Ahora todos hablamos del LHC. Sin embargo, la historia de los aceleradores no comenzó con éste moderno y complejo conglomerado de sofisticadas estructuras que hacen posible que visitemos lugares muy lejanos en el corazón de la materia. Tendríamos que recordar al acelerador lineal también llamado LINAC (linear accelerator) es un tipo de acelerador que le proporciona a la partícula subatómica cargada pequeños incrementos de energía cuando pasa a través de una secuencia de campos eléctricos alternos.

               Generador de Van de Graaff.                          El rodillo y peine superior.

Mientras que el generador de Van de Graaff proporciona energía a la partícula en una sola etapa, el acelerador lineal y el ciclotrón proporcionan energía a la partícula en pequeñas cantidades que se van sumando. El acelerador lineal, fue propuesto en 1924 por el físico sueco Gustaf Ising. El ingeniero noruego Rolf Wideröe construyó la primera máquina de esta clase, que aceleraba iones de potasio hasta una energía de 50.000 eV.

Durante la Segunda Guerra Mundial se construyeron potentes osciladores de radio frecuencia, necesarios para los radares de la época. Después se usaron para crear aceleradores lineales para protones que trabajaban a una frecuencia de 200 MHz, mientras que los aceleradores de electrones trabajan a una frecuencia de 3000 MHz.

El acelerador lineal de protones diseñado por el físico Luis Alvarez en 1946, tenía 875 m de largo y aceleraba protones hasta alcanzar una energía de 800 MeV (800 millones). El acelerador lineal de la universidad de Stanford es el más largo entre los aceleradores de electrones, mide 3.2 km de longitud y proporciona una energía de 50 GeV. En la industria y en la medicina se usan pequeños aceleradores lineales, bien sea de protones o de electrones.

El SLAC, ubicado al sur de San Francisco, acelera electrones y positrones a lo largo de algo más de tres kilómetros hacia varios blancos, anillos y detectores ubicados en su finalización. Este acelerador hace colisionar electrones y positrones, estudiando las partículas resultantes de estas colisiones. Construido originalmente en 1962, se ha ido ampliando y mejorando para seguir siendo uno de los centros de investigación de física de partículas mas avanzados del mundo. El centro ha ganado el premio nobel en tres ocasiones. Y, una vez recordada de manera breve la historia, pasaremos directamente al tema que en realidad nos ha tríado aquí: ¡El descubrimiento de los Quarks!

Ahora los medios con los que cuentan los físicos del LHC son inmensamente más eficaces y están más adelantados que aquellos viejos aceleradores que, sin embargo, fueron los pioneros y los que hicieron posible adquirir conocimientos que nos han traído hasta el moderno LHC.

En 1967 se emprendió una serie de experimentos de dispersión mediante los nuevos haces de electrones del SLAC. El objetivo era estudiar más incisivamente la estructura del protón. Entra el electrón de gran energía, golpea un protón en un blanco de hidrógeno y sale un electrón de energía mucho menor, pero en una dirección que forma un ángulo grande con respecto a su camino original. La estructura puntual dentro del protón actúa, en cierto sentido, como el núcleo con las partículas alfa de Rutherford. Pero el problema era aquí más sutíl.

               Richard Edward Taylor

Richard Edward Taylor fue uno de los veintidós científicos que trabajó intensamente en el acelerador lineal de Stanford (SLAC), en una serie de pruebas experimentales que vinieron a demostrar que los protones y los neutrones son poseedores de una estructura interna, lo que a su vez confirma las predicciones teóricas del neoyorquino Murray Gell-Mann (1929- ), acerca de la existencia de los denominados quarks.

Junto con sus colegas de Stanford junto con Jerome I. Friedman y Henry W. Kendall -con los que luego habría de compartir el Nobel-, Taylor investigó sobre la estructura interna de la materia, en su mínima expresión, para lo que partió del modelo teórico de los quarks, postulado por Gell-Mann y -de forma independiente- G. Zweig. Tras sus descubrimientos experimentales en el acelerado lineal de Stanford, Taylor perfeccionó dicho modelo añadiéndole la existencia de unas subpartículas desconocidas hasta entonces, que luego fueron denominadas leptones; además, introdujo en el modelo teórico de Gell-Mann otras partículas no estructurales, sino de intercambio de fuerza, a las que en Stanford comenzaron a llamar bosones.

James Bjorken.

                 Richard Feynman

Los dos últimos párrafos los he tomado prestados de www.mcnbiografias.com., que es lo que se explica de este tema en casi todas partes. Sin embargo, pocos cuentan que, el equipo de Stanford, dirigido por el físico del SLAC por Richard Taylor y los otros dos físicos del MIT, Jerome Friedman y Henry Kendall, tuvieron la gran suerte de que, Richard Feynman y James Bjorken, metieran sus narices en el proyecto llevados por la curiosidad y como habían prestado  su energía y su imaginación a las interacciones fuertes  y se preguntaban: ¿que habrá dentro del protón?

Amnos, Feynman y Bjorken visitaban con frecuencia Stanford desde su base en el  Cal Tech, en Pasadena. Bjorken, teórico de Stanford, estaba muy interesado en el proyecto experimental y en las reglas que regían unos datos aparentemente incompletos. Estas reglas, razonaba Bjorken, serían indicadoras de las leyes básicas (dentro de la “caja negra”) que controlaba la estructura de los hadrones.

No estaría mal echar una mirada hacia atrás en el tiempo y recordar, en este momento, a Demócrito que, con sus postulados, de alguna manera venía a echar un poco de luz sobre el asunto, dado que él decía que  para determinar  si algo era un á-tomo habría que ver si era indivisible. En el modelo de los quarks, el protón, en realidad, un conglomerado pegajoso de tres quarks que se mueven rápidamente. Pero como esos quarks están siempre ineludiblemente encadenados los unos a los otros, experimentalmente el protón aparece indivisible.

Acordémonos aquí de que Boscovich decía que, una partícula elemental, o un “á-tomo”, tiene que ser puntual. Y, desde luego, esa prueba, no la pasaba el protón. El equipo del MIT y el SLAC, con la asesoría de Feynman y Bjorken, cayó en la cuenta de que en este caso el criterio operativo era el de los “puntos” y no el de la indivisibilidad. La traducción de sus datos a un modelo de constituyentes puntuales requería una sutileza mucho mayor que el experimento de Rutherford.

Precisamente por eso era tan conveniente fue tan conveniente para Richard Edward Taylor y su equipo, tener a dos de los mejores teóricos del mundo en el equipo aportando su ingenio, agudeza e intuición en todas las fases del proceso experimental. El resultado fue que los datos indicaron, efectivamente, la presencia de objetos puntuales en movimiento dentro del protón.

En 1990 Taylor, Friedman y Kendall recogieron su premio Nobel por haber establecido la realidad de los quarks. Sin embargo, a mí lo que siempre me ha llamado más la atención es el hecho cierto de que, este descubrimiento como otros muchos (el caso del positrón de Dirac, por ejemplo), han sido posible gracias al ingenio de los teóricos que han sabido vislumbrar cómo era en realidad la Naturaleza.

A todo esto, una buena pregunta sería: ¿cómo pudieron ver este tipo de partículas de tamaño infinitesimal, si los quarks no están libres y están confinados -en este caso- dentro del protón?  Hoy, la respuesta tiene poco misterio sabiendo lo que sabemos y hasta donde hemos llegado con el LHC que, con sus inmensas energías “desmenuza” un protón hasta dejar desnudos sus más íntimos secretos.

   Este es, el resultado ahora de la colisión de protones en el LHC

Lo cierto es que, en su momento, la teoría de los Quarks hizo muchos conversos, especialmente a medida que los teóricos que escrutaban los datos fueron imbuyendo a los quarks una realidad creciente, conociendo mejor sus propiedades y convirtiendo la incapacidad de ver quarks libres en una virtud. La palabra de moda en aquellos momentos era “confinamiento”. Los Quarks están confinados permanentemente porque la energía requerida para separarlos aumenta a medida que la distancia entre ellos crece. Esa es, la fuerza nuclear fuerte que está presente dentro del átomo y que se encarga de transmitir los ocho Gluones que mantienen confinados a los Quarks.

Así, cuando el intento de separar a los Quarks es demasiado intenso, la energía se vuelve lo bastante grande para crear un par de quark-anti-quark, y ya tenemos cuatro quarks, o dos mesones. Es como intentar conseguir un cabo de cuerda. Se corta y… ¡ya tenemos dos!

¿Cuerdas? Me parece que estoy confundiendo el principal objetivo de este trabajo y, me quiero situar en el tiempo futuro que va, desde los quarks de Gell-Mann hasta las cuerdas de Veneziano y John Schwarz y más tarde Witten. Esto de la Física, a veces te juega malas pasadas y sus complejos caminos te llevan a confundir conceptos y  momentos que, en realidad, y de manera individualizada, todos han tenido su propio tiempo y lugar.

¿Cuántas veces no habré pensado, en la posibilidad de tomar el elixir de la sabiduría para poder comprenderlo todo? Sin embargo, esa pósima mágica no existe y, si queremos saber, el único camino que tenemos a nuestro alcance es la observación, el estudio, el experimento… ¡La Ciencia!, que en definitiva, es la única que nos dirá como es, y como se comporta la Naturaleza y, si de camino podemos llegar a saber, por qué lo hace así…¡mucho mejor!

emilio silvera

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No, este no es el edificio de la Ciencia. Está en Seattle y es el Museo de Ciencia Ficción. Pero hablemos del edificio de la Ciencia y de lo que de él dicen algunos.

“A primera vista el edificio de la ciencia aparenta estar erigido sobre suelo firme y profundos cimientos, como una  unidad congruente, monolítica, dando fe de una sola realidad. Sin embargo, la ciencia es un constructo dinámico, cambiante. Según  Thomas Kuhn, “Parece más bien una estructura destartalada con escasa coherencia”. Es producto de la observación, del razonamiento y también de muchas pasiones, siempre de seres humanos.”

Pero hablemos un poco de la “máquina”  más compleja que existe en el Universo. Bueno, al menos hasta donde podemos saber, ya que, no podemos afirmar ni negar la existencia de algo similar o superior en otros mundos.

El estudio biológico del cerebro es un área multidisciplinar que abarca muchos niveles de estudio, desde el puramente molecular hasta el específicamente conductual y cognitivo, pasando por el nivel celular (neuronas individuales),  los ensambles y redes pequeñas de neuronas (como las columnas corticales) y los ensambles grandes (como los propios de la percepción visual) incluyendo sistemas como la corteza cerebral o el cerebelo, e incluso, el nivel más alto del Sistema Nervioso.

Hemos podido llegar a saber que el cerebro, tanto si está despierto como si está dormido, tiene mucha actividad eléctrica, y no sólo por las señales individuales emitidas por una u otra neurona cuando se comunican entre sí. De hecho, el cerebro está envuelto por innumerables campos eléctricos superpuestos, generados por la actividad de los circuitos neuronales de las neuronas que se comunican. Una nueva investigación revela que estos campos son mucho más importantes de lo que se creía hasta ahora. Es posible que, de hecho, representen una forma adicional de comunicación neuronal. Se ha llegado a pensar que, con la evolución del cerebro, quizás algún día, los humanos, podamos transmitir telepáticamente. Sin embargo…

Aunque se han llevado a cabo muchos experimentos sobre la telepatía, su existencia no es aceptada por la gran mayoría de la comunidad científica, entre otras cosas, argumentando que las magnitudes de energía que el cerebro humano es capaz de producir resultan insuficientes para permitir la transmisión de información. No obstante, algunos investigadores señalan que, con la tecnología necesaria, en un futuro será posible interpretar las ondas cerebrales mediante algún dispositivo y enviar mensajes textuales a un receptor de manera inalámbrica, sin embargo descartan que este proceso pueda llevarse a cabo de cerebro a cerebro sin mediación tecnológica. Hasta la fecha, las únicas pruebas de la telepatía son las narraciones testimoniales, pues jamás se ha podido reproducir un fenómeno telepático en laboratorio.

La neurociencia es una de las teorías científicas con más éxito en las últimas décadas. Pero aún, en este apartado del edificio de la ciencia, al verlo de cerca nos encontramos con arenas movedizas. Los especialistas se enfrentan al gran reto de explicar cómo es que los procesos físicos en el cerebro pueden generar o incluso influenciar la experiencia subjetiva. Este es el llamado problema duro de la consciencia.

                                                                          Pero… ¡Vayamos mucho más atrás!

Los “ladrillos” del cerebro: Es evidente que el estímulo para la expansión evolutiva del cerebro obedeció a diversas necesidades de adaptación como puede ser el incremento de la complejidad social de los grupos de homínidos y de sus relaciones interpersonales, así como la necesidad de pensar para buscar soluciones a problemas surgidos por la implantación de sociedades más modernas cada vez.  Estas y otras muchas razones fueron las claves para que la selección natural incrementara ese prodigioso universo que es el cerebro humano. ¡Ah! Los alimentos tienen mucho que ver en todo eso.

Claro que, para levantar cualquier edificio, además de un estímulo para hacerlo se necesitan los ladrillos específicos con las que construirlo y la energía con la que mantenerlo funcionando.

La evolución rápida del cerebro no solo requirió alimentos de una elevada densidad energética y abundantes proteínas, vitaminas y minerales; el crecimiento del cerebro necesitó de otro elemento fundamental:

Un aporte adecuado de ácidos grasos poliinsaturados de larga cadena, que son componentes fundamentales de las membranas de las neuronas, las células que hacen funcionar nuestro cerebro. La sinapsis es la unión funcional intercelular especializada entre neuronas, en estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso

¿En que radica la facilidad de algunas personas para socializar mucho más fácilmente que otros? Más allá de una cuestión de carácter, existen rasgos biológicos que pueden ayudar a los científicos a entender en donde radica el secreto de la popularidad y, es el cerebro, en donde se encuentra la clave para descubrirlo.

De acuerdo con un estudio realizado por la Dra. en Neurociencias MaryAnn Noonan en de la Universidad de Oxford en Inglaterra, el cerebro de las personas que tienen numerosos amigos consta de seis partes más grandes y mejor conectadas entre sí que el de las personas con pocos amigos.

La Dra. Noonan, presentó el resultado de su investigación en la reunión de la Sociedad de Neurociencias, en donde comentó haber encontrado que los seres humanos en posesión de una gran red de amigos y buenas habilidades sociales tienen ciertas regiones del cerebro que son más grandes, mejor conectadas con otras regiones y, sobre todo, más desarrollados que aquellos que no tienen las mismas habilidades sociales. Los rasgos biológicos marcados pueden ayudar a los científicos a entender en donde radica el secreto de la popularidad.

De todas las maneras, estamos muy lejos de saber sonbre una multitud de funciones y propiedades que están presentes en el cerebro y que, para los expertos, de momento, no tienen explicación. Por ejemplo, ¿por qué maduran antes las niñas que los niños? Las observaciones y los comportamientos de unos y otros nos han llevado a ese razonamiento final, y la verdad es que más allá de ser una opinión subjetiva, podría tener cierto fundamento.

A medida que crecemos nuestros cerebros se reorganizan y eliminan gran parte de las conexiones neuronales, quedándose sólo con aquellas que realmente proporcionan información útil. Esta información es, entre otra, la proveniente de regiones cerebrales que aunque estén lejanas sirven para contextualizar y comprender mejor la nueva información percibida: por ejemplo, escuchar un determinado sonido puede evocar el recuerdo de ciertas emociones, percibir según qué expresiones faciales se asocia con diferentes sentimientos y comportamientos, y una melodía musical está ligado a otros recuerdos de distintos tipos.

De esta forma, aunque la cantidad general de conexiones será más reducida según vamos madurando, el cerebro conserva las conexiones de larga distancia, que son las más complejas de establecer y de mantener y las realmente importantes para la integración de la información. Con ellas se consigue un procesamiento más rápido y eficiente. Esto explica también por qué la función cerebral no solo no empeora, sino que, en lugar de eso, mejora con los años (por lo menos, hasta los aproximadamente 40 años).

Nuestro sistema nervioso está siempre cambiando, es probable que cuando termines de leer este texto tu cerebro no sea el mismo que al comienzo de la lectura. El sistema nervioso tiene la capacidad de reordenar y crear nuevas sinapsis (conexiones entre neuronas), y gracias a esta característica somos capaces de aprender.

Cada experiencia deja una huella que modifica las sinapsis neuronales y permite que nos adaptemos a los constantes cambios de nuestro entorno, esta es la llamada Plasticidad Neuronal, que permite generar nuevas conexiones entre las neuronas, producto del aprendizaje y su almacenamiento en la memoria. Es decir, ¡el cerebro se transforma con la experiencia!.

Claro que, cuando hablamos del cerebro lo estamos haciendo del objeto más complejo del universo. Tiene tanta complejidad en sí mismo, que sus más de cien mil millones de neuronas nos hablan por sí mismo de ella. Nada en nuestro Universo se puede comparar a un objeto que con sólo un 1,5 Kg de peso, tenga tántas facultades y desarrolle tánta actividad como lo hace el cerebro Humano (el más adelantado y evolucionado que hasta el momento conocemos).

Explicar cualquiera de las “cosas” que están presentes en el cerebro, es, en sí mismo, un complejo ejercicio que supone “todo un mundo”, aunque estémos hablando de un sólo elementos de los muchos que allí están presentes. Por ejemplo…

Dentrita, Soma, Axón, Núcleo, Vaina de Mielina (estructura de una neurona clásica)

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GALARDON

El Seymour Cray es el premio más importante del mundo en esta disciplina

Mateo Valero, primer europeo en ganar el mayor premio de supercomputación

Mateo Valero ante el superordenador ‘Mare Nostrum’ del Barcelona Supercomputing Center. EM

El investigador español Mateo Valero, catedrático de la UPC y director del Barcelona Supercomputing Center (Centro Nacional de Supercomputación), se ha convertido en el primer investigador europeo que recibe el premio de supercomputación Seymour Cray, otorgado por la IEEE Computer Society. El Seymour Cray es el mayor reconocimiento en computación de alto rendimiento del mundo y en 2014 fue concedido al prestigioso Gordon Bell.

La IEEE Computer Society describe el premio Seymour Cray como el “reconocimiento a las contribuciones innovadoras en los sistemas de computación de alto rendimiento que mejor ejemplifican el espíritu creativo de Seymour Cray”. El acta de concesión del premio a Valero destaca que se trata de un premio “en reconocimiento a sus contribuciones fundamentales en el campo de las arquitecturas vectoriales, procesadores súper-escalares, procesadores multithreaded y procesadores Very Long Instruction Word”.

La entrega del premio tendrá lugar el próximo mes de noviembre en Austin (Texas, EEUU) durante la conferencia SC15, la mayor cita internacional de computación de alto rendimiento, redes, almacenamiento y análisis.

Según detalla el Centro Nacional de Supercomputación en una nota remitida a los medios, Mateo Valero ha centrado su investigación en arquitectura de computadores. Su trabajo en este campo le ha otorgado diferentes reconocimientos entre los que destacan el premio internacional de arquitectura de computadores Eckert-Mauchly (2007), dos Premios Nacionales de Investigación y la reciente concesión de una European Research Council Advanced Grant, dotada con más de 2,3 millones de euros, para el desarrollo de RoMoL, su actual proyecto de investigación en el Barcelona Supercomputing Center centrado en el diseño de los chips multicores de los procesadores del futuro.

Fuente: El Mundo

Nota del Editor: Agradecemos al contertulio Kike que hablara del personaje y del premio alcanzado, ya que, de otra manera, se nos habría escapado la Noticia que merece la pena ser destacada.

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Un equipo internacional de astrónomos ha logrado retratar una colisión entre dos galaxias que tuvo lugar cuando el universo tenía sólo la mitad de su edad actual gracias a la combinación de telescopios, situados tanto en el espacio como en tierra, y a una lente cósmica “infinitamente más grande”.

El equipo de astrónomos encontró la galaxia H-ATLAS J142935.3-002836 durante un sondeo del proyecto H-ATLAS y, mediante una “extensa campaña de seguimiento con los telescopios más potentes”, consiguieron demostrar que el objeto que se observa a través de la lente era una colisión galáctica que da lugar cada año a cientos de nuevas estrellas.

En concreto, los científicos utilizaron tres telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en inglés): el ALMA, el APEX y el VISTA, situados en el desierto de Atacama (Chile), los telescopios espaciales Hubble, de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés) y Spitzer, de la NASA, y los terrestres Gemini Sur y Keck-II entre otros.

• Telescopio ALMA. Atacama Large Millimeter Array (ALMA), es una poderosa herramienta para estudiar las primeras estrellas que surgieron hace miles de millones de años. (Archivo).

… poderosa herramienta para estudiar las primeras estrellas que surgieron hace miles de millones de años. (Archivo). El telescopio Atacama Pathfinder …

El telescopio Atacama Pathfinder Experiment (APEX), ubicado en el desierto de Atacama, cuenta con un nuevo instrumento, que tras las primeras pruebas captó una imagen de la zona de formación estelar NGC 6334, (la Nebulosa de la Pata de Gato) en la constelación austral de Scorpius (El Escorpión), cuyo resultado es notablemente mejor que imágenes anteriores obtenidas por el telescopio de esta misma región.

El Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en inglés) está de enhorabuena: estrena VISTA, un nuevo y potente telescopio. Ubicado en el Observatorio de Paranal, en pleno desierto de Atacama chileno, VISTA tiene un espejo de 4,1 metros de largo y las mismas cualidades excepcionales de observación de su ‘compañero’, el Very Large Telescopi (VLT). El telescopio ha sido desarrollado por un consorcio de 18 universidades del Reino Unido.

Su primer trabajo ha sido conseguir esta espectacular imagen de la Nebulosa de la Flama,una nube de formación de estrellas de gas y polvo en la constelación de Orión. Gracias a la tecnología infrarroja de VISTA, la imagen permite ver los objetos que ocultan las nubes de polvo y nos muestra las jóvenes estrellas que se ocultan tras ellas.

El esquema muestra cómo cómo el efecto de lentes gravitacionales alrededor de una galaxia normal enfoca la luz proveniente de una fusión de galaxias con formación estelar muy distantes para crear una imagen distorsionada, pero más brillante. Crédito de la imagen: ESO/M. Kornmesser.

Los potentes Telescopios con prestaciones increíbles con los que hoy pueden contar los Astrónomos de todo el mundo, posibilitan que se puedan captar objetos de increíble belleza y, sobre todo, fenómenos que nos enseñan lo que ocurre en el Cosmos, en el que ahora sabemos que nada es eterno ni estático. Hay presente fuerzas que hacen posible los cambios por medio de interacciones gravitatorias, electromagnéticas, de radiación y de la estabilidad de los átomos gracias a la fuerza nuclear fuerte que, hace posible la existencia de todos los objetos visibles o no, conformado de miles de millones de moléculas formadas por átomos que se juntan. Todo lo que vemos son Quarks y Leptones que se disfrazan de estrellas, mundos o galaxias.

Como podemos ver aquí, la tendencia de todo, es la de juntarse. Existe una fuerza irresistible que llama a esa unión y, sin embargo, el Universo en su contexto general más amplio, se expande sin cesar y, cada día que pasa, las galaxias están más lejos las unas de las otras, salvo las que son vecinas y siguen juntas por efecto de la Gravedad.

El Universo será cada vez más frío, más grande, y más solitario.

¡Qué porvenir!

emilio silvera

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