrían ser capaces de averiguar la clave de la genialidad de Einstein", relata.

Paterniti contactó a Harvey 40 años después, cuando el escritor empezó a interesarse por la historia del cerebro de Einstein. Por teléfono, los hombres tramaron un plan para devolver el cerebro a la nieta de Einstein, Evelyn, que vivía en Berkeley, California...

Lea la historia completa en:

Contexto (Tucuman)

La Edad de Hielo terminó por una gran emisión de CO2

Miércoles, 02 de junio de 2010

La Edad de Hielo terminó por una gran emisión de CO2

Un equipo de científicos de la Universidad británica de Cambridge ha encontrado el posible foco de una gran emisión de dióxido de carbono de hace 18.000 años que podría haber contribuido con el fin de la Edad de Hielo, unos resultados que aportarían por primera vez evidencias concretas de que el CO2 en aquella época se encontraba 'guardado' en las profundidades del océano, convirtiéndolo así en un auténtico sumidero de carbono; una teoría que los científicos intentaban comprobar desde hace tiempo y no podían por falta de datos.

El estudio, publicado en Science, señala que los expertos han trabajado con sedimentos marinos procedentes de las profundidades de los océanos del sur, situados entre la Península Antártica y Sudáfrica.

El principal coordinador del trabajo, el doctor Skinner, explica que estos descubrimientos muestran cómo durante la última etapa de la Edad de Hielo, hace alrededor de 20.000 años, el dióxido de carbono disuelto en las profundidades de las aguas que rodeaban la Antártida estaban 'más custodiadas' que en la actualidad. "Si las profundidades del mar se comportasen de la misma manera, este fenómeno podría explicar cómo el mar albergaba tales cantidades de dióxido de carbono en aquellas épocas", comenta el experto.

Alteraciones en la órbita terrestre

En la época Cuaternaria, en los últimos dos millones de años, la Tierra alternaba entre épocas glaciales y otras más calientes interglaciales. Estos cambios fueron conducidos principalmente por alteraciones en la órbita terrestre alrededor del Sol, de acuerdo con la teoría Milankovic, como así la conocen los científicos.

No obstante, estos indican que los cambios en esta órbita podrían haber actuado únicamente como 'pacificadores' entre las distintas etapas de hielo con la ayuda de importantes fenómenos que convirtieron los golpes solares en significantes desequilibrios energéticos a nivel global. Así, los cambio en el CO2 atmosférico protagonizaron una de estas reacciones, pero cómo se condujeron los cambios en el dióxido de carbono todavía se desconoce.

Además, los océanos del sur tienen un importante centro de actividad alrededor de la Antártida debido a que allí es en donde las aguas profundas 'empujan' el dióxido de carbono a la superficie del mar para que vaya a parar a la atmósfera.

Si esta teoría es correcta, se podría observar como las transferencias de dióxido de carbono a la atmósfera durante el final de la Edad de Hielo fue superior a cualquier otra época. Esta afirmación debería ser más obvia en las concentraciones relativas de radiocarbono (14C). Por otra parte, durante el deshielo se produjo un cambio en el modo de la circulación oceánica. Por último aún les queda determinar en qué medida afectó el cambio de la circulación acuática con el deshielo.

Fuente:

Eco Diario

Fractales, una geometría natural (*)

Miércoles, 02 d ejunio de 2010

Fractales, una geometría natural (*)

La geometría tan intuitiva que nos enseñan en la escuela, basada en líneas, puntos y superficies supone, en realidad, un gran esfuerzo de abstracción porque estos elementos idealizados no existen en el mundo cotidiano. Una línea real o una superficie están llenas de irregularidades que pasamos por alto para abstraer su esencia y plasmarla en conceptos más sencillos como recta y plano.

Con los fractales, en cierta manera, deshacemos esa abstracción y nos acercamos un poco más al objeto real. Benoït Mandelbrot utiliza el ejemplo sencillo de un objeto real, como son las costas de los países, para aproximarnos a los fractales. Son líneas quebradas que siguen teniendo un aspecto parecido cuando cambiamos de escala. Precisamente estas dos propiedades son las que definen a un fractal: discontinuidad (rotura, fractura, de ahí su nombre) y autosemejanza con el cambio de escala. Medimos su grado de fractura e irregularidad con un simple número que llamamos dimensión fractal.

Repasando intuitivamente el concepto de dimensión, observamos que un punto no tiene medida (dimensión cero); a una recta la medimos en metros o centímetros lineales, lo que significa asignarle dimensión uno (una sola medida: largo); a una superficie la debemos medir en metros o centímetros cuadrados (dimensión dos: largo por ancho) y a un volumen lo medimos en metros o centímetros cúbicos (dimensión tres: largo por ancho por alto). Un fractal, generalmente, tendrá una dimensión (su dimensión fractal) que estará entre cero y uno, entre uno y dos o entre dos y tres.

Supongamos el caso más sencillo, una recta fractal representada por un hilo arrugado, e imaginemos que tiene dimensión fractal 1,25. Si otro hilo tiene dimensión fractal 1,35, la simple comparación de sus dimensiones fractales supone que este segundo hilo está más arrugado que el primero, presenta más irregularidades. La parte entera de la dimensión fractal (en este caso 1) nos está informando que el objeto con el que tratamos es una recta, la parte fraccionaria nos mide su grado de irregularidad.

La dimensión fractal también da la capacidad que tiene el objeto de ocupar el espacio. El hilo con dimensión fractal 1,35 es capaz de llenar el plano mejor que el de dimensión 1,25. De hecho, si seguimos arrugándolo más aumentaremos su dimensión fractal y cuando esté cercana a 2 habremos conseguido llenar, casi por completo, una superficie con el hilo. Un fractal clásico de este tipo es la llamada curva de Peano.


Los fractales son objetos esencialmente sencillos, se generan fácilmente por ordenador. Mediante muy pocas órdenes de programación, y a partir de un número mínimo de datos, se crean verdaderas maravillas de una riqueza y complejidad extraordinarias. El fractal de Mandelbrot es un ejemplo. Conforme intentamos ampliar, con medios informáticos, cualquiera de sus partes nos encontramos con un nuevo paisaje similar al original pero con nuevos y sorprendentes detalles. Podemos seguir así cuanto deseemos y nos permita la potencia de nuestro ordenador, se nos seguirá mostrando un nuevo mundo fantástico, que nunca llega a repetirse, en cada nueva ampliación. Un mundo surgido casi de la nada, de una sencilla expresión que se encadena y realimenta con nuevos datos.

Como curiosidad, la expresión es así de sencilla: Valor posterior = (valor anterior) 2 + constante (Con una condición restrictiva).

La observación de estos fractales creados por ordenador, nos recuerda siempre a algún objeto natural desconocido pero cercano, posiblemente, porque esa economía de medios para lograr complejidad es una característica muy propia de la Naturaleza. Es la estrategia adoptada para lograr la mejor distribución de los vasos sanguíneos por todo el cuerpo, la disposición óptima del ramaje de los árboles o de los pliegues del cerebro para conseguir la mayor superficie en el mínimo espacio.

Verdaderas maravillas de arte fractal.

(*) De mi colaboración con Libro de Notas, la columna mensual cienciasyletras.

Fuente:

La Bella Teoría

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