martes, 13 de septiembre de 2016

¿Qué pasa contigo protón? (I)


El protón es una partícula que forma parte de toda la materia visible que está a nuestro alrededor. Sabemos que los objetos se componen de átomos y que los núcleos de los átomos contienen protones. 
Es una partícula con carga eléctrica positiva y de un tamaño del orden de fentómetros (1 fm = $10^{-15}$ m), diminuta pero no puntual, ya que tiene estructura interna. Y precisamente una estructura interna muy compleja que, de momento, no acabamos de comprender.
El protón es un hadrón, es decir, una partícula que siente la interacción fuerte porque se compone de quarks. En principio, de quarks y de gluones. Los quarks, por ahora, son partículas puntuales que sienten la interacción fuerte (una de las interacciones que existen en la naturaleza además de la débil, la electromagnética y la gravitatoria) y los gluones son las partículas que transmiten dicha interacción, los mediadores de la fuerza. Pero, además, el protón contiene fotones y esto no es tenido en cuenta en algunos de los cálculos que hacen los físicos teóricos.

miércoles, 10 de agosto de 2016

Física para candidatos a presidente


Hace unas semanas se volvieron a celebrar elecciones en España. Por segunda vez en seis meses. Antes de Navidad hubo otras, pero los partidos que salieron elegidos no se pusieron de acuerdo para formar gobierno y ha sido necesario volver a convocar elecciones. El resultado ha sido similar y de nuevo, parece que no habrá acuerdo entre los partidos.
Antes de las primeras elecciones, se celebró un debate entre algunos de los candidatos a la presidencia del gobierno de España. La palabra ciencia salió en ese debate poco, por no decir nada, y cuando apareció iba acompañada del prefijo "pa". A pesar de que todos los partidos llevan en su programa un apartado dedicado a la ciencia diciendo las maravillas que van a hacer (siempre en futuro), lo cierto es que pocos políticos hay que tengan formación científica...

Al comienzo de la crisis, allá por 2008, la Universidad de Berkeley editó un libro que llevaba por título "Physics for future presidents", título que hasta nuestros políticos son capaces de traducir. No estaría mal que los candidatos siguiesen las clases del profesor Richard A. Muller en la Universidad de Berkeley, están colgadas en la red (os dejamos el enlace al final por si algún candidato quiere matar el tiempo entre negociación y negociación), pero nos conformamos con que tengan unas nociones sencillas que pueden serles útiles en su día a día.

Y vamos a empezar hablando de Termodinámica.

jueves, 21 de abril de 2016

El virus Zika y la radioactividad

Desde hace unos meses, en los informativos se habla con frecuencia de una enfermedad provocada por un virus (el virus de Zika) y, a estas alturas, seguro que todos hemos leído alguna información sobre el tema.
Se trata de un virus transmitido, principalmente, por mosquitos y que se ha relacionado con un aumento en el número de recien nacidos con microcefalia.
Dado que esto es un blog sobre Física os preguntaréis qué estamos haciendo hablando de esta enfermedad, por muy de actualidad que esté. El motivo es muy simple, la Física también tiene que ver en los esfuerzos que se están llevando a cabo para el control de la enfermedad por el virus de Zika. 

domingo, 27 de marzo de 2016

El valor añadido de la Ciencia

Esta entrada no va de Física. Bueno sí, pero no trata de ningún área de la Física en particular, ni tiene fórmulas, ni cálculos. Es una entrada para expresar una opinión sobre la situación de la Física, en particular, y de la Ciencia, en general, hoy día. 

domingo, 14 de febrero de 2016

Entrevista a Juan Calderón Bustillo (Miembro de LIGO)

El pasado jueves, 11 de Febrero de 2016, David Reitze, Director ejecutivo del laboratorio LIGO (Caltech) anunciaba lo esperado por muchos:
"Ladies and gentlemen, we [pausa] have detected [pausa] gravitational waves. We did it!"

 Segundos antes, France Cordova, directora de la National Science Foundation, una agencia federal independiente creada por el congreso de los EE.UU en 1950 para, entre otros objetivos, promover el progreso de la ciencia, explicaba que en 1992, se aprobaba la mayor inversión hasta la fecha en una instalación científica como era LIGO. "Un gran riesgo", decía France Cordova, pero riesgos como ese convierten a un país en "global leader in advanced knowledge".


Señales detectadas por LIGO. Credit: LIGO


En la entrada ¿Qué son las ondas gravitacionales? ya hablamos sobre las ondas gravitacionales y sobre LIGO. 
Los resultados del descubrimiento de las ondas gravitacionales se encuentran en el artículo "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger" publicado en Physical Review Letters. Este artículo de 16 páginas explica como la señal medida en los detectores de LIGO corresponde a ondas gravitacionales provenientes de la "colisión" de dos agujeros negros que estaban en rotación uno respecto al otro. La lista de autores del artículo ocupa 3 de las 16 páginas e incluye investigadores de 133 centros de investigación y universidades de numerosos países. Entre estos autores se encuentran varios pertenecientes a la Universidad de las Islas Baleares: Alicia Sintes, Sascha Husa, Xisco Jimenez Forteza, Miquel Oliver Almiñana y Juan Calderón Bustillo.


Juan Calderón Bustillo. Fuente: Juan Calderón

Con este último hemos contactado vía correo electrónico y ha tenido la amabilidad de responder a algunas preguntas.



Juan Calderón Bustillo nació en 1988 en Santiago de Compostela, pero a los 3 años su familia se trasladó a Silleda, un pueblo de Pontevedra. Se licenció en Ciencias Físicas por la Universidad de Santiago de Compostela en 2011, tras lo cual realizó un Máster de Estudios Avanzados en Matemáticas en la Universidad de Cambrigde y obtuvo el título de Doctor por la Universidad de las Islas Baleares en Julio de 2015 con la tesis titulada: "Sub-dominant modes of the gravitational radiation from compact binary coalescences: construction of hybrid waveforms and impact on gravitational wave searches" dirigida por Alicia Sintes y Sascha Husa. Dicha tesis se centra en el estudio de la radiación gravitatoria procedente de la unión de dos agujeros negros. La detección de esta radiación (lo que ha hecho LIGO) depende crucialmente de la precisión con la que se modela la señal emitida. En la tesis demostró que los modelos existentes debían mejorarse e indicaba la manera de hacerlo.
Ha realizado estancias de investigación en centros como el Max Planck Institute for Gravitational Physics en Hannover, Alemania, o en LIGO Laboratory en el California Institute of Technology, entre otros. Actualmente, es un investigador postdoctoral en el Georgia Technology Institute.

Hemos contactado con él por correo electrónico y, muy amablemente, ha accedido a contestar algunas preguntas sobre LIGO y sobre su trayectoria.



Cuadernos de Física (CF): ¿Cuándo comenzaste a trabajar dentro del LIGO?


Juan Calderón Bustillo (JCB): Comencé en 2012, cuando me incorporé al grupo de relatividad y gravitación de la UIB.


CF: ¿Cuál ha sido tu participación en LIGO?


JCB: Para explicar esto es bueno saber antes como detectamos el tipo de señales de ondas gravitacionales con las que trabajamos. El sistema es muy parecido a la aplicación Shazam del móvil: ésta compara la señal que llega al teléfono con una base de datos de canciones. Nuestras canciones son señales de ondas gravitacionales emitidas por distintas fuentes que creemos que existen y nuestro trabajo se centró en calcular modelos teóricos de dichas ondas, para poder así compararlas con los datos del detector. En particular, en mi tesis estudié cuales son las consecuencias de que nuestros modelos no sean totalmente precisos.



CF: ¿Qué implicaciones crees que tendrán estas observaciones dentro de la Física?



JCB: Hay muchas de gran calado, desde el lado puramente teórico hasta la astrofísica. En resumen, La Relatividad General de Einstein describe la dinámica de lo que llamamos espacio-tiempo, el cual se curva debido a la presencia de materia en él. Dicha curvatura es lo que nosotros experimentamos como gravedad. Hasta ahora, comparando el espacio-tiempo con un océano, habíamos estudiado sus aguas calmadas. Una vez somos capaces de detectar ondas gravitacionales vamos a ser capaces de poner a prueba la teoría de Einstein en situaciones de una violencia extrema. 



Hemos abierto una ventana a un Universo completamente nuevo, del que no podíamos obtener información mediante señales electromagnéticas (luz visible, rayos X, rayos gamma u ondas de radio), lo que nos permitirá no sólo comprobar la existencia de fenómenos que hasta ahora eran pura teoría sino que probablemente nos depare sorpresas en forma de eventos inesperados.


CF: ¿Por qué escogiste este campo de investigación?


JCB: Desde los últimos años de la carrera me llamó la atención la Relatividad General, por su mezcla de gran complejidad y belleza matemática. Por eso me fui a Cambridge a cursar su Máster de Matemáticas y especializarme en Relatividad General y agujeros negros.



En esas recibí un correo del grupo de la UIB anunciándome la posibilidad de realizar el doctorado en ondas gravitacionales, o dicho de otro modo, Relatividad General experimental, algo que nadie hacía en España. Lo que me decidió a irme fue lo prometedor del tema de investigación combinado con el atractivo de una isla como Mallorca.




CF: ¿Cómo te enteraste de que alguno de los datos de las observaciones podían corresponder a una onda gravitacional? ¿Ha sido difícil guardar el "secreto" hasta que se ha hecho público?



JCB: Pasados unos minutos después del evento, llegó un email de un compañero del Instituto Max Planck de Hannover, el Dr. Marco Drago, advirtiendo de la presencia de una señal de gran intensidad en ambos detectores LIGO, y preguntando si se trataba de algún tipo de señal artificial puesta por nosotros entre los datos. Hacemos esto para comprobar que de hecho somos capaces de observarlas. Pronto se confirmó que no había tal señal artificial y comenzó un detallado y complicado análisis que ha durado hasta hace unos días. Para mí personalmente no fue difícil guardar el secreto, ya que estaba continuamente discutiéndolo con compañeros de LIGO y eso atenúa tu “ansiedad” por hablar de él.



CF:  El otro día, en una visita de alumnos de 2º de Bachillerato para que les habláramos del grado de Física, un chico preguntó: "¿Para qué sirve la Física?¿Para dar clase? Es la pregunta que me hacen mis padres". ¿Qué le responderías?



JCB: La carrera de Física va mucho más allá del simple hecho de resolver problemas, aprender matemáticas, o aprender de donde vienen tales soluciones. A lo que de verdad te enseña es a ser crítico con todo lo que ves, a no convencerte de algo hasta que está totalmente demostrado y siempre considerar puntos de vista distintos a la hora de afrontar una situación. Nos enseña a atacar situaciones con una mente abierta, considerando todas las vías posibles. 



Es por esto último que somos profesionales altamente cotizados en ámbitos que en principio parecen ajenos a la física, como bancos, consultoras, empresas de informática y trabajos de naturaleza muy variada. Dar clase es una de las cosas que tenemos, para mí, la fortuna de poder hacer, pero para nada la única salida.



CF:  Tienes un curriculum magnífico. Ahora estás con un contrato postdoctoral en Georgia Technology Institute. ¿Cuál va a ser tu trabajo allí?


JCB: En principio mi trabajo se centrará en continuar con el modelado de señales de ondas gravitacionales provenientes de agujeros negros binarios (como el que se ha detectado), en el grupo liderado por los profesores Pablo Laguna y Deirdre Shoemaker. Para esto es necesario resolver las ecuaciones de Einstein en superordenadores, aplicando lo que se conoce como Relatividad Numérica. 


CF: ¿Cuáles son tus planes para cuándo finalice el contrato postdoctoral?



JCB: Sinceramente no lo sé. En principio me gustaría seguir en el ámbito de la investigación, más ahora que se abre todo un campo nuevo en el que investigar. Sin embargo nunca sabes qué va a pasar, y como dije antes, siempre está la posibilidad de pasarse al mundo de la consultoría y las finanzas.



CF: He leído que obtuviste buenos resultados como nadador hace unos años, ¿sigues haciendo natación (u otro deporte) o la Física ocupa todo tu tiempo?



JCB: Dejé la natación a los 18 años, aunque seguí compitiendo a nivel Máster en mis años de la licenciatura. Soy un apasionado del deporte y creo que es necesario tener una vía de escape del trabajo de investigación, que puede ser no esclavizante pero sí muy absorbente. Actualmente estoy intentando recuperarme de una lesión de rodilla para volver a jugar partidillos de fútbol y basket.



CF: Esperemos que esa recuperación sea rápida y puedas disfrutar del deporte tanto o más que de la investigación. Gracias y enhorabuena por tu trabajo.

¡Hasta la próxima!
José Manuel Alcaraz y Reyes Zambrano.

Bibliografía:
- Entrevista en La Voz de Galicia, publicada el 13 de Febrero de 2016. (http://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2016/02/13/ondas-gravitacionales-ofrecen-viaje-desconocido/0003_201602G13P26992.htm)
-Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)  Phys. Rev. Lett. 116, 061102 – Published 11 February 2016 (http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102)