Conocer Ciencia TV - El Cuerpo Humano

Conocer Ciencia TV

Especial: El Cuerpo Humano

Durante las dos últimas semanas de septiembre hemos presentado un especial sobre el maravilloso "Cuerpo Humano", ya se han emitido los seis primeros programas de televisión. El especial consta de doce programas, los siguientes seis programas se emitirán durante las dos primeras semanas de octubre.

El proyecto "Conocer Ciencia" involucra tres aspectos: a) un blog con noticias de ciencia y tecnoolgía y con experimentos de ciencias, b) un programa de televisión por cable, de una hora de duración, donde se exponen temas de biologìa, química, fìsica, astronomía y ciencias de la tierra y c) una serie de unidades didácticas, es decir guìas para la enseñanza de la ciencia en niños de educación primaria (entre 5 y 12 años, aproximadamente). Tenemos canales en YouTube, Facebook y Twitter.

Les dejo las presentaciones, en formato power point; para que pueda verlas, descargarlas, modificarlas y darle los usos educativos que usted estime conveniente. Puedes verlos on line o puede descargarlos gratis (desde Slide Share):

Cuerpo Humano 1

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 1 (Evolución - Sistemas)

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Cuerpo Humano 2

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 2 (Sistema tegumentario - Sistema óseo)

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Cuerpo Humano 3

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 3 (Sistema muscular - Sistema inmunológico)

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Cuerpo Humano 4

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 4 (Sistema digestivo - Nutrición)

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Cuerpo Humano 5

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 5 (Sistema respiratorio - Sistema circulatorio)

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Cuerpo Humano 6

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 6 (Sistema hormonal - El hígado)

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Cuerpo Humano 7

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 7 (Sistema nervioso I)

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Cuerpo Humano 8

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 8 (Sistema nervioso II)

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Cuerpo Humano 9

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 9 (Los sentidos)

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Cuerpo Humano 10

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 10 (Sistema Reproductor)

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Cuerpo Humano 11

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 11 (Desarrollo Humano I)

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Cuerpo Humano 12

Conocer Ciencia - Cuerpo Humano 12 (Desarrollo Humano II)

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Y recuerden que el programa "Conocer Ciencia" llega a los cinco distritos de la provincia de Barranca, vía EconoCable Plus (canal 03), los días lunes, miércoles y viernes, de 7:00 p.m. a 8:00 p.m.

Conocer Ciencia: Ciencia sencilla, ciencia divertida, ciencia fascinante...

Leonardo Sánchez Coello
conocerciencia@yahoo.es
conocerciencia@gmail.com

La noticia de los neutrinos superlumínicos de OPERA en Nature y en Science

Adrian Cho nos cuenta que la mayoría de los físicos ha mirado con incredulidad el resultado obtenido por los físicos de la colaboración OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus). Las apuestas apuntan a un “error sistemático” no identificado aún. Pero no todos opinan lo mismo, algunos ven en dicho resultado una oportunidad única para proponer nuevas extensiones del modelo estándar. V. Alan Kostelecky, físico teórico de la Universidad de Indiana, Bloomington, EE.UU., inventó hace 15 años el Modelo Estándar Extendido (SME) que viola la teoría de la relatividad introduciendo un “campo de fondo” que actúa de “sistema de referencia preferido.” Si dicho campo de fondo solo actúa sobre los neutrinos, Kostelecky afirma que su teoría explica el resultado observado por OPERA. Su teoría no permite el envío de información hacia al pasado, evitando los problemas de causalidad que implica la existencia de neutrinos superlumínicos. Según Cho, el resultado de OPERA podrá repetido en menos de un año en MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), en la mina de Soudan (Minnesota), que recibe neutrinos del Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory), en Batavia, Illinois (yo creo que Cho peca aquí de optimista). También podrá ser repetido por el experimento japonés T2K (Tokai to Super-Kamiokande), en el que se estudian neutrinos producidos por el JPARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) en Tokai, dirigidos hacia los detectores localizados ne la mina de Kamioka. Nos lo ha contado en Adrian Cho, “Special Relativity: From Geneva to Italy Faster Than a Speeding Photon?,” News & Analysis, Science 333: 1809, 30 September 2011.

El rumor surgió en un blog el 15 de septiembre, el artículo fue liberado el 22 y la rueda de prensa en el CERN fue el 23, aunque el resultado se descubrió en marzo de 2011. “Han pasado los últimos 6 meses tratando de buscar un error en su análisis, pero no lo han encontrado, por lo que han liberado sus resultados para recabar la ayuda de toda la comunidad,” afirma Dario Autiero, del Instituto de Física Nuclear en Lion (IPNL), Francia, coordinador de OPERA. Algunos físicos senior de la colaboración, como Caren Hagner de DESY, han preferido no firmar el artículo de OPERA; según Hagner era necesario haber seguido chequeando el resultado durante más tiempo antes de hacerlo público. OPERA está en boca de todo el mundo, ya el anuncio sobre los neutrinos superlumínicos ha generado una expectación mediática sin precedentes. Sin embargo, “la mayoría de los físicos sospechan que hay errores sistemáticos sutiles, aún por descubrir, pues el experimento es muy complicado,” como recuerda Rob Plunkett del experimento MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) en el Fermilab, cerca de Chicago. La mayoría de las dudas apuntan a dos elementos, la sincronización mediante GPS y las diferencias entre la forma de la señal en el CERN (el tren de protones) y en Gran Sasso (el tren de neutrinos). Nos lo ha contado Eugenie Samuel Reich, “Speedy neutrinos challenge physicists. Experiment under scrutiny as teams prepare to test claim that particles can beat light speed,” News, Nature 477: 520, 29 September 2011.

En mi opinión personal, la fuente del error puede estar en el ajuste del frente de los trenes de protones y de neutrinos. En óptica no lineal, cuando se observa la propagación superlumínica de señales siempre es debido a este problema, definir correctamente cuando ha llegado el tren de fotones (paquete de ondas) debido a que su forma no coincide con el tren emitido y utilizar el mismo criterio en ambos no está justificado. Para los aficionados al deporte quizás ayude saber que este problema es el mismo que el de la foto finish. Se supone que el instante de llegada del corredor es cuando su pecho supera la línea de meta, pero que pasa si el atleta torsiona su cintura al llegar y lo que se observa en la foto finish es la llegada del hombro; o si estira el brazo y lo que llega primero a meta es la parte del pecho cercana al cuello; o que si pasa si hay atletas más altos y más bajos; cuándo llegó el centro del pecho a cruzar la línea es un problema que requiere el criterio de los jueces de la competición y este criterio puede variar de un juez a otro. La forma del frente del tren de protones (donde se inicia la cuenta de tiempos en el CERN) se utiliza como referencia (línea roja) y se ajusta a la forma del frente del tren de neutrinos (donde finaliza la cuenta de tiempos en Gran Sasso). Obviamente, los científicos de OPERA han considerado esta posibilidad en detalle, pero en este tipo de experimentos la duda siempre surge. Abajo os muestro la figura original de los frentes y la misma figura con la línea roja en blanco, ¿por dónde dirías que debería pasar la línea roja? Por cierto, la incertidumbre horizontal de los puntos de unos 50 ns y se ha medido una diferencia de tiempos de solo 60 ns. No quiero decir nada más. Entre los que opinan como yo recomiendo leer a Jon Butterworth, “Those faster-than-light neutrinos. Four things to think about,” Life and Physics, 24 sep. 2011.

Fuente:

Francis Science News

Los núcleos de oxígeno pueden tener forma de barra

Uno puede pensar que los núcleos atómicos son, simplemente, esféricos. Y, sin embargo, no es una cuestión tan sencilla. Una regla simple es que para núcleos grandes la esfericidad es una aproximación bastante buena y, a efectos prácticos, es como si protones y neutrones fuesen canicas que intentasen ocupar el mínimo espacio posible, dando como resultado una distribución más o menos esférica: desde un huevo a una esfera propiamente dicha. Pero, ¿qué pasa con los átomos ligeros? Con éstos las formas pueden variar...y mucho.

Un equipo de investigadores encabezados por Takatoshi Ishikawa, de la Universidad de Kyoto (Japón), ha calculado que un núcleo que gire rápidamente de oxígeno-16 podría adoptar una forma lineal consistente en partículas alfa en fila. Este hecho es importante a la hora de explicar las velocidades de nucleosíntesis en el interior de las estrellas, pues de la forma del núcleo depende la probabilidad de impacto de los neutrones y otros núcleos. Los resultados se publican en Physical Review Letters.

Para poder entrar un poco en materia nos será útil tener en mente algún modelo del núcleo, de los, al menos, 37 existentes. Si tenemos que elegir, nos decantamos para los que nos interesa por el modelo de gota líquida, que propuso George Gamow pero que calcularon por primera vez con detalle Niels Bohr y John Wheeler. En este modelo el núcleo se asimila a una gota líquida que rota, en la que se establece un equilibrio entre las fuerzas electromagnéticas de largo alcance repulsivas entre protones y las fuerzas nucleares de corto alcance atractivas, lo que resulta en algo similar a las tensiones superficiales de las gotas líquidas de diferentes tamaños.

Como consecuencia de una colisión que, en vehículos, llamaríamos frontolateral dos núcleos pequeños pueden fusionarse y dar como resultado un núcleo mayor que gira rápidamente. Como consecuencia de este giro la esfera habitual puede parecerse a una elipse. Los experimentos señalan que los elementos pesados pueden llegar a deformarse de esta manera hasta alcanzar ratios longitud-anchura de 2:1 y hasta de 3:1. Pero para los elementos ligeros como el carbono o el oxígeno ha habido indicios de que podrían existir estados muy deformados, pero sin ninguna confirmación experimental.

Para simplificar los cálculos teóricos se considera habitualmente que el núcleo está formado por partículas alfa, dos protones y dos neutrones (un núcleo de helio-4, vamos), que actúan como una unidad. Es obvio que si se consideran los nucleones (protones y neutrones) individualmente los cálculos se complican exponencialmente pero las simulaciones serán más realistas. Esto es lo que ha hecho el equipo de investigadores, aprovechando unas mejoras recientes en los métodos, en concreto del Hartree-Fock, que se emplea para determinar funciones de ondas cuánticas para muchos cuerpos, en el estudio del núcleo de oxígeno-16. Los investigadores también aproximaron los valores de la fuerza nuclear fuerte describiendo las interacciones entre nucleones como fuerzas de Skyrme. Con todo esto los científicos generaron un modelo tridimensional de la densidad de nucleones que mostraba la forma que adquiría el núcleo en distintas condiciones.

A frecuencias rotacionales menores de 1,5 MeV/ℏ el núcleo se mantiene esférico. Sin embargo, si la frecuencia sube a valores próximos a 2 MeV/ℏ el núcleo se estabiliza en una configuración de cuatro partículas alfa en línea [véase la imagen]. Si el núcleo rota más rápido, se rompe. Nunca se había demostrado en ningún cálculo que una estructura lineal pudiese ser estable, aunque algunos teóricos habían predicho su existencia. Análisis posteriores mostraron que una colisión entre dos núcleos de berilio-8 podría dar lugar a un oxígeno-16 con esta forma, lo que podría estar ocurriendo en el interior de las estrellas.

Referencia:

Ichikawa, T., Maruhn, J., Itagaki, N., & Ohkubo, S. (2011). Linear Chain Structure of Four-α Clusters in ^{16}O Physical Review Letters, 107 (11) DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.112501

Fuente:

Experientia Docet

Generando electricidad con la respiración

Pintar un edificio como las Torres Petronas no es algo que se pueda hacer todos los días. Ni siquiera todos los años. Por ello la pintura que se emplee para cubrir sus superficies metálicas expuestas debe ser una que mantenga muy bien el brillo y tenga una notable capacidad anticorrosiva. En este tipo de pinturas el principal componente suele ser un polímero denominado fluoruro de polivinilideno (PVDF). Su estructura es muy sencilla, no es más que unidades repetidas de -CH₂-CF₂-.

Otra característica interesante del PVDF es que una de las tres fases en la que se presenta (la beta, conformación 100% trans) tiene propiedades piezoeléctricas. La piezoelectricidad es esa característica que tienen algunos materiales de generar electricidad (acumular carga) cuando reciben presión y que nosotros solemos emplear en encendedores de todo tipo. Tenemos entonces un material estable frente a la corrosión, plástico y piezoeléctrico; todo un mundo de posibilidades.

Así lo han entendido los ingenieros que diseñaron el instrumento que lleva la New Horizons para medir la densidad de polvo en las proximidades de Plutón, el Venetia Burney Student Dust Counter, que montaron láminas de PVDF para detectar los impactos de partículas de polvo.

Pero también tiene posibilidades en el mundo médico. Un equipo de investigadores encabezado por Chenglian Sun, de la Universidad de Wisconsin en Madison (EE.UU.), han construido un dispositivo basado en PVDF que convierte el flujo de aire de la respiración humana en electricidad. El dispositivo podría servir como fuente de energía para otros dispositivos médicos implantados, eliminando de esta manera la necesidad de entrar en el quirófano para cambiar las pilas. Sus resultados aparecen en Energy & Enviromental Science.

La respiración podría ser una importante fuente de energía para uso personal, pero tiene dos inconvenientes: la baja velocidad del aire (2 m/s es un valor típico) y que fluctúa. Se ha conseguido recoger parte de esta energía con aparatos con un tamaño reducido pero todavía considerable, del orden de centímetros, y con el gran inconveniente de que necesitan velocidades de flujo claramente superiores a 2 m/s. Por tanto, es necesario reducir el tamaño del dispositivo para aprovechar las velocidades existentes además de que sea flexible y resistente a la corrosión para poder implantarlo en el cuerpo humano. Aquí es donde aparece el PVDF.

Los investigadores diseñaron un dispositivo muy simple, de micras, a base de una lámina de beta-PVDF. La lámina tiene que ser lo suficiente delgada como para que con la baja velocidad del aire entre en resonancia y genere electricidad. De hecho la principal proeza técnica de este trabajo es conseguir disminuir el espesor de la lámina sin que ésta pierda características mecánicas ni piezoeléctricas, lo que hicieron por grabado iónico reactivo (una combinación de grabado seco con grabado químico, como el aguafuerte).

Los investigadores predijeron teóricamente la relación flujo de aire / electricidad generada que comprobaron después con un dispositivo experimental. Las microláminas de beta-PVDF consiguieron generar suficiente electricidad como para mantener el funcionamiento de dispositivos eléctricos pequeños.

Los siguientes pasos están claros, aumentar la eficiencia y comprobar que efectivamente es capaz de hacer funcionar un dispositivo implantado (idealmente in vivo). Por otra parte las posibilidades de esta tecnología para aprovechar la energía mecánica de otros sistemas biológicos en sentido amplio, se nos antojan enormes.

Referencia:

Sun, C., Shi, J., Bayerl, D., & Wang, X. (2011). PVDF microbelts for harvesting energy from respiration Energy & Environmental Science DOI: 10.1039/C1EE02241E

Tomado de:

Experientia Docet

La 'hoja artificial' que puede revolucionar la energía solar

La 'hoja' artificial creada en el MIT. | Sun Catalytix

La tecnología ha logrado imitar fielmente el proceso más prodigioso de la naturaleza, o eso parece... Seis meses después del anuncio que dio la vuelta al mundo, el químico Daniel Nocera, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ha presentado a la comunidad científica la 'hoja artificial' que consigue reproducir la fotosíntesis.

La 'hoja', del tamaño de un naipe, está fabricada de silicio, níquel, cobalto y otros catalizadores. Depositada en cubo de agua, la 'hoja' reacciona químicamente ante la luz solar y produce burbujas separadas de oxígeno y de hidrógeno. Las dos corrientes pueden ser recolectadas y almacenadas en pilas de combustible, listas para proporcionar electricidad.

El último número de la revista 'Science' publica el estudio en el que se detalla todas las características del invento que aspira a revolucionar la tecnología solar.

"Se trata de un dispositivo muy ligero y fabricado con materiales muy abundantes y de bajo coste", explica Nocera. "Es totalmente portátil: no necesita cables, y no requiere más equipos que el necesario para capturar las burbujas... Dejas caer la 'hoja' en el agua, y empieza a separar el oxígeno del hidrógeno".

"El futuro será impulsado sin duda por la fotosíntesis", adelantó a ELMUNDO.es el profesor Nocera, en una entrevista concedida en su laboratorio del MIT. "Es sin duda la carrera en la que estamos muchos científicos. Encontrar la manera de reproducir ese proceso de una manera eficiente y barata es algo así como el santo grial de las energías renovables".

Pruebas en la India

Nocera, que comercialiazará el invento con su propia empresa, Sun Catalytix, cuenta además con un padrino de lujo: el multimillonario Ratan Tata, empeñado en probar el invento en miles de hogares en la India (aunque aún no hay una fecha en el horizonte).

"La idea es disponer de una fuente de barata de energía renovable para los países en desarrollo", afirma el químico del MIT. "Una 'hoja' mayor, de aproximadamente un metro cuadrado, bañada en agua, podría a abastecer a un hogar de tamaño medio en un país como India".

"Los costes de montaje y de operación serían sin duda mucho más reducidos de lo que hoy en días es posible con las placas fotovoltaicas", aventura Nocera. "Queremos asegurarnos primero de que la idea funciona en países en desarrollo, que donde tendremos el gran reto en los próximos años, para luego poder implantarlo en los países desarrollados, con unas necesidades energéticas mucho mayores".

Fuente:

El Mundo Ciencia

Shakespeare, reescrito por monos

El "teorema de los monos infinitos" ha dado lugar a varios experimentos.

¿Pueden millones de monos virtuales recrear las obras completas de William Shakespeare, por accidente, tecleando caracteres al azar?

Sí, de acuerdo con un proyecto llevado a cabo por un programador estadounidense. Por medio de un un software de código abierto llamado Hadoop, Jesse Anderson decidió probar el llamado "teorema de los monos infinitos", según el cual esos animales pulsando teclas al azar sobre un teclado durante un periodo ilimitado, podrían llegar a escribir las obras completas del dramaturgo inglés.

Los monos virtuales ya están cerca de alcanzar los 5,5 billones de combinaciones estimadas en el proyecto, según Anderson.

Y desde que este se inició, el 21 de agosto pasado, han llegado a recrear una pieza completa: el poema shakespereano A Lover's Complaint (Querellas de una amante).

"Es un pequeño paso para un mono y un salto gigante para los primates virtuales en todas partes", bromeó Anderson en su clic blog.

Secuencias de caracteres

"Es un pequeño paso para un mono, y un salto gigante para los primates virtuales en todas partes"

Jesse Anderson, programador

Los "simios" han tecleado secuencias aleatorias de nueve caracteres y cada una se revisa para ver si aparece en cualquier parte de las obras de Shakespeare. Si no, se descarta.

Si al comparar la secuencia con una base maestra surge una coincidencia absoluta el mono recibe como premio un plátano de su misma condición: virtual.

Para tener una idea de la magnitud del proyecto, hay alrededor de 5,5 billones de combinaciones de cada nueve caracteres del alfabeto inglés.

Los monos de Anderson generan al azar nueve cadenas de caracteres para tratar de producir todas estas cadenas y por lo tanto encontrar las que aparecen en las obras de Shakespeare.

Para facilitar tarea no se tienen en cuenta los espacios ni la puntuación.

La actividad "literaria" de los simios virtuales costaba unos US$19 al día, por lo que la generación de cadenas fue trasladada a una computadora personal para abaratar costos.

"Los monos seguirán escribiendo hasta terminar la obra de Shakespeare al azar", sostuvo Anderson.

Sí, pero no

Ahora, ¿qué piensan expertos consultados por la BBC sobre proyecto de Anderson?

Fragmento de "Querellas de una amanate"

Oh, esa humedad infectada de sus ojos,
Oh, ese fuego falso que en su mejilla ilumina,
Oh, ese el trueno forzado que de su corazón voló,
Oh, ese el aliento triste a sus esponjosos pulmones concedido,
Oh, todo ese movimiento prestado en aparente deuda,
Sin embargo, sería traicionar nuevamente al traicionado.
Y pervertir de nuevo a la doncella reconciliada.

Que con las modificaciones introducidas por el programador sí es posible llegar al éxito en un plazo razonable.

"Si utiliza un enfoque evolutivo, y se aferra a conjeturas de éxito, entonces lo va a lograr", dijo Tim Harford, quien escribe sobre ciencias y presenta un programa de radio de la BBC

Pero el doctor Ian Stewart, Profesor Emérito de Matemáticas en la Universidad británica de Warwick, considera que una aproximación diferente a la adoptada por el programador no conseguiría buenos resultados.

Sus cálculos sugieren que tomaría mucho más que la edad del Universo para que los monos reproduzcan completamente, al azar, la obra shakesperiana.

Wikipedia menciona un proyecto de 2003 que utilizó programas de computadora para simular una gran cantidad de monos escribiendo al azar.

Después del equivalente de miles de millones de años los monos simulados habría producido sólo una parte de una línea de "Enrique IV", Parte 2.

También en 2003, el zoológico de Paignton, en el sur de Inglaterra, llevó a cabo una prueba práctica al poner un teclado conectado a una computadora dentro de la jaula de seis macacos.

Tras un mes, los monos habían producido cinco páginas de la letra "S"...

!Y rompieron el teclado!

Fuente:

BBC Ciencia

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