¿Qué forma tiene un electrón? Es como una canica

¿Qué forma tiene un electrón? ¿Es como un ovillo? ¿Es ovalado? ¿Esférico? Científicos del Imperial College de Londres (Reino Unido) han realizado la medición más precisa de la forma de esta partícula elemental y han descubierto que se trata de una esfera prácticamente perfecta. Sus conclusiones se publican en la revista Nature.

En un experimento que ha durado más de una década, el físico Jony Hudson y sus colegas han utilizado técnicas de enfriamiento de moléculas para estudiar los electrones. Usando un láser muy preciso midieron su movimiento. En principio, si no fueran perfectamente redondos, su movimiento presentaría un característico temblor que distorsionaría su forma. Sin embargo, los científicos no encontraron ni la más mínima señal de temblor.

El resultado del trabajo tendrá repercusiones en el estudio de la antimateria, una sustancia esquiva que se comporta igual que la materia ordinaria, si bien tiene una carga eléctrica opuesta. Por ejemplo, la versión de antimateria para el electrón, con carga negativa, sería el antielectrón o positrón, con carga positiva. Entender la forma del electrón podría ayudar a explicar cómo se comportan los positrones. Además, estos nuevos hallazgos podrían tener implicaciones para las teorías de la física de partículas y la cosmología más allá del modelo estándar.

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Infección en Alemania: 'E. coli', la bacteria de las hamburguesas

Verduras preparadas en un local de Hamburgo.| Reuters | Morris Mac Matzen

• Congelar o cocinar bien los alimentos destruye la bacteria, habitual en las vacas
• Brotes como el alemán se producen por contaminación alimentaria
• Muchos casos de infección por 'E. coli' pasan desapercibidos por su levedad

La aparición de un brote de infección por la bacteria 'Escherichia coli' ha desatado la alarma esta semana en Alemania, con cientos de personas afectadas y al menos tres víctimas mortales. Y aunque una senadora germana apunta a pepinos de origen español como origen del brote, los especialistas explican que la carne o las verduras crudas suelen ser los principales 'sospechosos habituales' de este patógeno.

Como explica a ELMUNDO.es Luis Ángel Fernández Herrero, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el problema de este tipo de brotes suele estar relacionado con algún alimento contaminado, o no tratado adecuadamente frecuentemente asociados a la presencia de la bacteria en carne de ternera picada, verduras frescas o zumos no pasteurizados. "En ocasiones, cepas de la bacteria 'E. coli', como la O157:H7, son capaces de producir en el tracto intestinal unas toxinas denominadas Shiga, que pueden dañar la función renal y causar hemorragias como las que se han visto en los afectados por este brote en Alemania", explica.

Por ahora sigue siendo un misterio qué factores hacen que este patógeno cause síntomas leves en la mayoría de afectados (de hecho se cree que su incidencia está infradiagnosticada porque muchos pasan desapercibidos) o en otros llegue a generar estas toxinas tan letales. "Los niños, personas jóvenes o ancianos suelen ser más susceptibles; pero se desconoce si además de la susceptibilidad del propio individuo hay algún otro elemento en la flora intestinal que influye en que la bacteria tenga éxito o no".

Los brotes graves, como el registrado en Alemania (donde se atribuyen a esta infección entre tres y cuatro víctimas mortales), no son habituales, señala el especialista español; aunque cuando se producen hay que buscar su origen en algún tipo de contaminación alimentaria, como ya están haciendo las autoridades alemanas. En Europa se diagnostican varios miles de casos anualmente, aunque los brotes no suelen afectar a tantas personas simultáneamente como ocurre ahora en Alemania. En 2006 EEUU sufrió también un brote muy grave en varios estados causado por un lote de espinacas frescas envasadas.

Habitual en el intestino vacuno

El 'culpable' más habitual de las intoxicaciones por esta bacteria suele ser la carne de ganado vacuno picada, por lo que la 'E. coli' enterohemorrágica O157:H7 (como la que está actuando en Alemania) comenzó denominándose 'la bacteria de las hamburguesas'. "Esta bacteria es endémica en el intestino de ganado vacuno, en regiones desarrolladas como Europa, EEUU o Japón", aclara Fernández, "y se calcula que al menos un 30% del ganado puede estar infectado sin tener síntomas". Curiosamente, la 'E. coli' enterohemorrágica es mucho menos frecuente en las regiones pobres del planeta, donde su 'pariente', la 'E. coli' enteropatógena, suele ser la más habitual.

Cuando se produce algún error en la cadena alimentaria, es posible que alguna porción de los intestinos o las heces de los animales donde se encuentra habitualmente el patógeno llegue hasta la carne destinada al consumo humano. Y mientras que en un filete, el calor de cocinarlo destruye esta bacteria de la superficie de la carne; esta 'destrucción' no se produce al cien por cien en el caso de la carne picada, en la que la bacteria de la superficie se mezcla y es más fácil que se consuma sin estar bien cocinada.

Lo mismo puede ocurrir en el caso de las verduras y vegetales (los pepinos, según apuntan los primeros indicios en Alemania). La contaminación en este caso se produciría por contacto con heces de los animales (o bien con fertilizantes naturales) y su consumo crudo facilitaría la infección. "Un lavado con agua no sería suficiente para acabar con la 'E. coli', que sí se eliminaría cociendo las verduras o bien mediante un proceso de congelación", explica el experto del CSIC.

Y como añade por su parte Concepción Gimeno, especialista del servicio de Microbiología del Hospital Clínico Universitario de Valencia, un lavado con agua y lejía, sumergiendo las verduras durante 10 minutos (o bien empleando productos ya preparados para el lavado de hortalizas) sería otra posibilidad para eliminar la bacteria.

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La Luna tiene cien veces más agua de lo que se pensaba

Un estudio de científicos de la Institución Carnegie de Washington (EE UU) ha determinado que el interior de la Luna contiene tanta agua como el manto superior de la Tierra, lo que supone una cantidad cien veces superior a la que se pensaba hasta ahora.

El hallazgo, publicado hoy en Science, llega tras décadas de investigación que comenzaron con las misiones Apollo de la NASA en los años ’60 y ’70. Estas misiones trajeron cristales volcánicos con muestras de agua y otros elementos volátiles. Analizando estas muestras, por primera vez los investigadores han medido el agua en las inclusiones derretidas de la Luna y así han averiguado que algunas partes del manto lunar tienen tanta como el manto superior terrestre.

El estudio revela que las perlas se fundieron durante las erupciones y se solidificaron antes de caer en la superficie. Al contrario de la mayoría de depósitos volcánicos, las inclusiones derretidas están recubiertas de cristales que evitan que el agua y otros materiales escapen durante la erupción. Las expediciones han demostrado que estos depósitos existen también en Marte, Venus, Io (una luna de Júpiter) y ahora están siendo analizados por la misión Messenger en Mercurio.

James Van Orman, coautor del trabajo, ha señalado que "el interior de la Luna parece ser bastante similar al interior de la Tierra" ya que los datos analizados muestran que las concentraciones de agua y elementos volátiles como el flúor, cloro y azufre en el magma lunar, son "casi idénticos" a las concentraciones que se registran en el magma solidificado en medio del océano en la Tierra.

Este hallazgo refuerza la teoría de que la Luna y la Tierra tienen "un origen común" que, según ha explicado Van Orman, algunos científicos basan en que un gran impacto en los orígenes del planeta provocó la expulsión de materias a la órbita de las que se formó la Luna. Sin embargo, esta teoría tiene también sus "fallos". Así, hay expertos que aseguran que un impacto como el que se describe en esta teoría debería haber acabado con el agua debido al calor, por lo que no podría acabar formando parte del satélite. Otra posibilidad a tener en cuenta sería considerar la actividad volcánica como una posible fuente del hielo que se encuentran en las sombras de los cráteres en los polos lunares.

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¿Sabías que el oro es verde?

• La materia cambia sus propiedades si la tratamos a la escala más pequeña
• El oro, por ejemplo, 'pierde' su color dorado en la escala nanométrica

Si cortamos un trozo de oro en trozos más pequeños, estos seguirán teniendo las mismas propiedades del oro: su típico color amarillo, su mismo punto de fusión..., pero si los continuamos dividiendo en partículas cada vez más pequeñas, cuando lleguen a ser tan ínfimas que comiencen a tener un tamaño nanométrico (la millonésima parte del milímetro), sus propiedades empezarán a comportarse de forma distinta.

Por ejemplo, el color cambiará, será anaranjado cuando las partículas tengan un diámetro cercano a 100 nanómetros o verde cuando el diámetro se reduzca a 50 nanómetros. Por lo tanto, en la escala nanométrica, las propiedades de un material no sólo dependen de su composición, sino que dependen igualmente de su tamaño, y también de su forma.

Esta dependencia entre el tamaño de los materiales y sus propiedades nos ha abierto un universo de posibilidades de nuevos usos para los objetos de tamaño nanométrico, produciendo un gran impacto en la ciencia y la industria. Por ejemplo, actualmente se utilizan partículas de tamaño nanométrico en medicina para detectar enfermedades, en automoción para que las capas de pintura sean más resistentes al rayado o en la industria deportiva para fabricar las raquetas de tenis más duras y ligeras.

Mientras, en la industria informática se fabrican pantallas de ordenador que consumen menos energía y ofrecen mayor resolución (tecnología OLED), discos duros con mayor capacidad de almacenamiento, baterías de larga vida o transistores de última generación.

Para hacerse una idea, un listado no exhaustivo de productos comerciales fabricados mediante nanotecnología puede verse en este enlace.

El nexo común a todos estos nuevos inventos es la utilización de materiales de tamaño nanométrico y sus propiedades.

La nanoescala: una forma diferente de ser pequeño

Desde hace años, la ciencia ha encontrado que para muchos desarrollos tecnológicos "más pequeño" equivale a mayor rendimiento, rapidez, sensibilidad, capacidad. Por ello, la miniaturización ha sido siempre un objetivo a perseguir.

La tecnología de hoy en día trabaja con objetos del tamaño de la micra (la milésima parte del milímetro) rutinariamente, sin embargo este logro no ha despertado el mismo entusiasmo que los materiales de tamaño nanométrico. La razón es que los objetos del tamaño de la micra tienen las mismas propiedades que los objetos más grandes, sin embargo, en la nanoescala, las propiedades fundamentales de los materiales difieren completamente de las de aquellas en objetos mayores. Una vez que las propiedades dependientes del tamaño se descubren, se abre la puerta a nuevas formas de utilización de ese material.

Por ejemplo, la mayor parte de los discos duros de los ordenadores que hoy en día usamos están diseñados para aprovechar la Magnetoresistencia Gigante. Es un fenómeno que se produce sólo cuando los materiales alcanzan espesores del tamaño del nanómetro y permite aumentar la capacidad de almacenamiento del dispositivo.

El mundo diminuto

En el nanomundo los objetos son tan pequeños que su tamaño está cerca de las unidades más pequeñas posibles de materia: los átomos. Por hacernos una idea, siete átomos de oro colocados en fila tienen una longitud aproximada de 1 nanómetro.

J. M. de la Fuente, Instituto de Nanociencia de Aragón (INA).

Esquema en el que se muestra a una nanopartícula portando fármacos específicos e interaccionando con una célula tumoral.

Moléculas y sistemas de interés biológico tienen tamaño nanométrico. Las proteínas tienen un tamaño que va desde 1 a 100 nm (nm = nanómetro de forma abreviada). El tamaño de los virus oscila entre los 30 y 120 nm. Debido a que los nanomateriales tienen el tamaño adecuado para interaccionar con proteínas, ADN, carbohidratos o células, es posible, por ejemplo, crear nuevos tipos de terapias biomédicas.

Hoy en día se está realizando un gran esfuerzo investigador en desarrollar futuras terapias contra el cáncer en las cuales las nanopartículas serían las encargadas de administrar el fármaco directamente a la célula tumoral. De esta forma las células sanas se verían poco afectadas y por tanto se minimizarían los efectos secundarios de las actuales terapias.

Nanociencia y Nanotecnología: menos es más

En esta última década el término "nano" se ha ido introduciendo en nuestro lenguaje. Hemos oído hablar de nanotecnología en la televisión, en el cine, leído en la prensa, y y muy a menudo para referirse a futuros inventos revolucionarios en muy diversas áreas.

Como en todo nuevo campo científico, es difícil conocer con precisión el alcance futuro que experimentará, sin embargo, hoy en día es una de las tecnologías con mayor crecimiento y existe un consenso general de que la "nano" ciencia y las "nano" tecnologías que se derivan de ella tienen la posibilidad de encontrar novedosas soluciones a muchos problemas actuales. Como todo nuevo descubrimiento científico, requieren de un gran esfuerzo investigador tanto para explorar sus prometedores beneficios como para evitar sus posibles riesgos.

Mónica Luna es investigadora en Nanociencia y Nanotecnología del Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC).
monica.luna.estevez@gmail.com

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El Mundo Ciencia

Los bebés razonan y predicen del futuro antes de cumplir un año

Ante una nueva situación, los seres humanos hacemos predicciones sobre el futuro compilando diferentes fuentes de información guiados por el conocimiento abstracto y elaborando posibles expectativas sobre las nuevas situaciones que se nos presentan. Es decir, predicciones racionales más que basadas en la mera experiencia.

Según las conclusiones de un estudio coordinado por Luca Bonatti, investigador ICREA del Grupo de Investigación RICO (Reasoning and Infant Cognition) de la Universidad Pompeu Fabra, esta capacidad humana de raciocinio extremadamente rica, poderosa y coherente ya se manifiesta en la infancia

En su trabajo, que se publica en la revista Science, Bonatti y su equipo han demostrado que ante una variedad de estímulos complejos, los bebés adoptan un comportamiento preciso y racional, una capacidad que han denominado como “razonamiento puro”. En el experimento, a los bebés se les muestran escenas similares a un bombo de la lotería, con diferentes objetos moviéndose en el interior y uno de ellos saliendo después de períodos variables. La capacidad racional de los niños se evaluó midiendo el tiempo de respuesta a un determinado estímulo visual, que actúa como indicador de sorpresa y novedad. En concreto, el estímulo visual le despierta una mayor atención cuanto más alejado está de sus expectativas según su experiencia previa, o cuanto más sorprendente resulta.

El estudio se ha llevado a cabo en bebés de doce meses de edad que aún no han desarrollado la capacidad del habla y ha constatado que, cuando a los bebés se les muestran diferentes objetos complejos en movimiento, los niños elaboran expectativas precisas sobre el comportamiento de estos en un futuro inmediato.

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• Los bebés saben que el más fuerte es el que manda

• Los bebés entienden los ladridos de los perros

Descubren el evento cósmico más lejano de la Tierra

Receta para el estallido de rayos gamma

• Los GRB's surgen cuando las estrellas gigantes se queman y colapsan.
• Durante ese colapso, partículas rápidas de materia salen de las estrellas
• Las colisiones se producen con el gas que ha sido derramado por los gigantes al morir.
• La interacción genera señales energéticas detectados por Swift.
• Los vestigios de las grandes estrellas terminan sus días como agujeros negros.

La explosión cataclísmica de una enorme estrella -ubicada cerca del borde del universo observable- es considerada el objeto más lejano nunca antes visto por un telescopio.

Los científicos creen que la explosión, detectada por el observatorio espacial de la NASA Swift, se produjo 520 millones años después del Big Bang.

Esto significa que su luz ha tardado nada menos que 13.140 millones de años en alcanzar la Tierra.

Los detalles del descubrimiento aparecerán publicados muy pronto en la revista Astrophysical Journal.

Los astrónomos se refieren al evento -captado por Swift en abril de 2009- utilizando la denominación GRB 090429B.

El "GRB" significa "estallido de rayos gamma", un pulso repentino de luz de alta energía que el telescopio está atento de encontrar en el cielo.

Usualmente, estas explosiones están asociadas a procesos extremadamente violentos, como al colapso de las estrellas gigantes.

El evento fue detectado en abril de 2009 por el telescopio Swift de la NASA.

"Hubiese sido una gran estrella, un tamaño que probablemente hubiese multiplicado por 30 la masa de nuestro sol", dijo a la BBC el líder la investigación, Antonio Cucchiara de la Universidad de California, Berkeley.

"No tenemos suficiente información para asegurar que se trata de una de las estrellas denominadas "Población III", que es la primera generación de estrellas en el Universo. Sin embargo, sabemos sin ninguna duda, que estamos frente a una las primeras fases de formación de estrellas", señaló Cucchiara.

Distancia

Swift actúa con rapidez para atrapar destellos de rayos gamma, que sólo se registran por escasos minutos.

Afortunadamente, un resplandor con longitudes de onda mayores a veces persiste durante días, lo que permite que otros telescopios realicen seguimientos que puedan determinar la distancia.

Este tipo de análisis fue el que determinó que el GRB 090429B se encuentra a una distancia de la Tierra de 13.040 millones de años luz, lo que lo convierte temporalmente en el "objeto más distante presente en el Universo".

Hay otros candidatos compitiendo por el título de "objeto más distante". Al telescopio espacial Hubble, por ejemplo, se le dio instrumentos mucho más poderosos para su misión final de servicio astronauta en 2009. Los equipos que trabajan en las nuevas imágenes de la galaxia captadas por el famoso telescopio casi alcanzan a mirar a el GRB 090429B y posiblemente pudieran más lejos.

Cabe destacar que en este tipo de observaciones siempre hay un grado de incertidumbre.

Los objetivos del Hubble fueron galaxias -colecciones de estrellas- y el GRB 090429B representa a un evento único, una sola estrella. En ese sentido, podría ser considerado distinto.

Los científicos están muy interesados en sondear estas grandes distancias, ya que les permitiría aprender cómo evolucionó el universo y les ayudaría a explicar el aspecto del cosmos.

Ellos están particularmente interesados en trazar las primeras poblaciones de estrellas. Estos gigantes azules y calientes que habrían surgido del gas frío neutral que impregnaba al universo joven.

Brillante pero breve

Estos gigantes debieron haber brillado mucho y vivido poco, produciendo los primeros elementos pesados.

Su intensa luz ultravioleta también puede haber "freído" el gas neutro a su alrededor, extrayendo electrones de los átomos para producir el plasma intergaláctico difuso que todavía detectamos entre las estrellas cercanas.

Además de su condición potencial de batir récords, el GRB 090429B provoca un gran interés porque se encuentra en este período de tiempo: en la "época de re-ionización", como la llaman los astrónomos.

Aún existen dudas sobre si el GRB 090429B fue una de las primeras estrellas en brillar en el universo, como afirma Cucchiara. Según él, pudieran haber existido varias generaciones antes de ella.

Las observaciones realizadas en longitudes de onda mayores se utilizan para calcular la distancia.

Pero Swift seguirá buscando, pues es ideal para ese propósito. Así lo explica el co-investigador Paul O'Brien de la Universidad de Leicester, en Reino Unido.

"Al encontrar los objetos más distantes obtenemos un estimado de cuándo se formaron los primeros objetos", dijo a la BBC.

"Pero si se puede encontrar un lugar en el cielo -en este caso de una sola estrella- es posible ir a buscar la galaxia en la que este objeto se encuentra presumiblemente, y comenzar a estudiar las primeras galaxias".

"Los rayos gamma pueden conseguirlo a través del polvo. Sería sencillo encontrar galaxias muy brillantes, pero con Swift pueden localizarse las galaxias más pequeñas también. Todos los objetos que crecieron hasta formar el universo que nos rodea hoy en día".

"En términos de la vida humana: lo que tratamos de discernir es cómo lucía un universo cuando era un niño pequeño", concluyó O'Brien.

Fuente:

BBC Ciencia

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