Zientzia

Zurrunbilo mikroskopikoen behaketa berriek materiaren fase paradoxiko bat dagoela baieztatu dute, eta neutroi izarren barruan ere sor daiteke.

Alpe austriarretako tontor malkartsuen artean dagoen laborategi batean, lur arraroetako metalak lurrundu eta labe batetik irteten dira, borroka hegazkin baten abiaduran. Gero, laserren eta pultsu magnetikoen konbinazio batek gasa ia gelditu arte geldiarazten du, espazioaren sakontasuna baino hotzago bihurtuz. Gasaren 50.000 atomo inguruk nortasun guztia galtzen dute eta egoera bakar batean batzen dira. Azkenik, inguruneko eremu magnetikoaren biraketa batekin, tornado txikiek bizia hartzen dute eta iluntasunean birak ematen dituzte.

https://zientziakaiera.eus/app/uploads/2025/02/Supersolids-comprimido.mp4 Supersolido bat birarazten denean, bat-bateko zurrunbiloak sortzen dira. Bideoa: Ibrahim Rayintakath eta Rui Braz Quanta Magazine aldizkariarentzat.

Hiru urtez, Francesca Ferlaino fisikariak eta Innsbruckeko Unibertsitateko bere taldeak lan egin dute zurrunbilo horien irudiak eskala kuantikoan lortzeko. “Jende askok esan zidan hori ezinezkoa izango zela”, kontatu zuen Ferlainok uda honetan bere laborategira egindako bisita batean. “Baina ziur nengoen lortuko genuela”.

Orain, Nature aldizkarian argitaratutako artikulu batean, zurrunbiloen argazkiak argitaratu dituzte, supersolido izenez ezagutzen den materiaren fase exotiko batean luzaroan bilatutako seinalea baieztatuz.

Supersolidoak, materiaren fase paradoxikoak, aldi berean solidoen artean zurrunena eta fluidoen artean jariakorrena denak, materia kondentsatuaren fisikariak liluratu ditu 1957an iragarri zenetik. Fase horren zantzuak handituz joan ziren, baina esperimentu berriak bere existentziaren ebidentziaren azken pieza garrantzitsua ziurtatzen du. Egileen ustez, supersolidoetan sortzen diren zurrunbiloek propietateak azaltzen lagun dezakete sistema anitzetan, tenperatura altuko supereroaleetatik hasi eta gorputz astronomikoetaraino.

Zurrunbiloek unibertsoko baldintza muturrekoenetako batzuetan materiaren portaera erakuts lezakete. Pulsarrek, neutroi izar birakariek (erretako izarren gorpu izugarri trinkoak), barrualde supersolidoak dituztela susmatzen da. “Egia esan, sistema analogoa da eta oso ona da” neutroi izarrentzat, azaldu du izar horietan aditua den Royal Hollowayko (Londresko Unibertsitatea, Erresuma Batua) Vanessa Graber fisikariak. “Oso emozionatuta nago horrekin”.

Zurruna eta jariakorra

Imajina ezazu hainbat materiaz betetako ontzi bat birarazten duzula. Solido batek birak emango ditu ontziarekin batera, ontziaren eta materialaren atomo sare zurrunaren arteko marruskaduraren ondorioz. Likido batek, bestalde, barne marruskadura gutxiago duenez, zurrunbilo handi bat sortuko du ontziaren erdian (kanpoko atomoek ontziarekin biratzen dute, eta barrukoak, aldiz, atzean geratzen dira).

Likido batzuk behar adina hozten eta sakabanatzen badira, atomoak interakzioa izaten hasten dira distantzia handiagoetan zehar, eta olatu erraldoi batean elkartzen dira. Olatu hori jariakorra da, inolako marruskadurarik gabe. Superfluido izenez ezagutzen direnak Errusiako eta Kanadako fisikariek 1937an deskubritu zituzten lehen aldiz, helioan.

1. irudia: Francesca Ferlaino Innsbruckeko Unibertsitateko fisikariak supersolidoen ezaugarri bereizgarria behatu du. (Argazkia: M Vandory/Innsbruckeko Unibertsitatea. Iturria: Quanta Magazine).

Saiatu superfluidoz betetako ontzia birarazten, eta superfluido hori geldirik egongo da, baita ontziak haren inguruan birak ematen dituenean ere. Superfluidoak kuboa ukitzen jarraitzen du, baina materiala erabat iragazgaitza da marruskadurarekiko, ontzia biraketa abiadura jakin batera iritsi arte. Puntu horretan, biratzeko bulkadari aurre egitean, superfluidoak bat-batean zurrunbilo kuantiko bakarra sortzen du: atomo zurrunbilo bat, ondoaren hondoraino hedatzen den ezeren zutabe bat inguratzen duena. Ontzia azkartzen jarraituko du, eta tornado perfektu gehiago ertzetik irristatuko dira.

Superfluidoak aurkitu eta hogei urtera, Eugene Gross fisikari estatubatuarrak iradoki zuen kolektibismo kuantiko bera sor zitekeela solidoetan. Fisikariek hainbat hamarkadatan eztabaidatu zuten superfluido eta solido hibrido hori existitu ote zitekeen. Azkenik, supersolidoaren irudi teoriko bat sortu zen. Eremu magnetikoa superfluido baten inguruan doitzean, atomoen arteko aldaratzea murritz daiteke, horrela, elkartzen has daitezen. Pikor horiek guztiak eremu magnetikoarekin lerrokatuko dira, baina elkarrengandik aldenduko dira, eta kristal eredu batean antolatuko dira, eta beren portaera arraroa mantenduko dute marruskadurarik gabe.

Ontzi birakari batean supersolido bat jartzen bada, atomoak sinkronian mugituko dira; hala, pikorren sareak ontziarekin biratzen duela dirudi, solido bat bezala. Baina superfluido bat bezala, behar bezain azkar biratzean, materiala zurrunbilotan hautsiko da, eta atomo pikorren artean harrapatuta geratuko dira. Supersolidoa zurruna eta jariakorra izango da aldi berean.

Grossen iragarpenak laborategian supersolidoen bilaketa luze bati hasiera eman zion.

2. irudia: supersolido bateko disprosio atomoen 2D dentsitateko mapa honetan, atomoen talde dentsoek kristal-antolamendua hartzen dute; zurrunbilo kuantikoak, berriz, tarteko espazioan eratzen dira. (Irudia: Ferlainoren taldea. Iturria: Quanta Magazine)

Ikertzaileek 2004an lehen aldiz aurkikuntza bat iragarri zuten, baina gero atzera egin zuten. 2017an eta 2019an aktibitate eztanda berriak gertatu ziren, Stuttgart, Florentzia eta Innsbruckeko taldeek supersolidotasunaren seinaleak aurkitu zituztenean dimentsio bakarreko sistemetan. Taldeak disprosio eta erbio atomoen gasekin hasi ziren, eta horiek barrako iman txiki gisa jarduteko bezain magnetikoak dira. Eremu magnetiko bat aplikatzearen ondorioz, atomoak modu naturalean taldekatzen dira, erregulartasunez banatutako taldeetan, kristal sare bat osatuz. Gero, ikertzaileek tenperatura eta dentsitatea murriztu zituztenean, atomoen arteko elkarrekintzek modu naturalean uhin koherente bat bezala oszilatzea eragin zuten, superfluido baten ezaugarri guztiekin.

2019ko esperimentuek supersolidoaren “bi izaerak lehian” ikusi zituzten, Elena Poli Innsbruckeko taldeko graduondoko ikasleak azaldu duenez. Ordutik, taldeak bere ustezko supersolidoa dimentsio batetik bi dimentsiora hedatu du, eta ikertu egin du aurresandako propietate desberdinak detektatzeko.

Baina “funtsean, supersolidoen ebidentzia ukaezina falta zen”, dio Jens Hertkornek, Massachusettseko Institutu Teknologikoko fisikari eta Stuttgarteko taldeko kide ohiak. Superjariakortasunaren zigilu bereizgarria errotazioan sortzen diren zurrunbiloen segida da. Urteetako saiakerak gorabehera, “inork ez zuen lortu supersolido bat arrakastaz biraraztea”, dio Hertkornek.

Supersolido bat biratzen

Bere supersolidoak errotazioari nola erantzuten dion ikusteko, Innsbruckeko taldeak eremu magnetiko bat erabili zuen, koilara bat balitz bezala, atomoen barneko eremu magnetikoak segundoko 50 bat aldiz kentzeko. Hori zurrunbiloak sortzeko bezain azkarra da, baina fase kuantikoa zaintzeko bezain leuna. «Oso-oso egoera delikatua da: edozein aldaketa txikik suntsitu egingo luke», azaldu du Ferlainok.

Zikloi txiki horiek detektatzea erronka handia izan zen. Taldeak hiru urte eman zituen ekaitz kuantikoen atzetik. Azkenik, Alessio Recati Trentoko Unibertsitateko fisikariaren 2022ko proposamena gauzatu zuten. Fase supersolidoan zurrunbiloak sortzea iradokitzen zuen, eta, ondoren, materiala berriro superfluido batean urtzea, kontraste handiagoko zurrunbiloen irudiak lortzeko.

3. irudia: Francesca Ferlainoren laborategia Innsbruckeko Unibertsitatean. (Argazkia: Patscheider. Iturria: Quanta Magazine)

Ostiral gau batean, joan den urtearen hasieran, graduondoko hiru ikasle pub ilun batean sartu ziren Innsbruckeko campusetik gertu, ordenagailu eramangarri bat eskuan zutela. Taldeko bi doktoratu ondokoren bila zebiltzan, zeintzuek egiaztatu baitzuten tornado bat harrapatu zutela gas kuantikoan. “Guztiz emozionantea izan zen”, kontatu du Thomas Bland doktoratu ondokoetako batek. Graduondoko ikasleak laborategira itzuli ziren, eta Bland eta bere kidea ospakizun erronda baterako geratu ziren.

“Denok uste dugu zurrunbilo kuantikoa dela”, dio Recatik, zeinak ez zuen esperimentuan parte hartu. Ikertzaileek tornadoen errotazio abiadura neurtu zain dago iragarpen teorikoak erabat baieztatzeko, baina irudiak, berez, balioztatze egokia dira, baieztatu duen arabera. “Oso garrantzitsua da komunitate fisiko osoarentzat”.

Hertkornek beste talde batzuek emaitzak errepikatzea nahi du, eta seinaleak baldintza esperimental desberdinetan nola aldatzen diren ikusteko jarraipena egitea. Hala ere, Innsbruckeko taldea goraipatu du, hain neurketa zaila egitean izandako iraunkortasunagatik. “Benetan ikaragarria da, ikuspuntu esperimentaletik, hori behagarria izatea”, ondorioztatu du.

Konexio kosmikoak

Joan den maiatzean, Ezequiel Zubietak, Buenos Aires kanpoaldeko herri txiki batean erregositako bat jaten ari zela, hildako izar bat dardarka ikusi zuen ordenagailu eramangarriaren pantailan. Zubieta, La Platako Unibertsitate Nazionaleko astronomiako graduondoko ikaslea, Vela pulsarraren (11.000 urte inguru lehertu zen izar masibo baten soberakin magnetizatua) errotazio izugarri egonkorra jarraitzen egon zen.

Biraka dagoela, Velak Lurrean distiratzen duten erradiazio izpiak igortzen ditu bere poloetatik, segundoko 11 aldiz, gizakiek eraiki ditzaketen erloju onenekin lehiatzen den erregulartasunarekin. Baina egun hartan, izarrak bira eman zuen ohi baino segundoko 2,4 mila milioiren azkarrago.

https://zientziakaiera.eus/app/uploads/2025/02/VelaPulsarTimelapse-comprimido.mp4 NASAren Chandra X izpien behatokiaren film batek Vela pulsarretik (Lurretik 1.000 argi urtera dagoen neutroi izarra, segundoko 11 aldiz biratzen duena) ziztu bizian ateratzen den partikula zorrotada erakusten du. Arku formako formak izarretik urruntzen diren materia uhin hedakorrak direla uste da. (Bideoa: NASA/CXC/Torontoko Unibertsitatea/M. Durant et al. Iturria: Quanta Magazine)

Zenbait hamarkadatan zehar, astronomoek galdetu dute zerk eragin dezakeen objektu masibo horiek bat-batean beren errotazioa azkartzea. Askok espero dute pulsarren akats tekniko horiek lagungarri izatea faro kosmiko berezi horien barne funtzionamendua deszifratzeko.

Zientzialariek badakite izar gorpuak neutroiz beteta daudela (neutroi izar baten koilarakada txiki batek Everest mendiak adina pisatuko luke). Inor ez dago ziur zer gertatzen zaien neutroiei baldintza horietan, baina astronomoek susmatzen dute izarraren kanpoko azal solidoaren azpiko geruza batean neutroi presurizatuek ezohiko formak hartzen dituzten pikorrak eratzen dituztela, eta horri sarritan “pasta nuklear” esaten zaio. Eredu nagusiek gnocchien, espagetien eta lasagnaren antzeko faseak dituzte.

2022an egindako konferentzia batean, Ferlainok astronomo batzuk entzun zituen pasta nuklearraren ustezko ezaugarriei buruz hitz egiten. Askok uste dute neutroi-pikorrak, pastaren antzekoak, fusionatu egingo liratekeela superfluido bat osatzeko, baina ez dago argi material horrek akats teknikoak nola eragin ditzakeen. Ferlainok susmatu zuen horiek bere laborategian prestatzen aritu zen supersolidoen seinale izan zitezkeela eta, horregatik, ikertzea erabaki zuen.

4. irudia: izarrak neutroiz betetzen dituzten neutroi presurizatuek “pasta nuklear” gisa ezagutzen diren forma ugari hartzen dituztela uste da. (Irudia: Ferlainoren taldea. Iturria: Quanta Magazine)

Iaz, bere taldeak supersolidoaren ordenagailu bidezko simulazio bat erabili zuen, neutroi birakariko izar baten barruan antzeko material bat balego zer gertatuko litzatekeena modelatzeko. Ikusi zuten, zurrunbiloak sortu ondoren, horietako bat askatu eta aldamenekoarekin talka egin zitekeela, eta horrek tornado bat eta olde bat sortzen ditu, eta haren energia edukiontzira transferitzen dute. Proposatu zutenez, tornadoen talka kopuru handi batek neutroi izarraren errotazioa azkartu lezake laburki, eta horrek akats tekniko bat eragingo luke.

Graberrek neutroi izarrentzako laborategiko analogoen berrikuspena argitaratu zuen urte batzuk lehenago, eta emozionatu egin zen artikulua aurkitzean. Gogoratu du “Ene Jainkoa, bada hor erabil dezakedan beste zerbait!” pentsatu zuela artikuluan deskribatutako supersolido birakarien propietateen inguruan. “Testua irakurrita bakarrik, pentsatu nuen: ‘Hau da daukadana, hau da daukadana, eta hau da daukadana’”.

Ferlainoren taldeak bere supersolidoan zurrunbiloak identifikatu ditu, eta orain asmoa da tornadoak nola sortzen, migratzen eta desagertzen diren ikertzea. Pulsarren akats teknikoen ustezko mekanismoa ere erreplikatu nahi dute, zurrunbilo olde batek mundu errealeko supersolido batek biraketa azkartzea nola eragin dezakeen erakusteko. Fisikariek ere espero dute azterketa horiek materiaren beste fase exotiko batzuk deszifratzeko erabiltzea. Fase horietan, zurrunbiloek funtsezko eginkizuna betetzea espero da, tenperatura altuko supereroaleetan, esaterako.

Bien bitartean, zenbait astronomok, esaterako Graber eta Zubietak, espero dute lan honi esker pulsarrak diagnostikatzeko tresna berri bat garatzea. Zurrunbiloen dinamika hobeto ulertuz gero, pulsarren akats teknikoen behaketak erabil litezke pasta nuklearraren konposizioa eta portaera ondorioztatzeko.

“Fisika horrek eskala txikian nola funtzionatzen duen ulertzen badugu, hori benetan baliotsua da guretzat”, dio Graberrek. “Ezin dut teleskopio bat erabili eta neutroi izar baten azalaren barruan begiratu, baina haiek, funtsean, informazio hori dute”.

Ferlainoren taldea supersendotasuna izan dezaketen beste sistema batzuen bila ari da, eta aplikazioak naturaren funtsezko konektagarritasunaren isla gisa ikusten ditu. “Fisika unibertsala da”, dio, eta “jokoaren arauak ikasten ari gara”.

Jatorrizko artikulua:

Zack Savitsky (2024). Physicists Spot Quantum Tornadoes Twirling in a ‘Supersolid’, Quanta Magazine, 2024ko azaroaren 6a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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El glaucoma afecta a más de 70 millones de personas y representa la segunda causa principal de ceguera en todo el mundo. Foto: Pixabay CC

Más allá de la celebrada conversión del agua en vino, si tuviésemos que citar el milagro bíblico por excelencia seguramente diríamos «devolverles la vista a los ciegos». Pero, lo que durante siglos ha sido casi una habilidad mágica, disponible en exclusiva para divinidades, en nuestros días empieza a considerarse algo accesible y cercano en numerosas investigaciones biomédicas. Vivimos tiempos fascinantes en biomedicina y, cuando hablamos de «curar la ceguera» nos encontramos, casi a diario, un buen puñado de estudios científicos y noticias que nos colocan un paso más cerca de conseguirlo.

Ya sea con células madre para recuperar lesiones oculares, o implantes biónicos que, mediante neuroestimulación, podrían permitir restaurar funciones sensoriales, o el desarrollo avanzado de prototipos de córnea artificial, e incluso mediante técnicas de edición genética CRISPR para reparar la retina. Las posibilidades que se abren ante nosotros son tantas y tan variadas que no parece demasiado arriesgado adelantar que, en las próximas décadas, asistiremos a la conclusión de un milagro milenario.

Sin embargo existen ciertas enfermedades de la vista que no parecen avanzar tan rápido, determinados trastornos que afectan a un alto porcentaje de las personas ciegas y que no aún no cuentan con ningún avance revolucionario. Es el caso del glaucoma un amplio y heterogéneo grupo de enfermedades oculares neurodegenerativas caracterizadas por un daño gradual e irreversible del nervio óptico que en la actualidad afecta a más de 70 millones de personas. El daño por glaucoma es permanente, no cuenta con cura o tratamiento y se ha convertido en la segunda causa principal de ceguera en todo el mundo.

Ante este aparente vacío entre tanto milagro cotidiano y, teniendo en cuenta las elevadas cifras que ostenta el glaucoma, cualquier avance sobre el tema, por pequeño y lejano que parezca, resulta más que bienvenido. Encontramos un esperanzador ejemplo en un estudio publicado hace unas semanas en PNAS Nexus, el journal open Access de la célebre Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), por el que se presentan dos anticuerpos que «podrían detener esta degradación y posiblemente salvar la visión de las personas antes de que sea demasiado tarde».

Comencemos el análisis de este estudio con una aproximación a las causas que generan la enfermedad. En términos generales el glaucoma consiste en un daño al nervio óptico, responsable de llevar al cerebro las imágenes convertidas en impulsos eléctricos en la retina. La mayoría de las veces ese daño en el nervio óptico está provocado por un aumento de la presión intraocular. Si nuestro ojo fuese un balón de baloncesto su correcto funcionamiento dependería de una delicada presurización, que está regulada por la producción y el drenaje equilibrados del humor acuoso, un líquido transparente que nutre el segmento anterior ocular. En un ojo sano, ese líquido se drena continuamente permitiendo una correcta visión mientras que «en la mayoría de las formas de glaucoma un drenaje deficiente del humor acuoso desemboca en un aumento de la presión intraocular».

Este mal drenaje del líquido y su consecuente aumento de la presión pueden tener varias causas y la principal de ellas nos lleva a hablar de una proteína en concreto que, a la postre, se ha convertido en la protagonista del nuevo estudio: la miocilina.

Las proteínas realizan o regulan miles de funciones en nuestro cuerpo y, a grandes rasgos, son largas cadenas de aminoácidos que se pliegan de determinadas formas para realizar su trabajo. Es fundamental que el plegamiento sea el correcto, de lo contrario, la proteína no podrá llevar a cabo su función biológica. De hecho, es un problema inquietante ya que una proteína mal plegada puede «contagiar» su mala configuración a otras, dando lugar a un amplio grupo de enfermedades, como el Alzheimer, el Parkinson, o las enfermedades priónicas. Precisamente, la investigación sobre plegamiento de proteínas realizada en este tipo de enfermedades neurodegenerativas ha sido la base e inspiración para la nueva publicación sobre el glaucoma.

«Una de las mutaciones que causa glaucoma congénito y que es la responsable de un alto porcentaje de los casos de esta enfermedad provoca que una proteína, miocilina, debido a esta mutación, se sintetice mal plegada en las células que la producen, perdiendo su función», nos explica la neurocientífica Conchi Lillo, investigadora en patologías visuales en el Instituto de Neurociencias de Castilla y León y profesora titular de la Universidad de Salamanca. «Esta proteína es importante para el correcto drenaje del humor acuoso que baña la cámara anterior del ojo, así que el mal funcionamiento de la proteína, debido a este plegamiento incorrecto, provoca que este drenaje no se produzca de una forma eficiente».

Descripción general del mecanismo patogénico subyacente al glaucoma asociado a la miocilina. Fuente: Raquel L Lieberman, et al. (2025) PNAS Nexus

En el estudio publicado en PNAS Nexus los autores presentan un posible tratamiento para frenar el glaucoma congénito producido por el mal plegamiento de la miocilina empleando anticuerpos generados en el laboratorio que son capaces de neutralizar la forma incorrecta de la proteína. «Los anticuerpos que neutralizan la miocilina mal plegada se sintetizaron inmunizando a ratones con antígenos de esta proteína. La reacción inmunitaria que provoca esta inmunización en su organismo hace que en su suero sanguíneo aparezcan los anticuerpos contra ese antígeno, que se pueden aislar y utilizar para comprobar si son eficaces para neutralizar miocilina», explica Lillo. «Para ello, se probó su efectividad usando estos anticuerpos aislados en células en cultivo que expresaban esta proteína miocilina mal plegada, comprobando que efectivamente, realizaban esa función».

El glaucoma representa un vacío en un mundo repleto de milagros. Entre los extraordinarios éxitos logrados en el complejo, y casi divino, arte de devolver la vista al ciego, esta patología sigue siendo un preocupante oasis en el que avanzar está siendo muy difícil. Por eso resulta fácil dejarse entusiasmar por cualquier pequeño detalle o ventana al futuro, pero hay que ser realista y entender que este estudio publicado aún está muy lejos de ser aplicable. «Son resultados prometedores porque se ha encontrado una posible diana terapéutica para abordar la raíz del problema que se produce en el glaucoma, pero hay que tener cautela con las expectativas, ya que este “posible tratamiento” no se ha probado aún en animales de experimentación y ni siquiera las células en cultivo empleadas para estas pruebas son las que en los ojos humanos producen la miocilina mal plegada en la enfermedad de glaucoma».

Referencias:

Raquel L Lieberman, et al. «Antibody-mediated clearance of an ER-resident aggregate that causes glaucoma» PNAS Nexus (2025) DOI:10.1093/pnasnexus/pgae556

Tess Malone «Under Pressure: Georgia Tech Researchers Discover a New Way to Treat Glaucoma» Georgia Tech (2025)

Sobre el autor: Javier «Irreductible» Peláez (Puertollano, 1974) es escritor y comunicador científico. Autor de 500 años de frío. La gran aventura del Ártico (Crítica, 2019) y Planeta Océano (Crítica 2022). Es uno de los fundadores de la plataforma Naukas.com, editor de ciencia en Yahoo España y Latinoamérica. Es guionista científico en los programas de televisión «El Cazador de Cerebros» y «Órbita Laika» de RTVE. Durante más de una década ha escrito en diferentes medios de comunicación (El País, El Español, National Geographic, Voz Populi). Es autor de los podcasts Catástrofe Ultravioleta y La Aldea Irreductible, y ha colaborado en diferentes proyectos radiofónicos y televisivos (Radio Nacional de España, Radio Televisión Canaria). Es ganador de tres premios Bitácoras, un premio Prisma a la mejor web de divulgación científica y un Premio Ondas al mejor programa de radio digital.

El artículo Glaucoma, un vacío inquietante en un campo lleno de milagros se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Enara Calvo Gil

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Kimika

UPV/EHUko Katalisi metalikoa eta Organokatalisia Ikerketa Taldeak metodologia berritzaile bat garatu du zenbait molekula desimetrizatzeko, enantiomero zehatzak selektiboki sortuz. Horrek egitura berriak sortzeko aukera ematen du, balizko aplikazio terapeutikoekin. Prozesu horretan, kobrezko katalizatzaileak erabiliz, molekulen plano-simetria hautsi eta asimetria mota berriak lortu dituzte. Aurkikuntza honek biziaren jatorriari buruzko teoriak indartu ditzake, desimetrizazio espontaneoa eredu gisa aurkeztuz. Angewandte Chemie aldizkarian argitaratu den ikerketa honek farmakologia eta kimika organikoa garatzeko bide berriak ireki ditzake. Informazioa Zientzia Kaieran.

Materialen propietate fisikoak haien banda-egitura elektronikoaren arabera definitzen dira, DNA genetikoaren antzera. Banda-egitura horrek erabakitzen du material batek elektrizitatea eroango duen edo ez, eta kolorea edo magnetismoa bezalako ezaugarriak baldintzatzen ditu. Mekanika kuantikoaren eta fisika klasikoaren printzipioak konbinatuz, elektroiek energia-mailetan duten banaketa aztertzen da. Materialen portaera esperimentalki neur daiteke, sinkrotroi-erradiazioa eta simulazio informatiko aurreratuak erabiliz. Azterketa horiek aukera ematen dute propietate espezifikoak dituzten material berriak diseinatzeko eta aplikazio berritzaileak garatzeko. Datuak Zientzia Kaieran.

Ingurumena

UPV/EHUko zientzialariek muturreko egoeretara egokitzeko espezie batzuek garatutako mekanismoak ikertzen ari dira Antartikan. Mikroalgek eragindako elur arrosa fenomenoa eta ezkutuko prezipitazioa (lainoak eta elur horizontala) aztertzen dituzte, Antartikako lurreko ekosistemetan duten eragina ulertzeko. Lehen aldiz, bertan ebaluatzen ari dira landare-espezieen erantzuna CO₂ kontzentrazioaren igoerari. Ikerketa honek klima-aldaketak biodibertsitatean izango dituen ondorioak ulertzen lagunduko dezake, eta beste ekosistema batzuetan edo laboreetan aplikagarri izan daitekeen ezagutza eskain dezake. Azalpenak Gara egunkarian.

UPV/EHUko ikertzaileek pinu-zerrautsetik abiatuta superkondentsadore hibrido bat garatu dute, energia metatzeko sistema jasangarri eta merkea eskainiz. Intsinis pinuaren biomasatik sortutako ikatzak erabiliz, elektrodo eraginkorrak prestatu dituzte, baterien eta superkondentsadoreen abantailak uztartuz: energia handia biltegiratzea, potentzia handian funtzionatzea eta karga-deskarga ziklo ugari jasatea. Prozesu energetikoki efizientea eta 700 °C azpiko sintesia erabili dute, karbono-eduki handiko hondakinak balioztatuz. Ikerketak litio ioizko kondentsadoreak hobetzeko alternatiba jasangarri eta errentagarri bat eskaini dezake. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Genetika

Cambridgeko Unibertsitateko ikertzaileek obesitatearekin lotutako DENND1B genea identifikatu dute labrador arrazako txakurretan eta gizakietan eta bi espezieetan antzeko eragina duela frogatu dute. Gene horren aldaera jakin bat duten txakurrek % 8 gantz gehiago metatzen dute. Ikerketak garrantzia du, txakurren eta haien jabeen bizi-ohiturak eta ingurunea partekatzeak faktore horien eragina aztertzeko aukera ematen duelako. Hala ere, ikertzaileek ohartarazi dute DENND1B ez dela argaltzeko botikentzako helburu egokia, funtzio biologiko garrantzitsuetan parte hartzen duelako. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Osasuna

Bartzelonako Unibertsitate Autonomoko (UAB) ikertzaileek mikroplastikoen eta nanoplastikoen osasun arriskuak aztertu dituzte, eta erakundeei neurri zehatzak hartzea eskatu diete herritarrak babesteko. PlasticHeal proiektuaren barruan, zientzialariek frogatu dute mikroplastikoak eta nanoplastikoak giza odolera iritsi daitezkeela eta aldaketak eragin ditzaketela DNAn, digestio-sisteman, hainbat inflamaziotan eta beste asaldura batzuetan, hala nola minbizian. Azalpenak Gara egunkarian.

Astronomia

Antropologo talde batek espaziora bidalitako objektuak ondare gisa aitortzea eskatu du, Marteren kasuan bereziki. Nature Astronomy aldizkarian argitaratutako artikuluan, Marten kokatutako zundak, rover-ak eta bestelako gailuak babestu behar direla diote, gizateriaren zabalkundearen aztarnak direlako. Objektu horiek zabor gisa hartu beharrean, arkeologia espazialaren bidez aztertu eta kontserbatu beharko liratekeela esan dute ikertzaileek. Horretarako, Nazio Batuen erregistro bat edo datu-base espezifiko bat erabil daiteke. Geoarkeologiaren bidez, Marteko ingurumenak objektu horietan duen eragina ulertzea ere garrantzitsua dela diote. Datuak Zientzia Kaieran.

Arkeologia

Atapuercako aztarnategian Europa mendebaldek giza aurpegirik zaharrena duen Homo affinis erectus fosila (ezizenez Pink) topatu dute. Aurpegiaren ezaugarri bereziek Homo erectus-en eta Homo antecessor-en arteko lotura iradokitzen dute, baina ez dator bat orain arte ezagutzen diren espezieekin. Masailalbo-hezurraren eta matrailezurraren azterketek adierazten dute ezaugarri primitiboagoak dituela, eta zaharrenetakoa izan litekeela. Ikertzaileek aztarnategian lanean jarraituko dute, informazio gehiago biltzeko eta eboluzio-harremanak argitzeko. Aurkikuntza Nature aldizkarian argitaratu dute. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Tinshemet kobazuloan (gaur egungo Israelen) egindako ikerketak agerian utzi du neandertalak eta sapiensak elkarrekin bizi zirela Erdi Paleolitoan, tresnak, ehiza, okrea eta ehorzketa-ohiturak partekatuz. Elkarrekintza horrek jakintza eta kultura trukatzeko aukera eman zuen. Tinshemet, Qafzeh eta Skhul kobazuloetan, gorpuak hobiratze formalak egiteko erabili zituzten, adinaren eta sexuaren araberako desberdintasunik gabe, agian hil ondorengo bizitzan sinetsiz. Honek giza talde desberdinen arteko harremanen konplexutasunaren eta berrikuntzaren adierazle gisa balio du. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Mikrobiologia

Epstein-Barr birusaren aurkako antigorputz batzuek esklerosi anizkoitza garatzeko arriskua handitzen dute, aldaera genetiko jakin batzuk dituzten pertsonetan. Karolinska Institutuko eta Stanford Unibertsitateko ikertzaileek egindako ikerketak baieztatu du EBNA1 proteinaren aurkako antigorputzek nerbio-sistemako beste proteina batzuk kaltetzen dituztela. Esklerosi anizkoitza duten pertsonek antigorputz horien maila altua dute, eta hori faktore genetikoekin lotuta dago. Ikerketa PNAS aldizkarian argitaratu dute. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Egileaz:

Enara Calvo Gil kazetaria da eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren komunikazio digitaleko teknikaria.

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La jornada Las Pruebas de la Educación regresó un año más para revisar la eficacia de las estrategias educativas actuales a partir de la evidencia científica. El desarrollo del lenguaje oral en la infancia y su poder en la creación de distintas realidades sobre un mismo tema, así como la riqueza del aprendizaje en entornos multiculturales fueron algunas de las cuestiones analizadas durante la séptima edición de este seminario.

Andrea Khalfaoui, profesora en el departamento de Ciencias de la Educación en la Universidad del País Vasco, argumenta en “Aprender y convivir en contextos multiculturales en Educación Infantil: una mirada informada por la evidencia” cómo la multiculturalidad, presente hoy día en muchas aulas, puede emplearse como palanca de aprendizaje.

La jornada, fruto de la colaboración entre la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco y la Facultad de Educación de Bilbao, tuvo lugar el 21 de febrero de 2025 en la sala Juliana Agirrezabala de la Facultad de Educación de Bilbao de la Universidad del País Vasco UPV/EHU en Leioa (Bizkaia). Las ponencias fueron impartidas por un abanico de expertos y expertas del ámbito de la educación, la formación y el aprendizaje.

La séptima edición del seminario está especialmente dirigida a profesionales del ámbito de la educación y a quienes, en un futuro, formarán parte de este colectivo. El objetivo es crear un espacio de reflexión compartida, desde la evidencia científica, sobre la validez de las estrategias utilizadas hoy en día.

 

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo Aprender y convivir en contextos multiculturales en educación infantil se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ezjakintasunaren kartografian astean zehar Mapping Ignorance blogean ingelesez argitaratutako artikuluen mamia euskaraz biltzen duen gehigarria da.

 

Leku txikietan geratzen denean, ura hoztean izotz-kristalak sortu beharrean, solido amorfoa sor dezake, beira esaten zaiona. Fenomenoa sakon ezagutzeak eremu desberdinenetan ditu aplikazioak. DIPCko jendeak Confined water vitrification-en.

Noizbait Marten biziaren antzeko zerbait aurkitzen bada, bakterio baten antzeko zerbaiten antza izatea da probableena. Maria Rosa Pino Otín Life on Mars? It probably looks like something you’d find in your stomach

Duela zortzi urte aurreikusi zen bere existentzia, eta orain esperimentalki oso modu burutsuan frogatu da. Quantum tornado in momentum space experimentally demonstrated

Menopausiaren sintoma batzuk oso ezgaitzaileak izan daitezke emakumeentzat, agian ez haibeste fisikoki, psikologikoki baino. Hormonak erabiltzea eskatzen ez duen irtenbide bat egon daitekeela pentsatzeko zantzuak daude. Elinzanetant, a (possible) relief for menopausal hot flashes, Rosa Garía-Verdugo.

Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

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Miremos a los cielos imitando a los antiguos. Y con ello tratemos de entender cosas casi incomprensibles como la materia oscura. Acaso esto alivie el desconsuelo de que sea más sencilla la cosmología que la política.

Hagamos volar nuestra curiosidad como si fuera una cometa pensando en unas partículas ligeras y extrañas. Y redondeemos nuestro juego de niños imaginando planetas gigantes que quieren atraparlas. Pues de eso justamente trata uno de los últimos retos de la astrofísica: pretende descubrir a fondo la naturaleza de la materia oscura entendiéndola como algo formado por partículas hipotéticas propuestas por los científicos. Y para ello se recurre a Júpiter, uno de nuestros vecinos pesados. Y cuando digo pesado no es que nos aburra, sino que es muy masivo. No por casualidad lo llamamos el gigante rojo.

Imagen procesada de Júpiter tomada por la sonda Juno. Fuente: NASA / JPL / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Thomas Thomopoulos CC BY 3.0El poderío de Júpiter para atrapar WIMP

Este planeta fundamentalmente gaseoso tiene una densidad baja, y su gravedad en la superficie tan solo es algo más de 2 veces la de la Tierra. Sin embargo, el campo gravitatorio en el interior parece que podría ser muy intenso, según sugieren las complejas mediciones de la misión Juno. Esto se debería a la presencia de elementos metálicos atrapados a muy altas presiones en el núcleo del planeta.

Este poderío gravitatorio confiere a Júpiter la capacidad de atrapar unas partículas ligeras que teóricamente podrían componer la materia oscura, los llamados WIMP. Claro que “ligera” significa aquí que es una partícula con la misma energía que un protón o un neutrón, es decir, del orden del gigaelectronvoltio.

Como bien sabían los electroduendes, esta sería precisamente la energía necesaria para hacer que un electrón se mueva por una diferencia de potencial de mil millones de voltios. No debería sorprendernos esta semejanza en escalas de energía. De hecho, hay hipótesis que sugieren que las partículas de materia oscura podrían ser neutrones espejo.

Pero no solo tenemos que entender qué es la materia oscura. Tan o más importante es detectarla.

Materia oscura errante

Podría haber partículas de materia oscura vagando por el universo que se adentrasen en el acogedor Júpiter. Y en ese traicionero albergue sufrirían diversos choques con todo el resto de partículas (idénticas o las del propio planeta). Sería como si la materia oscura jugase un campeonato planetario de billar. En cada uno de estos topetazos las partículas de materia oscura irían perdiendo energía para quedar finalmente aniquiladas siguiendo las reglas de la mecánica cuántica, que este año está de aniversario.

El fructífero resultado de la destrucción de los WIMP sería la emisión de neutrinos susceptibles de ser detectados en la Tierra.

Los efectos de la aniquilación

Una de las maneras de saber que ha llegado a nuestro planeta uno de esos neutrinos, fruto de la aniquilación de los WIMP, es el efecto Cherenkov. Se manifiesta como un destello característico en forma de cono de luz azul (pura radiación electromagnética) que producen ciertas partículas cargadas.

Para que el efecto se produzca, las cargas han de viajar más rápido que la luz al atravesar un medio como agua o gas. Pero no nos llevemos las manos a la cabeza: por su naturaleza, esas partículas no superarían la velocidad de la luz en el vacío. Este fenómeno luminoso es muy parecido al “boom sónico”. Y en el campo de la astrofísica experimental se construyen sensores especializados que identifican esas vertiginosas partículas y miden sus velocidades.

El medio de preferencia de muchos de estos sensores es el agua, por la particular interacción que tienen los neutrinos con el H₂O. Además, no nos vamos a engañar, el agua es abundante y barata (o lo era).

Los detectores colosales

Pero para hacernos una idea del tamaño de un bicharraco de estos vamos con los datos del detector Super-Kamiokande (de tipo Cherenkov, obviamente). Este ingenio, crucial para entender algunos aspectos de la física de los neutrinos, contiene 50 000 toneladas de agua purísima.

Conviene enfatizar que los neutrinos que escaparían de Júpiter, como cualquier otro neutrino, no tienen carga. Así que no son exactamente esas las partículas que detectarían el detector Cherenkov. Más bien iría a la caza y captura de partículas cargadas secundarias surgidas de las interacción de los neutrinos con la materia. En concreto, serían producidas en esos encuentros no consentidos entre los neutrinos y las moléculas de agua.

Pero sabiendo que Super-Kamiokande se ha usado para detectar neutrinos solares y sumando dos y dos surge esta pregunta: ¿no serviría el Sol también como diana idónea para la materia oscura ligera?

La temperatura importa

En principio el campo gravitatorio del Sol es también muy intenso y tiene capacidad de ser penetrado por los WIMP. Debería ser entonces susceptible de poder usarse del mismo modo que Júpiter.

La contrariedad es que el interior de nuestra estrella tiene una temperatura elevadísima. Por este motivo, los núcleos atómicos protagonistas de los choques más relevantes se moverían muy rápido. Esto causaría una ganancia de energía cinética por parte de la partícula ligera de materia oscura. Con este aumento de velocidad, a las partículas de materia oscura les sería más fácil escapar de esa prisión estelar sin ser aniquiladas. Y si no se aniquilan, no podríamos detectarlas.

En cambio, la temperatura de Júpiter aún siendo alta no lo es tanto y le resulta más fácil capturar WIMP. Pasa algo parecido a lo que ocurre con la sopa del cuento de Ricitos de Oro y los tres osos. Para que un astro pueda atrapar en su interior a la materia oscura ha de estar a una temperatura propicia.

El invento para el porvenir

El afán por comprender estos y otros fenómenos impulsa la construcción de detectores aún más potentes, como el proyectado Hyper-Kamiokande, un ingenio que ahora cuenta con participación española. Este futuro detector tendrá 5 veces más agua que su predecesor. Sus colosales especificaciones lo harán protagonista de mucha física del futuro.

Pero siempre me queda la duda de si realmente queremos llegar a ese porvenir. Descubrir por fin la naturaleza de la materia oscura traerá consigo cierta melancolía. Poco a poco nos quedaremos sin preguntas que resolver y la física será solo para nostálgicos. Aunque la intuición, o la esperanza, me dicen que falta mucho para que el universo nos ceda todos sus secretos.

Sobre la autora: Ruth Lazkoz es catedrática de física teórica de la Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo El fascinante invento para detectar materia oscura en el interior de Júpiter se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Carolina Martínez

Londres hego-mendebaldean dagoen Kew Gardens edo Kew Errege Lorategi Botanikoa munduko lorategi botaniko garrantzitsu eta ederrenetako bat da. Lorategiak, halaber, izen handiko aldizkari bat du, Curtis’s Botanical Magazine, 1787an sortutakoa. Bertan jasotzen dira espezie asko eta asko, irudi ederrez lagunduta; irudi horien xedea da testua osatzea eta hari bizitza ematea.

Aurreko artikulu batean, Matilda Smith (1854-1926) ilustratzaile handia aipatu genuen. Hura izan zen aldizkarian lan egin zuen lehen emakumezko artista ofiziala, eta bidea ireki zien beste emakumezko marrazkilari handi batzuei. Besteak beste, artea eta zientzia uztartzeko gaitasun zail hori zuten bi zientzialari bikain gogorarazi nahi ditugu artikulu sorta honetan: Lilian Snelling (1879–1972) eta Stella Ross-Craig (1906-2006).

1. irudia: Lilian Snelling XX. mendearen lehen erdiko Erresuma Batuko artista botaniko garrantzitsuenetako bat izan zen. (Iturria: Mujeres con ciencia)

Baina, jarraitu aurretik, adierazi behar dugu ilustrazio botanikoa mendetako historia duen tradizio zientifikoa dela. Marraztu nahi den objektua xehe-xehe behatu behar da, eta organismoa zehaztasun eta doitasun handiz marraztu, lamina batean islatzeko. Hau da, estetika xede hutsekin loreak marrazteaz oso bestelako jarduera da. Alice R. Tangerini Estatu Batuetako ilustratzaile botaniko ezagunak hainbat aldiz argitu duenez, «jarduera horren helburu nagusia da landare bat marraztea doitasun eta zehaztasun maila handiarekin, gutxienez generoa eta are espeziea ezagutzeko adinakoarekin».

Lilian Snelling, ilustratzaile entzutetsua

Lilian Snelling XX. mendearen lehen erdiko Erresuma Batuko artista botaniko garrantzitsuenetako bat izan zen. Lamina ugari marraztu zituen Curtis’s Botanical Magazine aldizkarirako 1921 eta 1952 artean. Ilustrazio horiei buruz, Catherine Haines idazle eta artistak adierazi du «marrazkiak zehaztasun eta doitasun handikoak izateaz gain, benetan ederrak» zirela.

Lilian Snelling 1879an jaio zen Kenten (Erresuma Batua), familia ugari batean. Margaret Elizabeth Colgalt eta John Carnell Snelling garagardo fabrikatzailearen alaba zen. 1915 eta 1916 artean, bere lehendabiziko ordainpeko lana egin zuen. Henry John Elwes botanikari eta bidaiariak, landareen bildumagile aberatsa ere bazenak, gaztearen gaitasun artistikoak ikusi zituen, eta Annika Erikson arte adituak deskribatu duen moduan, Snelling kontratatu zuen bidaietan bildutako loreak marrazteko.

Aurrerago, Lilian Snelling ilustratzaile gisa hasi zen lanean Edinburgoko Lorategi Botanikoan (Royal Botanic Garden Edinburgh), eta hantxe jardun zuen lanean bost urtez. Denbora tarte horretan, 430 akuarela eta marrazki egin zituen, gutxi gorabehera. Horien artean, hiru laurden inguru errodendroak edo azaleak dira (Rhododendron), eta gainerakoak, nagusiki, udaberri loreak edo sanjose loreak (Primula); izen hori hartzen dute udaberrian loratzen diren lehen loreak direlako.

2. irudia: Rhododendron dauricum var. sempervirens. (Ilustrazioa: Lilian Snelling – domeinu publikoko argazkia. Iturria: Wikimedia Commons)

Marrazkigilearen gaitasun artistikoak gero eta aintzatespen handiagoa jasotzen hasi ziren, eta 1921ean Kew Errege Lorategi Botanikoko aldizkariak Snelling kontratatu zuen artista nagusi gisa. Lan bikaina egin zuen bertan, eta kideek benetan aintzatetsi zuten. 1929tik aurrera, Snellingek Stella Ross-Craig marrazkigile gaztearen kolaborazioa izan zuen. Gerora, Ross-Craig ere izango zen artista botaniko aintzatetsia.

Hogeita hamar urtez baino gehiagoz, Snelling ilustratzaile aritu zen Kewn, eta 1952an erretiratu zenean, Curtis aldizkariak 169. ale osoa dedikatu zion. Beste aintzatespen batzuen artean, liburukian honela deskribatu zuten artista: «ilustratzaile botanikoak samurtasun eta zehaztasun handiz, koloreak bikain erabiliz eta tonuen gradazio ederraz, aldizkari honetan agertu diren landare gehienak marraztu ditu 1922tik 1952ra bitartean».

1954an, arteari eta zientziari eginiko ekarpenak aitortzeko, Lilian Snellingek bere herrialdean oso baliotsua den domina bat jaso zuen: Most Excellent Order of the British Empire, MBE (Britainiar Inperioko Ordena txit garaia). Eta 1955ean baratzezaintzako Victoria Medal of Honour (VMH) sari nabarmena ere eman zioten. Horrez gain, Lilian Snelling emakume ilustratzaileen talde batean hautatu zuten, 1959an Kew Errege Lorategi Botanikoan eginiko erakusketa garrantzitsu batean parte hartzeko. Erakusketa horren xedea zen erakundeak botanikari dedikatutako 200 urteak ospatzea (Kew’s Aid to Botany over 200 Years).

1972ko urriaren 12an, Lilian Snelling 93 urterekin zendu zen Kenteko bere etxean. Hala ere, hogeita hamabost urte igaro behar izan ziren 2007an Edinburgoko Lorategi Botanikoak (Royal Botanic Garden Edinburgh) merezitako omenaldia egin zion arte. Erakusketa ederra antolatu zuten, artistaren obra osoa jendaurrean jarrita hamar astez.

Iturriak:

• Wikipedia. American Society of Botanical Artists.
• Erikson, Annika Liv (2009). Snelling, Lilian (1879–1972). Dictionary of National Biography. Oxford Dictionary of National Biography. Oxford University Press
• Haines, Catherine M. C. (2001). International women in science: a biographical dictionary to 1950. Santa Barbara, Calif.: ABC-CLIO, 290.
• Stella Ross-Craig. Efemérides 19-03-2017. Mujeres con ciencia.
• Wikipedia. Stella Ross-Craig

Egileaz:

Carolina Martínez Pulido Biologian doktorea da eta La Lagunako Unibertsitateko Landare Biologiako Departamentuko irakasle titularra. Bere jarduera nagusia dibulgazio zientifikoa da eta emakumeari eta zientziari buruzko hainbat liburu idatzi ditu.

Botanika britainiarra edertzen artikulu-sorta:

1. Botanika britainiarra edertzen (I): Lilian Snelling
2. Botanika britainiarra edertzen (II): Stella Ross-Craig

Mujeres con Ciencia blogean 2024ko uztailaren 31an argitaratu zen artikulua: Lilian Snelling y Stella Ross-Craig: embelleciendo la botánica británica.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Uno de los temas más candentes de la actualidad mundial son las tierras raras, debido a la urgencia que están mostrando ciertos países por hacerse con ellas. Pero, ¿qué son las tierras raras? Y ¿por qué son tan importantes?

Pues debo comenzar diciendo que su nombre nos lleva, directamente, a dos errores. Por un lado, la palabra tierra hace que pensemos en ese sedimento que cubre la parte más superficial del terreno, es decir, en algún tipo de suelo, pero nada más lejos de la realidad. Tierra es un término arcaico utilizado en química para referirse a los elementos que aparecen en forma de óxidos en la naturaleza y que se ha mantenido hasta la actualidad, prácticamente a modo de homenaje, pero no tiene nada que ver con la definición geológica de “tierra” como sedimento. Y, por otro lado, la palabra rara nos lleva a suponer que son muy escasos, pero tampoco es cierto. Estos elementos son relativamente comunes en nuestro planeta, incluso en términos totales que calcula que son más abundantes que todo el oro presente en la Tierra, pero se les denomina “raros” porque, generalmente, aparecen en concentraciones muy pequeñas dentro de los minerales y rocas y, sobre todo, porque su diferenciación química (es decir, su extracción del resto de componentes de los minerales) es muy compleja y bastante difícil.

Tabla periódica de los elementos químicos, donde se marcan las tierras raras. Fuente: Federación Empresarial de la Industria Química Española vía Química y Sociedad

Entonces, ¿qué son las tierras raras? Pues este término hace referencia a 17 elementos químicos de la Tabla Periódica, los 15 de la serie de los lantánidos* (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio) a los que se suman el escandio y el itrio. Estos elementos no aparecen en nuestro planeta en forma nativa, como lo pueden hacer el cobre o el oro, sino que siempre aparecen formando compuestos en la estructura química de ciertos minerales en concentraciones muy bajas, concretamente de partes por millón (para que os hagáis una idea, las concentraciones en porcentaje corresponden a 1/100 partes, mientras que las concentraciones en partes por millón equivalen a 1/1.000.000 del total).

Las tierras raras pueden aparecer en minerales más o menos conocidos, como el apatito o los clinopiroxenos, o en otros con nombres algo más raros, como la monacita o la bastnasita. Pero estos minerales con ciertas concentraciones de tierras raras no se forman en cualquier lugar, sino que lo hacen en contextos geológicos muy concretos. Principalmente, se trata de zonas en las que afloran rocas ígneas, principalmente volcánicas, que se han producido por el ascenso de magmas muy profundos que se han ido enriqueciendo en estos elementos químicos mientras iban ascendiendo por el manto y la corteza terrestres. También aparecen en lugares que han sufrido metamorfismos particulares en los que han estado relacionados fluidos hidrotermales que han atravesado rocas ricas en tierras raras y, en su circulación hacia la superficie, han ido precipitándolas a su paso en diferentes venas minerales. Y hay un tercer contexto un poco más especial aún, los medios sedimentarios formados por la erosión y el depósito de fragmentos de estas rocas ígneas y metamórficas con minerales que incluyen tierras raras en su composición.

A) Ejemplar con cristales del mineral monacita (de color anaranjado) entre cristales de cuarzo (incoloros), extraído de la mina Siglo Veinte, en Bolivia. B) Ejemplar del mineral bastnasita obtenido en Burundi. Fuentes: A)  Robert M. Lavinsky / Wikimedia Commons, B)  Kouame / Wikimedia Commons

Como os decía al principio, la explotación de estos yacimientos minerales no es ni barata, ni sencilla. Los minerales que incluyen tierras raras suelen aparecer entremezclados con otros que no nos interesan, por lo que hay que hacer una selección previa, junto con un estudio geológico muy detallado, de las zonas y los materiales que queremos extraer. Y, una vez obtenidos esos minerales, hay que someterlos a un proceso químico largo y complejo para poder aislar las tierras raras. Eso implica un análisis preliminar de la viabilidad económica del yacimiento, para asegurar que se va a obtener un beneficio con su explotación, porque es muy fácil que las empresas acaben en bancarrota si no tienen cuidado.

Una vez visto todo esto, ¿por qué son tan famosas e importantes las tierras raras? Pues por sus propiedades magnéticas y luminiscentes. Actualmente se han convertido en componentes indispensables en la estrategia de transición ecológica, ya que forman parte de catalizadores, imanes, baterías, componentes electrónicos o pantallas de aerogeneradores, vehículos eléctricos o mecanismos informáticos. También tienen un papel primordial en el avance médico, ya que permiten generar nuevas herramientas de diagnóstico y tratamiento para enfermedades tan dañinas como el cáncer. Por estos motivos, han entrado de cabeza en los listados de materiales críticos y estratégicos a nivel mundial, por lo que su búsqueda y explotación evitará la dependencia de Europa o Estados Unidos de terceros países, como China, principal exportador de tierras raras en la actualidad.

Pero hay un motivo menos noble y más prosaico por el que han cobrado tanta importancia social hoy en día. Las tierras raras también son unos materiales básicos para el desarrollo de la industria armamentística. Satélites más eficientes, mejores sistemas de comunicación, nuevos dispositivos de posicionamiento y vigilancia nocturna, vehículos militares autopropulsados y con dispositivos de blindaje mejorados, armamento con mayor capacidad destructiva, capaces de recorrer distancias más largas y con más autonomía, y un largo etcétera. Quizás este uso de las tierras raras explica más cosas de las que suceden en el mundo actual que la búsqueda de un futuro más sostenible.

Películas post-apocalípticas, como Mad Max, nos enseñaron que las guerras del futuro se producirían por el agua y el combustible. Parece que se olvidaron de un tercer origen: la búsqueda de minerales críticos. Yo prefiero pensar que esas cosas no van a suceder y que, lo único que tenemos seguro hoy en día, es que la Geología nos permitirá buscar y explotar de manera segura y sostenible los recursos naturales que necesita la humanidad para seguir evolucionando, socialmente hablando. Espero no equivocarme.

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

*Nota del editor: La IUPAC, prescriptivista ella, «recomienda» (como lo haría don Vito) el nombre «lantanoides». Pero esto se debe a la necesidad de mantener la coherencia en inglés, donde la terminación -ide de «lanthanide» (lantánido) se reserva para determinados compuestos que, en castellano, acaban en -uro (carburo o hidruro, por ejemplo, son carbide o hidride en inglés). Podemos, por tanto, emplear en castellano el nombre que creó Victor Goldschmidt en 1925 para denominar este conjunto de elementos sin incurrir en anatema.

El artículo (Ni son) tierras (ni son) raras se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Fernando Plazaola

Oinarrizko partikulen eredu estandarrak, SM-k, indar elektromagnetikoaren, nuklear ahularen eta nuklear bortitzaren bidez funtsezko partikulak eta horien elkarreraginak deskribatzen ditu. SM ereduak sekulako arrakasta izan du, baina fisikariek denbora luzez ulertu dute SM eredua osatu gabe dagoela: ez da Ororen/Guztiaren Teoria osoa. Hala ere, XXI. mendearen hasieran instalazio garrantzitsuetatik jasotzen zen albiste bakarra SM ereduak ondo funtzionatzen zuela zen.

2001ean berriz, Brookhaven National Laboratory-n muoien g−2 esperimentuak muoiaren momentu magnetikoa neurtu zuen eta SM ereduan oinarritutako kalkuluekin ez zegoen ados. Desadostasuna 2.7σ baliokoa zen, zirraragarria! Esperimentu horiek berriro egin dira Fermilabean eta 2023ko udan aurkeztutako muoiaren g−2 esperimentuaren emaitzak SM eredua kinka larrian utzi ote duten kezka dago, balio esperimentalen eta teorikoen arteko desadostasunak, «anomaliak», 5σ balioa hartu duela iragarri baita. Horrek adierazten du neurtutako emaitzak 5 desbideratze estandar urruntzen dela SM ereduak ematen duen baliotik. «Anomalia» baten honelako balioak eredua ez dela gai neurketa esperimentalak azaltzeko adierazi ohi du, eta, beraz, nahitaez, eredua aldatu behar dela, hau da, Fisika berria behar dela esperimentua azaltzeko. Balio horretara iritsita ere, oraindik ez da txanpaina ateratzeko garaia. 2011n, OPERA esperimentukoek prentsa agerraldi batean ere informatu zuten neutrinoak argiaren abiadura baino arinago mugitzen neurtu zituztela. Behaketa 6σ baino esanguratsuagoa izan zen, baina —agian ez ustekabean— akats esperimentala izan zen.

Irudia: Fermilaben aireko ikuspegia. Lehen planoan ikus daitekeen eraztuna Xiringatzaile Nagusia da, eta atzerago ikus daitekeena Tevatrona. (Argazkia: Fermilab, Reidar Hahn – jabetza publikoko argazkia. Iturria: Wikimedia Commons)

Ikuspegi klasikoan oinarriturik, bere simetria ardatzaren inguruan biraka dabilen e eta m kargako eta masako elektroiaren momentu magnetikoa eta angeluarra proportzionalak dira, eta proportzionaltasun-konstantea ge/2m da, ge=1 izanik. Dirac-ek 1928an bere ekuazio kuantikoa idatzi ondoren ge=2 zela kalkulatu zuen. Bigarren mundu gerraren ostean, teknika esperimental berrituek zioten elektroiaren momentu magnetikoa Dirac-ek lortutakoa baino handixeagoa behar zuela. 1948an, Schwingerrek 2.0023228 balio teorikoa lortu zuen. Egun SM-ren bidez lortutako balioa esperimentuekin adostasun handiena duen balio teorikoa da, 12 hamarrekotara heltzen da adostasuna. Itzela!!

Zergatik da ge kostantea 2 baino handiagoa? Elektrodinamika Kuantikoaren arabera, bigarren kuantizazioaren ondorioz ikuspegi klasikotik ezezagunak diren fenomeno berriak sor daitezkelako; hutsaren polarizazioa adibidez (materia-antimateria partikula-bikote birtualen sorrera kanpoko eremu elektromagnetiko baten aurrean). Artikuluan azaltzen da hutsa, etengabe sortzen eta desagertzen diren partikula birtualez beterik dagoela, eta partikula birtual horiek edozein partikulekin elkar eragin dezakete, eremu magnetiko baten barneko partikularen erantzuna aldatuz; hots, partikularen momentu magnetikoa eta g−faktorea aldatuz. Teorikoek, SM ereduaren barnean existitzen diren partikulak kontuan hartuz g−faktorea kalkula dezakete.

Prozedura bera jarraituz muoiaren kasuan teoria eta esperimentuen arteko adostasuna, “bakarrik” 8 hamarrekora mugatzen da (eta ez 12 hamarrekora). Aipatu bezala muoiaren g−2 esperimentuaren «anomalia», 5σ balioa hartu duela prentsa agerraldi batean iragarri da.

Autoreak kezkak azaltzen ditu iragarritako «anomalia» horrekin, eta orokorki emaitzak iragartzeko hainbatetan erabiltzen diren prentsa agerraldiekin. Zientzialariak ere egungo hedabideek erakusten duten “morboaren” eta “presaren” joera beretara hurbiltzen ari dira. Muoiaren g−2 esperimentuan aipatutakoa oso agerian geratzen da. Autorearen ustez, datu esperimental guztiak aztertu ostean emaitzak nazioarteko argitalpen zientifiko batean plazaratu behar dira. Halaber, talde teorikoen artean adostasunik ez dagoenean ezin da «anomalia» handiena ematen duen balio teoriko soilarekin alderatu; esperimentukoek prentsa agerraldian egin zuten bezala.

Artikulua apustu batekin amaitzen da: muoiaren g−2 esperimentuaren emaitzek ez dute SM eredua hankaz gora jarriko.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 46
• Artikuluaren izena: Oinarrizko partikulen eredu standarra, SM, kinka larrian ote?
• Laburpena: 023ko udan aurkeztutako muoiaren g–2 esperimentuaren emaitzak oinarrizko partikulen eredu estandarra, SM, kinka larrian utzi ote duten kezka dago, balio esperimentalen eta teorikoen arteko desadostasuna, «anomalia», 5σ balioa hartu duela iragarrita. «Anomalia» baten balio horrek adierazi ohi du eredua ez dela gai neurketa esperimentalak azaltzeko, eta, beraz, nahitaez, eredua aldatu behar dela. Autoreak kezkak azaltzen ditu emaitzak iragartzeko hainbatetan aukeratzen diren prentsa agerraldiez, eta artikulu honen idazleak apustu egiten du muoiaren g–2 esperimentuaren iragarritako emaitzak ez duela SM eredua hankaz gora jarriko.
• Egilea: Fernando Plazaola
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 57-85
• DOI: 10.1387/ekaia.25874

Egileaz:

Fernando Plazaola UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Elektrizitatea eta Elektronika Saileko ikertzailea da.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Con una habilidad pedagógica poco común, [Liudmila Kéldysh] sabe cómo conducir a un estudiante desde la solución de los problemas más simples hasta el trabajo independiente.

P. S. Aleksandrov, A. B. Sosinskii, A. V. Chernavskii, M. A. Shtan’ko (1974).

Liudmila Vsévolovna Kéldysh. Fuente: Russian Mathematical Surveys.

Liudmila Vsévolovna Kéldysh nació en Oremburgo (Rusia) el 12 de marzo de 1904. Era la hija mayor (de siete) de Maria Aleksándrovna Skvórtsova y Vsévolod Mijáilovich Kéldysh, un ingeniero militar. Debido a la naturaleza del trabajo de su padre, la familia viajaba con frecuencia; Liudmila vivió en Helsinki (1905-1907), San Petersburgo (hasta 1909) y después en Riga (Letonia) hasta que la invasión alemana obligó a la familia a huir a Moscú.

Tras terminar sus estudios secundarios, continuó su educación en la Universidad Estatal de Moscú, graduándose en 1925. En 1923, mientras estudiaba, se unió al grupo de investigación de Nikoláai Luzin, el grupo Luzitania. Allí conoció a Piotr Serguéyevich Nóvikov, con quien se casó en 1934.

Trabajando en teoría de conjuntos

En 1930 Keldysh comenzó a enseñar en el Instituto de Aviación de Moscú. Un año más tarde tuvo a su primer hijo, Leonid Kéldysh, nacido de un matrimonio anterior al comentado anteriormente.

A partir de 1934 comenzó a enseñar en el Instituto de la Academia de Ciencias de la URSS especializándose en teoría de conjuntos. En los años posteriores nacieron sus hijos Andréi Petróvich Nóvikov y Serguéi Petróvich Nóvikov; este último se convirtió en el primer matemático soviético en recibir la Medalla Fields, fue en 1970.

Liudmila defendió su tesis, supervisada por Luzin, en 1941. Trataba sobre conjuntos de Borel. Antes de recibir su título de doctora en Ciencias Físicas y Matemáticas, la familia huyó del avance de las tropas alemanas, instalándose en Kazán, en los institutos evacuados de la Academia de Ciencias. Keldysh y sus hijos no tenían el estatus de evacuados, solo el de refugiados. Finalmente fueron alojados en el gran gimnasio de la Universidad de Kazán, junto con varios cientos de refugiados como ellos. Su marido llegó posteriormente, enfermo. Resistieron pasando numerosas necesidades e incertidumbre.

A finales de 1942 pudieron regresar a Moscú y la situación comenzó a mejorar. En esa época, el matrimonio tuvo dos hijas, Nina y Elena.

Trabajando en topología geométrica

A partir de 1945, su trabajo se centró más en la topología geométrica. Publicó numerosos trabajos de investigación hasta la década de 1960. Por todo su trabajo, entre otros, recibió en 1958 el Premio del Presidium del Soviet Supremo.

A finales de los años 1950, Keldysh organizó un seminario sobre topología geométrica en el Instituto Steklov de Matemáticas, centrándose en particular en embebimientos topológicos. Este seminario resultó importante para el desarrollo de las matemáticas en Rusia y estuvo activo hasta 1974. Uno de sus estudiantes más brillantes, Alekséi Chernavskii, comenzó a participar en el seminario en 1970, y comentaba sobre la manera en la que trabajaban:

Comenzamos a organizar nuestros talleres sistemáticamente en varios puntos del campo de Moscú, combinando topología, fútbol o esquí según la estación, anécdotas, conversaciones serias sobre la vida, etc.

En 1964, Liudmila fue nombrada profesora titular en la Universidad Estatal de Moscú, publicando en 1966 el libro Embebimientos topológicos en el espacio euclidiano (en ruso) para ayudar a sus estudiantes de investigación. Se dedicó a la docencia hasta 1974, año en el que renunció a su trabajo en protesta por la expulsión de uno de sus estudiantes.

Liudmila falleció el 16 de febrero de 1976, un año después de su marido. En agosto de 2004, en el centenario de su nacimiento, se celebró en Moscú el congreso en su honor «Topología geométrica, geometría discreta y teoría de conjuntos«.

Bonus

En una entrevista realizada al matemático Serguéi Nóvikov (1938-2024) en 2001, comentaba que su familia jugó un papel muy importante en su decisión de dedicarse a la ciencia; en particular hablaba de su madre:

Mi padre, Piotr Serguéyevich Nóvikov, fue un matemático famoso. Todos los matemáticos conocen su trabajo sobre la teoría de algoritmos y la teoría combinatoria de grupos, incluida la indecidibilidad del problema de la palabra y la solución del problema de Burnside para grupos de torsión. En la década de 1930 fue uno de los mejores expertos en la llamada teoría descriptiva de conjuntos y en la década de 1940 en lógica matemática. También inició en la década de 1930 una nueva rama de la física matemática: la reconstrucción de un dominio homogéneo acotado a partir de su potencial gravitatorio en el infinito. Mi madre, Liudmila Vsévolovna Kéldysh, también fue una matemática destacada: profesora titular y experta en teoría de conjuntos y topología geométrica. La familia tuvo cinco hijos, y yo era el tercero de ellos, el más joven de los tres hijos. Todos los hijos se hicieron físicos y matemáticos, mientras que las hijas eligieron otras profesiones. Mi hermano mayor, Leonid Kéldysh, es uno de los teóricos de la física del estado sólido y de la física de la materia condensada más conocidos a nivel internacional. Mi otro hermano, Andréi Nóvikov, era un experto en teoría algebraica de números, pero lamentablemente murió prematuramente. Además, el hermano de mi madre, Mstislav Kéldysh, era un matemático muy talentoso en la teoría de funciones de variable compleja y en ecuaciones diferenciales. Hizo una contribución especialmente fundamental a las ramas aplicadas de la aerodinámica. […]

Referencias

• J J O’Connor and E F Robertson, Ljudmila Vsevolodovna Keldysh, MacTutor History of Mathematics Archive, University of St. Andrews
• P. S. Aleksandrov, A. B. Sosinskii, A. V. Chernavskii, M. A. Shtan’ko, Lyudmila Vsevolodovna Keldysh (on the occasion of her seventieth birthday), Russian Mathematical Surveys 29 (4) (1974) 155-161
• S. I. Adian, A. A. Mal’tsev, E. V. Sandrakova, A. B. Sosinskii, A. V. Chernavskii, M. A. Shtan’ko, Lyudmila Vsevolodovna Keldysh (on the centenary of her birth), Russian Mathematical Surveys 60 (4) (2005) 581-588
• Ludmila Keldysh, Wikipedia
• Victor M. Buchstaber, Interview with Sergey P. Novikov, EMS Newsletter 42 (2001) 17-20

El artículo Liudmila Vsévolovna Kéldysh, de la teoría de conjuntos a la topología geométrica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

Lurretik kanpo bidalitako objektuei jarraipena egiteko eskatu du antropologo talde batek. Objektu horiek ondarearen partetzat hartu behar direla aldarrikatu dute.

“Nola demontre zaharberritu eta kontserbatu daiteke VHS zinta batean grabatutako artelan bat?”. Euskal Herriko arte garaikideko museo baten arduradunak behin botatako galdera da. Eta ez zitzaioan arrazoirik falta: garaiak aldatzen ari dira etengabean, eta, horiekin batera, beharrak zein mundua bera ulertzeko moduak. Besteak beste, ondarea aintzat hartzeko modua ere aldatzen hasia da pixkanaka. Kasurako, antzinako artelan eta eraikinekin lotu ohi dugu ondare materiala, baina, industriaren aroan, ondare industriala ere aintzat hasia da. Guztiz logikoa da; arras zaila litzateke argudiatzea Parisko Eiffel dorrea, edo, etxera etorrita, Portugaleteko Zubia zaindu beharreko ondare arkitektonikoa ez direla.

Gauzak hala, kanpo espazioaren kasuan ere txipa aldatzen hasi beharko ginatekeelakoan dago ikertzaile talde bat, eta beren argudioak plazaratu dituzte Nature Astronomy aldizkarian argitaratutako zientzia artikulu batean.

1. irudia: espaziora bidalitako objektuak ere giza zabalkundearen adierazle direla diote. Argazkian, Ingenuity helikopteroa eta Perseverance robota, Marten. (Argazkia: NASA)

Momentuz, bertara joan diren misio kopurua aintzat izanda, ikertzaile hauek Marten jarri dute arreta berezia, eta, horregatik, berariaz gizakiak Martera bidalitako objektuei jarraipena egiteko eta horiek babesteko deia egin dute. Prentsa ohar batean azaldu dutenez, orain arte hamalau misiok lur hartu dute bertan. Planeta gorrian pilatutako objektu horiek katalogazioa eta zaintza merezi dituztela diote, planeta arteko esplorazioan gizakiek egindako lehen urratsen aztarnak direlako. Horretaz jabetzeko, gizateriaren historian atzera egin dute: Afrika Ekialdeko harrizko lehen eskuko aizkorak edota Ameriketan aurkitutako Clovis puntak bezala, oraindik gelditu ez den giza migrazioaren adierazle dira espaziora bidalitako gailuak. “Muga berriak aurkitzeko Homo sapiensaren grina adierazten duten objektu preziatuak” dira, prentsa oharrean adierazitakoaren arabera.

Kansasko Unibertsitateko (AEB) antropologo Justin Holcomben esanetan, “argudio nagusia da Homo sapiensak zabalkunde prozesu batean daudela; Afrikatik ateratzean hasi zen hori, beste kontinenteetara iritsita, eta, orain, hasi da hori egiten gure kanpoko inguruetan ere”. Hori dela eta, adituaren ustez, planetan zehar gizakiak egindako ibilbideen berri izateko arkeologia bitartez objektu eta jardueren jarraipena egiten dugun modu berean, gauza bera egin beharko genuke espazioaren esploraziorako erabilitako objektuekin ere. “Dispertsio horren aztarna bat badago”, nabarmendu du.

Are, babestu du objektu horiek —zundak, sateliteak, lurreratze moduluak eta bestelako materialak— garrantzitsuak direla, eta ez direla zabor gisa hartu behar. Zentzu honetan, arkeologoek aztarnategietako zabortegiei esker eskuratzen duten informazio baliotsua gogora ekarri du. Bada, modu berean, espazio zabor modura hartzen diren material askok balore arkeologiko handia dutelakoan dago. “Ondarearekiko narratiba hori aldatzea funtsezkoa da. Izan ere, zaborrari ematen zaion irtenbidea da hori kentzea, baina ondarearekiko irtenbidea da hori babestea. Alde handia dago”.

Besteak beste, antropologoak uste du etorkizunean Martera egingo diren misioek aintzat hartu beharko dutela egin dezaketen kalte arkeologiko potentziala lurreratze lekuetan edo bestelako tokietan, eta kontu hori ere, beraz, planifikazio baten barruan joan beharko dela. Hala, misioek ez lukete lur hartu beharko ondare hau dagoen lekuetan. “Gure presentziaren lehen erregistro materialak dira, eta hau garrantzitsua da guretzako”, nabarmendu du.

2. irudia: Martera joan diren hamalau misio azaltzen dira mapan, bai eta hainbat aztarna esanguratsu ere. (Irudia: Kansasko Unibertsitatea / Juanma Gallegok euskaratua).

Aurreko lan batean, antropologoak berak gogora ekarri duenez, ilargi antropozeno kontzeptua erabiltzen hasi beharko genukeela proposatu zuen. Planteamendu horren arabera, Ilargiaren paisaiaren gaineko kontrolaren garaiaren hasieran gaude. Marteren kasuan, ordea, adituak ez du uste antropozeno batez hitz egin daitekeenik, baina sinetsita dago bertan dagoeneko “horizonte estratigrafiko” bat badagoela, eta horrek material hori testuinguru jakin betean kokatzeko bidea irekitzen duela.

Espazio ondarea jasotzeko datu baseak

Ondare hori guztia jasotzeko, agian beren-beregi prestatutako datu base berri bat izan daitekeela dio adituak, baina iradoki du dagoeneko martxan dagoen beste bat izan daitekeela: Nazio Batuen Kanpo Espaziora Bidalitako Objektuen Erregistroa, hain zuzen ere. Bai bata edo bestea izan, bertan, material guztia jasota geratuko litzateke, “berdin rover baten gurpil apurtua edota helikoptero baten pala”, babestu du antropologoak, Ingenuity gailuari erreferentzia eginez; “hori baita beste planeta batean egon den lehen helikopteroa”.

Lurrean klimak edo geologiak tramankuluen narriadurari nola eragiten dion jakin badakigu, baina Marten horrelako prozesuak nolakoak diren ez da ondo ezagutzen. Baina argi dago bertako ingurumenak bestelako inpaktua izango duela objektu horiean, Lurrean daudenekiko, bederen. Hori dela eta, etorkizunean geoarkeologia planetarioa lantzen hasi beharko dugulakoan dago aditua. Orokorrean, Marten dauden materialak ezagutu ez ezik, planetako toki desberdinetan dauden materialak ezagutu beharko dira, horien inguruan dauden prozesuak ez direlako berdinak.

Geoarkeologiaren bitartez, material arkeologikoetan prozesu geologikoek duten eragina aztertzen da. Tokiaren arabera eragin horiek desberdinak izan daitezkeenez, antropologoak dio hori ere aintzat hartu beharra dagoela Marten sakabanatuta dauden objektuen azterketa eta kontserbazioa planifikatzerakoan. Horren adibidetzat jo du ipar eta hego hemisferioetan dauden eremu izoztuak, kriosfera bat osatzen dutenak. Logikoa denez, izotzak inpaktu jakin bat izango du ondarean. Beste horrenbeste gertatzen da burdin asko duten hareekin, lurperatutako objektuetan lur mota horrek izango duen eragina ez baita ezagutzen. Modu berean, Marteko ezaugarri nabarmenetako bat diren hauts ekaitzak ere aipatu ditu. Dunak ere kezka iturri izan daitezke, eta aztarnentzako ere kaltegarri izango direlakoan daude. Kasurako, Spirit robota duna eremu batez inguratuta dago, eta litekeena da etorkizunean duna horiek estalita geratzea. “Behin lurpean geratuta, oso zaila izango da berriro lekuz mugitzea”, ohartarazi du Holcombek.

Erreferentzia bibliografikoak:

Holcomb, Justin A.; O’Leary, Beth L.; Fairén, Alberto G.; Mandel, Rolfe D.; Wegmann, Karl W. (2024). The emerging archaeological record of Mars. Nature Astronomy 8, 1490–1492. DOI: 10.1038/s41550-024-02439-w

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Los modelos más grandes pueden lidiar con una mayor variedad de tareas, pero el tamaño reducido de los modelos más pequeños los convierte en herramientas atractivas.

Un artículo de Stephen Ornes. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

 

Los modelos de lenguaje extenso funcionan bien porque son muy grandes. Los modelos más recientes de OpenAI, Meta y DeepSeek utilizan cientos de miles de millones de “parámetros”: los botones ajustables que determinan las conexiones entre los datos y que se modifican durante el proceso de entrenamiento. Con más parámetros, los modelos pueden identificar mejor los patrones y las conexiones, lo que a su vez los hace más potentes y precisos.

Pero esta potencia tiene un coste. Entrenar un modelo con cientos de miles de millones de parámetros requiere enormes recursos computacionales. Para entrenar su modelo Gemini 1.0 Ultra, por ejemplo, Google habría gastado 191 millones de dólares. Los modelos de lenguaje extenso (LLM, por sus siglas en inglés) también requieren una potencia computacional considerable cada vez que responden a una solicitud, lo que los convierte en notorios devoradores de energía. Una sola consulta a ChatGPT consume aproximadamente diez veces más energía que una sola búsqueda en Google, según el Electric Power Research Institute.

En respuesta, algunos investigadores están pensando ahora en pequeño. IBM, Google, Microsoft y OpenAI han lanzado recientemente modelos de lenguaje reducido (SLM, por sus siglas en inglés) que utilizan unos pocos miles de millones de parámetros, una fracción de sus contrapartes LLM.

Los modelos reducidos no se utilizan como herramientas de uso general como sus primos más grandes, pero pueden ser excelentes para tareas específicas, más definidas, como resumir conversaciones, responder preguntas de pacientes como un chatbot de atención médica y recopilar datos en dispositivos inteligentes. “Para muchas tareas, un modelo de 8 mil millones de parámetros es, de hecho, bastante bueno”, afirma Zico Kolter, un científico informático de la Universidad Carnegie Mellon. También pueden ejecutarse en un ordenador portátil o un teléfono móvil, en lugar de en un gran centro de datos. (No hay consenso sobre la definición exacta de “reducido”, pero todos los nuevos modelos alcanzan un máximo de alrededor de 10 mil millones de parámetros).

Para optimizar el proceso de entrenamiento de estos modelos reducidos, los investigadores utilizan algunos trucos. Los modelos extensos suelen extraer datos de entrenamiento sin procesar de Internet, y estos datos pueden estar desorganizados, desordenados y ser difíciles de procesar. Pero estos modelos grandes pueden generar un conjunto de datos de alta calidad que se puede utilizar para entrenar un modelo reducido. El enfoque, llamado destilación de conocimiento, hace que el modelo más grande transmita eficazmente su entrenamiento, como un maestro que da lecciones a un estudiante. “La razón por la que [los SLM] son ​​tan buenos con modelos tan reducidos y tan pocos datos es que utilizan datos de alta calidad en lugar de material desordenado”, explica Kolter.

Los investigadores también han explorado formas de crear modelos reducidos comenzando con modelos extensos y recortándolos. Un método, conocido como poda, implica eliminar partes innecesarias o ineficientes de una red neuronal, la extensa red de puntos de datos conectados que subyace a un modelo extenso.

La poda se inspiró en una red neuronal de la vida real, el cerebro humano, que gana eficiencia al cortar las conexiones entre las sinapsis a medida que una persona envejece. Los enfoques de poda actuales se remontan a un artículo de 1989 en el que el científico informático Yann LeCun, ahora en Meta, argumentaba que hasta el 90% de los parámetros de una red neuronal entrenada podrían eliminarse sin sacrificar la eficiencia. Llamó al método «daño cerebral óptimo». La poda puede ayudar a los investigadores a ajustar un modelo de lenguaje reducido para una tarea o entorno en concreto.

Para los investigadores interesados ​​en cómo los modelos de lenguaje hacen lo que hacen, los modelos más reducidos ofrecen una forma económica de probar ideas novedosas. Y como tienen menos parámetros que los modelos extensos, su razonamiento puede ser más transparente. “Si quieres crear un modelo nuevo, necesitas probar cosas”, apunta Leshem Choshen, científico investigador del Laboratorio de Inteligencia Artificial Watson del MIT-IBM. “Los modelos reducidos permiten a los investigadores experimentar con riesgos menores”.

Los modelos grandes y costosos, con sus parámetros cada vez más numerosos, seguirán siendo útiles para aplicaciones como chatbots generalizados, generadores de imágenes y el descubrimiento de fármacos. Pero para muchos usuarios, un modelo reducido y específico funcionará igual de bien, y además será más fácil para los investigadores entrenarlo y construirlo. “Estos modelos eficientes pueden ahorrar dinero, tiempo y computación”, afirma Choshen.

 

El artículo original, Why Do Researchers Care About Small Language Models?, se publicó el 12 de febrero de 2025 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

 

El artículo ¿Por qué los investigadores se interesan por los modelos de lenguaje reducido? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

2025ean 50 urte betetzen ditu UPV/EHUko Kimika Fakultateak. Urteurrenak badu zer ospatu eta, hori dela eta, programa zabala prestatu da. Besteak beste, hainbat ikerketa, transferentzia eta dibulgazio jarduera izango dira urtean zehar. Horien artean, “12 hilabete – 12 gai” ekimena dago. Iniziatiba honek Kimika Fakultatean egiten dena gizarteari erakustea du helburu. Horretarako, adibidez, kimika-gaiak hizpide dituzten artikuluak publikatuko dira hilero Kultura Zientifikoko Katedraren blogetan, fakultateko irakasle eta ikertzaileak idazle bihurtuz.

Maider Ormaza eta Maria Blanco

Inoiz galdetu al diezue zeuen buruei zergatik gidatzen duen kobreak korronte elektrikoa eta zergatik ez beirak? Zergatik da diamantea hain gogorra eta arkatzen grafitoa hain biguna, biak karbonoz osatuak egon arren? Erantzuna ez dago ez dago begi-bistan.

Pentsa dezagun DNAn. DNAren base nitrogenatuen ordena espezifikoak izaki bizidun bakoitzaren berezitasunak kodifikatzen ditu. Gure kode genetikoak, adibidez, gure begien kolorea zehazten du. Era berean, material bakoitzak bere elektroien barne-banaketa berezi bat du, “energia-banda” izenez ezagutzen dena. Energia-bandak elektroi horien portaera zehazten du, eta ezaugarri garrantzitsuak baldintzatzen ditu, hala nola korrontea gidatzeko edo imantatzeko gaitasuna, erreaktibotasun kimikoa edo, jarraian ikusiko dugun bezala, kolorea.

1. irudia: kode genetikoak gure ezaugarriak definitzen dituen bezala, material baten propietateak berezko kode batek emanda datoz: banda-egitura elektronikoa. (Iturria: Wikimedia Common-etik hartutako irudien konposizioa)

Irudika dezagun material bat eskailera erraldoi bat bezala, non maila bakoitza bere elektroien energia-mailei dagokien. Hemen funtsezkoa da fisika kuantikoaren eragina. Badakigu elektroiak fermioi izeneko partikula motakoak direla. Wolfgang Pauli fisikariak “esklusio-printzipioa” ezarri zuen haientzat, eta haren arabera, sistema bereko bi fermioi ezin dira energia-egoera berean egon. Bestalde, fisika klasikoa ere behar dugu. Elektroiek karga elektrostatikoa dute, eta, beraz, Coulomben legeari lotuta daude. Lege horren arabera, kontrako zeinua duten kargak erakarri egiten dira, eta zeinu bera dutenek, berriz, elkar aldaratzen dute. Elektroiek, karga negatiboa dutelako, atomoen nukleoek erakartzen dituzte (karga positibokoak baitira) eta, aldi berean, elkar aldaratzen dute materialean dauden gainerako elektroiak. Arau horien guztien elkar-eraginak baturik, lortzen dugun emaitza da elektroiak ezin direla egon materialaren edozein energia-mailatan: maila batzuk debekatuta dituzte.

2. irudia: material baten elektroien energia-distribuzioa eskailera baten moduan interpreta daiteke. Eskailera honetan maila batzuk debekatuta leudeke, eta beste batzuetan elektroi kopuru jakin bat bil daiteke. (Iturria: UPV/EHU)

Hala, material bakoitzaren banda elektronikoen egitura haren “DNA” edo nortasun-ikurra da, baimendutako eta debekatutako energia-mailen konbinazio espezifiko batez osatua, eta haren propietate nagusiak zehaztuko ditu. Adibidez, konbinazio zehatz horrek espezifikatzen du material batek ondo gidatuko ote duen elektrizitatea, eroaleek bezala; korronte elektrikoa jariatzen utziko ez duen, isolatzaileek bezala… edo erresistentziarik eta energia-galerarik gabe eroango ote duen, supereroaleen kasuan bezala.

Mekanika kuantikoaren legeen aplikazioak aukera ematen digu haratago joateko eta iragartzeko nola erantzungo duen material batek kanpoko estimulu baten aplikazioaren aurrean, hala nola presio mekaniko bat, eremu magnetiko bat edo argia bezalako zerbait. Erdieroale eta isolatzaileetan, uhin-luzera jakin batetik argia xurgatzean, elektroiak “kitzikatu” egiten dira, eta horrek esan nahi du energia handiagoko maila hutsetara jauzi egin dezaketela. Prozesu mota honek materiala zer kolorerekin ikusten dugun zehazten du. Era berean, kontrako prozesua ere gerta daiteke, elektroiak “des-kitzikatu” egingo dituena.  Haren bidez, materialak uhin-luzera jakin bateko argia igortzen du, jaitsitako mailen arabera. Egunero erabiltzen ditugun gailu askotan dagoen LED teknologiak fenomeno hori baliatzen du argia igortzeko.

3. irudia: material baten banda-egiturak bere eroankortasuna definitzen du. Horrela, metalak korronte elektrikoaren eroale gisa erabiltzen dira, eta erdieroaleak txip eta LEDen osagai gisa. Supereroale batek lebitatu egin dezake eremu magnetikoak aldentzeko duen propietate bereziagatik. (Iturria: Wikimedia Common-etik hartutako irudien konposizioa)

Laborategi batean esperimentalki neur dezakegu materialen banden egitura, elektroiak askotariko argi-iturriekin kitzikatzearen emaitzaren behaketatik abiatuta, bereziki X izpien eta argi ultra-morearen (UV) bidez. Baina gure “materialaren erradiografia” egitean benetan zehatzak izan nahi badugu, sinkrotroi-erradiaziotik datorren argia erabili behar dugu, eta horrelakoa instalazio berezietan baino ez dago eskuragarri. Horien artean ALBA sinkrotroia nabarmentzen da, Bartzelonako probintzian kokatua.

4. irudia: Donostiako Campuseko Materialen Fisikako Zentroan (CFM-MPC) CSIC-UPV/EHU dagoen ultra-hutsezko kamara. Bertan zenbait teknika esperimental konbinatzen dira, hala nola tunel bidezko mikroskopia eta espektroskopia fotoelektronikoa. Teknika Hauek atomoen eta gainazalen egitura elektronikoa esperimentalki aztertzeko balio dute. (Iturria: UPV/EHU)5. irudia: Cerdanyola del Vallèsen (Bartzelona) dagoen ALBA sinkotroiaren goiko ikuspegia. (Iturria: UPV/EHU)

“Ab initio” teorietan oinarritutako simulazio-softwarea erabiliz ere kalkula dezakegu banda-egitura. Simulazio horiek materialeko elektroien portaera erreproduzitzen dute, aurretik deskribatutako bi oinarri fisikoetatik (mekanika kuantikoa eta Coulomben legea) abiatuta formulatutako ekuazio matematikoen bidez. Kalkulu oso konplexuak dira, eta batzuetan superordenagailuak erabili behar izaten dira.

Azkenik, fisikari esperimental eta teorikook lankidetza estua dugu, gure aurkikuntzak konbinatzeko eta, horrela, materialaren banden egitura deskodetzeko. Ikerketa horiei esker, nahi ditugun propietate espezifikoak dituzten materialak diseinatu eta fabrikatu ditzakegu.

Egileez:

Maider Ormaza eta Maria Blanco, Kimika Fakultateko irakasle-ikertzaileak dira.

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El lenguaje hablado desempeñó un papel esencial en la evolución de la especie humana. Un lenguaje simbólico complejo nos permitió comunicarnos oralmente, coordinar actividades, transmitir conocimientos, mitos y valores. En definitiva, hizo posible una cultura que nos dio ventaja sobre otras especies animales.

El origen del lenguaje hablado implicó complicadas adaptaciones anatómicas relacionadas con la fonación, y el desarrollo de nuevas conexiones cerebrales. Hasta ahora sabemos muy poco de los cambios genéticos que estuvieron detrás de estas innovaciones evolutivas. Una investigación realizada por un equipo de la Universidad Rockefeller y publicada en Nature Communications acaba de proporcionar una interesante pista acerca de estos cambios genéticos.

NOVA1 (neuro-oncological ventral antigen-1) es un gen que se expresa en el sistema nervioso central de los vertebrados. Era conocido por su papel en un síndrome paraneoplásico neurológico. Si células tumorales expresan de forma aberrante NOVA1, se generan anticuerpos que pueden atacar a las neuronas, con graves consecuencias para el sistema nervioso.

La inactivación de NOVA1 en ratones es letal, por fallos en el desarrollo neuromotor. Se empezó a sospechar su relación con el lenguaje humano a partir del estudio de un paciente que tenía mutada e inactivada una de las dos copias del gen. Este paciente tenía graves deficiencias en el aprendizaje y particularmente en el desarrollo del lenguaje.

El estudio de la secuencia de la proteína NOVA1 humana mostró algo sorprendente. Se trata de una secuencia muy bien conservada, prácticamente sin diferencias entre humanos. Eso sí, nuestra proteína difiere en un solo aminoácido de la de neandertales y denisovanos, nuestros parientes más próximos. En la posición 197 de la secuencia una isoleucina fue sustituida por una valina en el linaje de Homo sapiens. Esta variante es conocida como I197V.

Antes de analizar qué significa esta sustitución vamos a ver cuál es la función de NOVA1. Se trata de una proteína que se une al ARN y regula el empalme alternativo (alternative splicing) controlando la formación de diferentes ARN mensajeros a partir de un mismo gen (explicado en la figura 1). De esta forma, NOVA1 puede modular la expresión de un gran número de proteínas en el sistema nervioso.

Figura 1. Los exones son los segmentos del ADN que codifican secuencias de aminoácidos. El ADN de un gen determinado se transcribe a una primera cadena de ARN que contiene la secuencia de todos los exones. Mediante el proceso de empalme alternativo se generan ARN mensajeros con diferentes combinaciones de exones. De esta forma, diferentes proteínas pueden derivar de un mismo gen. NOVA1 interviene en este proceso de empalme alternativo modulando la expresión de genes expresados en el sistema nervioso, incluyendo algunos implicados en la vocalización. Modificado de National Human Genome Research Institute, dominio público

Cuando el grupo de la Rockefeller identificó los ARN afectados por la función de NOVA1 se observó una elevada proporción de genes relacionados con la vocalización. Además, NOVA1 mostraba una elevada expresión en el cerebro medio y particularmente en la sustancia gris periacueductal, vinculada a comportamientos de miedo y reacciones defensivas en mamíferos. Las neuronas de esta área conectan con el tronco cerebral y el núcleo ambiguo, desde donde se controlan las vías motoras respiratorias y, en particular, la musculatura de boca, faringe y laringe. De esta forma se coordina la respiración con la producción de sonidos, que solo se produce durante la espiración.

¿Influyó la variante humana I197V en el desarrollo de nuestra fonación? Para responder a esta pregunta, el equipo generó ratones modificados genéticamente para expresar la proteína NOVA1 humana, con la variante I197V. Por supuesto, los ratones no comenzaron a charlar entre ellos, pero mostraron sorprendentes diferencias en su vocalización.

Los ratones recién nacidos, cuando son separados de sus madres, emiten ultrasonidos para llamarlas. Estos chillidos constan de cuatro tipos de “sílabas”: simples (una sola nota), ascendentes y descendentes (dos notas separadas por un salto de frecuencia hacia arriba o abajo) y múltiples (varias notas de diferente frecuencia) (Figura 2). Los ratones humanizados (I197V) utilizaron más las sílabas simples en sus llamadas. Esto no varió la respuesta de sus madres, que los buscaban igual que a los ratoncillos no humanizados.

Figura 2. Arriba a la izquierda vemos los diferentes tipos de ultrasonidos emitidos por los ratones. Las sílabas pueden ser simples (s) con dos notas separadas por un intervalo ascendente (u) o descendente (d) o con múltiples notas (m). Cuando un neonato es separado de su madre emite chillidos para llamarla. Los ratoncillos con secuencia NOVA1 humana emiten muchas más sílabas simples, en lugar de las ascendentes de los ratones control. Cuando un ratón macho con secuencia NOVA1 humana es colocado en presencia de una hembra receptiva, emite sílabas simples de menor frecuencia y sílabas compuestas con frecuencias más variadas. Modificado de Tajima et al., referencia completa en bibliografía. Licencia CC-BY 4.0

Más diferencias se encontraron en ratones machos adultos en presencia de hembras sexualmente receptivas. Las sílabas simples de los ratones humanizados se emitieron en frecuencias más bajas, y en las demás sílabas aumentó la varianza de sus frecuencias. Dicho de otra forma, su vocalización se volvió más compleja y rica en tonos. Lo que sería importante comprobar, como reconocen los propios autores del artículo, es si esta vocalización aumentó su atractivo para las hembras.

Estos resultados son similares a los que se obtuvieron hace algunos años con el gen FOXP2, el conocido como “gen del lenguaje”, ya que sus mutaciones alteran el lenguaje hablado en humanos. La proteína FOXP2 humana tiene dos aminoácidos diferentes respecto a la del ratón. Los ratones transgénicos dotados de la secuencia FOXP2 humana muestran ciertos cambios en la vocalización de sílabas complejas, pero las simples se hacen más frecuentes, disminuyendo la complejidad global de sus “conversaciones”. Por otra parte, la secuencia FOXP2 humana no es exclusiva de nuestra especie, ya que es idéntica a la de neandertales y denisovanos.

Falta mucho por hacer, por ejemplo, comprobar si la actuación de NOVA1 sobre la fonación se produce a nivel del control motor de la respiración y la musculatura laríngea, o si lo hace a nivel de la corteza cerebral, donde se expresa a menores niveles. Nuestra corteza cerebral regula el tono, la amplitud y la modulación de la frecuencia del lenguaje hablado. De todas formas, NOVA1, junto a lo que ya sabíamos de FOXP2, sin duda contribuirá al conocimiento de los mecanismos moleculares que dirigieron la evolución de nuestro lenguaje hablado.

Referencias

Tajima, Y., Vargas, C.D.M., Ito, K. et al. (2025). A humanized NOVA1 splicing factor alters mouse vocal communications. Nat Commun. doi: 10.1038/s41467-025-56579-2

Sobre el autor: Ramón Muñoz-Chápuli Oriol es Catedrático de Biología Animal (jubilado) de la Universidad de Málaga

El artículo El gen NOVA1 y el origen de nuestro lenguaje hablado se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

UPV/EHUko Katalisi metalikoa eta Organokatalisia Ikerketa Taldeak  metodologia bat garatu du zenbait molekula desimetrizatzeko eta asimetria molekular mota jakin bat lortzeko. Horrek bidea irekitzen die naturan aurrekaririk ez duten zenbait egitura berriri, zeinak eragile terapeutiko gisa erabil bailitezke. Angewandte Chemie aldizkariak aurkikuntza horren berri eman du, eta azaldu du nolako ekarpena egiten dion biziaren jatorriarekin lotutako teorietako bati.

Molekula organiko (karbono-egitura batean oinarrituak) gehien-gehienek, lauak izan beharrean, hiru dimentsioko geometria dute. Atomoak molekula bakoitzaren barruan ordenatzeko moduaren arabera, emaitza desberdinak lor daitezke. Zenbait kasutan, molekula batek eta haren irudi espekularrak propietate guztiz desberdinak izan ditzakete (hau da, objektu batek ispiluko bere islarekin duen erlazio bera duten bi molekula elkarrekiko simetrikoez ari gara).

Erabil dezagun eskuen konparazioa hori azaltzeko: gure eskuak elkarren irudi espekularrak dira; pentsa liteke berdinak direla. Hala ere, esku bat bestearen gainean jartzen denean (ez ahurrak elkartuta, baizik eta esku bat bestearen gainean), hatzen posizioa ez da berdina. Gauza bera gertatzen da molekula batzuekin: atomoen antolaketa ez da berdina. Gainjarri ezin diren irudi espekularretako bakoitzari enantiomero deritzo.

Irudia: gure eskuak elkarren irudi espekularrak dira; pentsa liteke berdinak direla. Hala ere, esku bat bestearen gainean jartzen denean (ez ahurrak elkartuta, baizik eta esku bat bestearen gainean), hatzen posizioa ez da berdina. (Argazkia: Luis Quintero – pexel lizentziapean. Pexel.com)

“Naturan eta farmakologian, bi enantiomeroek propietate desberdinak dituzten adibide ugari daude. Talidomidaren kasua da hori: haurdunaldiko lehen hiru hilabeteetan goragaleen baregarri eta lasaigarri gisa emandako farmakoa izan zen, eta sortzetiko milaka malformazio-kasu eragin zituen. Talidomidaren enantiomeroetako batek propietate analgesikoak ditu, eta besteak malformazioak eragiten ditu —azaldu du Efraim Reyes UPV/EHUko doktoreak—. Itu terapeutikoek enantiomero batekin edo bestearekin ezberdin interakzionatzen dutelako gertatzen da hori. Horrenbestez, funtsezkoa da molekula-mota horren sintesia kontrolatzea, bi enantiomeroetako bakarra lortzeko”.

José Luis Vicario UPV/EHUko katedraduna buru duen Katalisi metalikoa eta Organokatalisia Ikerketa Taldeak, Rovira i Virgili Unibertsitatearekin elkarlanean, zera lortu du: ziklobutano-talde baten bi molekula enantiomerikoetako bat selektiboki eraikitzea (nagusiki karbono- eta hidrogeno-atomoak eraztun-forman konektatuta dauden molekulak dira ziklobutanoak).

Josebe Hurtado doktoratu aurreko ikertzailea gai izan da “asimetria iheskor bat duten molekulak sintetizatzeko metodologia berritzaile bat erabiliz; horrek bidea irekitzen die oraindaino lortu ez diren zenbait egitura berriri, zeinak farmako gisa erabil bailitezke, besteak beste”. “Desimetrizazio-prozesu baten bidez, plano-simetria hautsiz, molekula konplexuagoak sintetizatzeko oinarrizko bloke bihurtu ditugu”, azaldu du Efraim Reyes tesi-zuzendariak eta lanaren egile nagusietako batek.

UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko talde honek berez asimetrikoak diren molekula ziklikoak (eraztun-formakoak) sintetizatzea lortu du. “Metodologia eraginkor eta zuzenekoa garatu dugu, kobretik eratorritako katalizatzaile baten kantitate txikiak erabiliz, zeina metal ugaria baita eta ez baita kaltegarria”, adierazi du UPV/EHUko Kimika Organikoko katedradunak. Aurkikuntza hori eta metodologiaren irismenaren azterketa berriki argitaratu dira Angewandte Chemie aldizkarian.

Gaur egungo erronka handi bati erantzuten dio, gero eta interes handiagoa pizten duen ikerketa-arlo batean. “Naturan aurrekaririk ez duen asimetria axial bat (ardatz baten inguruko asimetria) duten molekulak sintetizatzea lortu dugu. Horrek bidea irekitzen dio molekula-mota berri bat aztertzeari, eta horiek, berriz, bide terapeutiko berriak garatzeko balio dezakete”, gaineratu du Vicariok. Gainera, erreakzioak zorrotz kontrolatuz, “plano-simetria hautsi dugu, eta ardatz-asimetria bihurtu; eta, ondoren, asimetria puntual bihurtu dugu (puntu baten ingurukoa)”, azaldu du UPV/EHUko katedradunak. Horrek frogatzen du “benetan posible dela asimetria duten biomolekulek ere jatorri komuna izatea”.

Desimetrizazio espontaneoa, biziaren jatorria

Aurkikuntza honek biziaren jatorriarekin lotutako teorietako bat gogorarazten du: haren arabera, simetriaren desimetrizazio espontaneoaren bidez sortu ziren bizia eragin zuten molekulak. “Biziaren jatorriari buruzko teoria oso onartuetako batek esaten du hasieran molekula simetrikoak baino ez zeudela eta, desimetrizazio espontaneoko prozesu baten ondorioz, molekula asimetrikoak sortu zirela. Argi dago horiek direla biziaren jatorria, zeren gure organismo osoa eta sistema bizi guztiak biomolekula asimetrikoetan oinarritzen baitira eta bi enantiomeroetako bakarra baitute”, ondorioztatu du Reyesek.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Simetria molekularra hausten duen eta bizitzaren jatorriari buruzko teorietako bat babestuko lukeen metodologia bat garatu dute.

Erreferentzia bibliografikoa:

Hurtado, Josebe; Iragorri, Nerea; Reyes, Efraim; Vicario, Jose L.; Fernández, Elena (2024). Cu-Catalyzed Enantioselective Borylative Desymmetrization of 1-Vinyl Cyclobutanols and Axial-to-Point Chirality Transfer in a Diastereoconvergent/Stereoretentive Allylation Scenery. Angewandte Chemie International Edition. DOI: 10.1002/anie.202411232

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Portada del DVD. Fair use

Dentro la octava edición del ciclo Cine y Ciencia, coorganizado por Filmoteka y el DIPC junto a otros agentes culturales, durante enero y febrero he presentado High Life, una fascinante película de Claire Denis (2018). La veo como una respuesta contemporánea a 2001: A Space Odyssey de Stanley Kubrick, usando una perspectiva de género que subvierte los cánones tradicionales del cine de exploración espacial. Mientras Kubrick idealizó la figura del bebé como símbolo de un futuro utópico y abstracto, Denis nos presenta un bebé real, corporal y vulnerable, que exige cuidado y genera nuevas formas de parentesco en un futuro distópico, sucio y extractivista.

La película cuestiona la reproducción biológica convencional y la explotación de la misma, situando la narrativa en una nave donde los vínculos familiares y la supervivencia se reinventan. Además, incorpora diversos elementos científicos procedentes de la astrofísica. Durante el debate posterior a la proyección, estos temas también se discutieron con el personal del DIPC, evidenciando cómo la obra se sitúa en la intersección entre el cine, la ciencia y las cuestiones éticas y sociales. En este contexto, hablamos también de reproducción asistida y eugenesia, así como dinámicas de poder y control, y mencioné el lema de Donna Haraway “Make Kin, Not Babies”. Esta antropóloga y filósofa aboga por la creación de lazos de parentesco alternativos, basados en el cuidado mutuo y la coexistencia, en lugar de depender únicamente de la reproducción biológica.

Así, High Life no solo se contrapone a la visión clásica de la proyección del futuro que ofrece 2001, sino que también plantea una ácida crítica hacia algunas prácticas científicas y reproductivas. Denis propone una mirada feminista, posthumana y decolonial en la que la construcción de comunidades y el cuidado mutuo se convierten en elementos esenciales para la supervivencia, desafiando los imperativos biológicos tradicionales y abriendo el debate sobre las tecnologías reproductivas en un contexto de ambigüedad moral. Comparto aquí algunas notas que utilicé en las presentaciones de Vitoria, Donostia y Pamplona.

El cine Póster de la película. Fair use

Esta película no deja a nadie indiferente. Tiene poco diálogo, hay largas elipsis y flashbacks, y puede parecer lenta, pero piensen que sucede en una nave que se mueve a una velocidad cercana a la de la luz, y eso genera efectos curiosos en el tiempo. Resulta bastante dura a veces, porque contiene: prácticas de reproducción asistida pero no consentida; eugenesia y también eutanasia; dos suicidios; sexo en solitario, sexo asistido mecánicamente, y sexo involuntario; suplantación de personalidad, homicidio; restricciones físicas; violaciones consumadas y sin consumar, peleas y toda clase de fluidos corporales. Si son muy sensibles, prepárense.

Y con todo High Life fue una sólida candidata a la Concha de Oro cuando compitió en la sección oficial del Zinemaldia en 2018. Generó división de opiniones en la crítica y el público. La película es una novedad audaz en cualquier programación porque renuncia a toda clase de superioridad moral, también a la de la ciencia. Claire Denis está en contra del cine moralizante, hace películas sin mensaje, pero sí cargadas de preguntas que exploran la propia definición de lo humano. Su idea de cine se parece más a un poema que a un sermón. Pero es una directora que habla con científicos, contó con un asesor astrofísico (Aurélien Barrau) y de hecho tomó de Stephen Hawking la idea de la importancia de procrear en el espacio para superar las limitaciones temporales de una vida individual, y la necesidad de incubadoras especiales para ello.

High Life parece muy consciente de algunos grandes clásicos del género, como 2001 y Solaris. Sin embargo, desde la primera escena, queda claro que Denis se aleja del canon tradicional de las películas de exploración espacial. Hay un bebé, pero no ya el bebé idealizado del final de 2001, sino un bebé real que llora y hay que alimentar. Esa atención a los detalles más físicos y corporales de la vida en el espacio hace que la película sea algo único dentro del subgénero. High Life es diferente desde la primera escena. Parte de un tropo bastante manido, la del astronauta reparando su nave, pero le añade un elemento desconcertante: la familia, el vínculo humano, ya no es algo que se ha quedado en la Tierra, sino que acompaña al astronauta, dedicado a algo tan poco habitual en una nave espacial como el cuidado de un bebé… a la vez que repara la nave.

Claire Denis presentó la idea al protagonista, Robert Pattinson, como una historia de “ciencia-ficción e incesto con una menor de edad”, pero también afirmó que “no es una película de ciencia-ficción”, aunque tenga elementos científicos. Es la historia de un hombre que, tras perder a todos sus compañeros de viaje, sigue viviendo para cuidar a un bebé (esa sería la “vida elevada”, en referencia a la vita nuova de Dante) y llega con ella a un lugar más allá del espacio y el tiempo. Claire Denis dijo que vio a Pattinson como el protagonista ideal porque transmitía esa impresión de un joven que no ha tenido una vida, que no conoce la vida porque ha vivido siempre en la cárcel, pero allá en lo alto recibe una vida nueva, porque “no hay nada más vivo que un bebé” (Denis dixit).

La ciencia de High Life

En su presentación de la primera película del ciclo, el biopic dedicado a Stephen Hawking, Pedro Miguel Etxenike dijo que no hablaría sobre agujeros negros porque en la audiencia había gente que sabía más que él. Yo debería hacer lo mismo, pero en mis presentaciones menciono un par de elementos científicos reales en la película: el proceso Penrose y las imágenes generadas por el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT). Y también, de manera más oblicua, el experimento Biosphere 2.

El proceso de Penrose un mecanismo teórico descrito en 1969 que haría posible extraer energía de un agujero negro en rotación. El proceso de Penrose también tiene paralelismos con otros fenómenos relativistas, como la radiación de Hawking, que describe la emisión de partículas desde el horizonte de eventos de un agujero negro.

Esa promesa prometeica de una fuente ilimitada de energía a veces me parece que es un McGuffin que nos distrae del verdadero tema de la película, que es… cómo reproducir la vida en lo alto, tal y como el título nos lo está diciendo. Ya desde la primera escena (el huerto) la película describe la vida en un huerto cerrado en naves espaciales que parecen sarcófagos, por pasillos como el que tanto recuerda a Solaris, una vida precaria, con necesidad de reparación constante (esa llave de carraca girando en el espacio como el hueso de 2001).

La estación científica más grande conteniendo un ecosistema cerrado fue Biosfera 2, en Oracle, Arizona. Biosphere 2 fue construida entre 1987 y 1991 para probar sistemas ecológicos cerrados como sustituto de la biosfera terrestre y poder sustentar la vida humana en el espacio. Solo se usó dos veces con este propósito (1991-1993 y 1994), con problemas como escasez de oxígeno y alimentos, muerte de especies, tensiones entre la tripulación y conflictos de gestión. Sin embargo, el segundo experimento logró autosuficiencia alimentaria sin necesidad de oxígeno adicional.

Biosfera 2. Foto: Katja Schulz / Wikimedia Commons

La muy recomendable historia de Biosfera 2 nos muestra el interés de la antropología para esta película. Las alusiones a leyes de la naturaleza que en realidad son tabús sociales (“si rompes las leyes de la naturaleza, pagarás por ello”), a la invención de rituales y al parentesco como vínculo constituyente son ubicuas en la peli.

Como una antropóloga, Claude Denis se fija en las relaciones de género y de poder en una pequeña comunidad humana, y en el sexo como elemento material presente en ambas. En las ciencias sociales, seguramente es la antropología la que más se ha dedicado a estudiar esas relaciones de género y de poder, pero la antropología tiene una relación ambivalente con la ciencia en general. Por un lado, es una disciplina que surge de otras ciencias (Boas, el padre de la antropología norteamericana, era doctor en física; Malinowski, el de la británica, en filosofía) y por el otro, al estudiar culturas en las que la ciencia no tiene o no ha tenido el peso que ha tenido en Occidente, la antropología puede dirigir su mirada hacia la ciencia desde presupuestos distintos.

Un ejemplo sería Bruno Latour, que estudió a los científicos en un laboratorio, el Salk Institute, donde trabajaba el premio Nobel Roger Guillemin, como si fueran un grupo humano más. Sin salir de la película, tenemos el científico indio que protagoniza un flashback. Encarna la mirada decolonial de Denis y cuestiona las estructuras de poder inherentes al conocimiento científico. El científico reconoce que la curiosidad es el motor de la ciencia, pero al mismo tiempo plantea una crítica: ¿dónde están los límites éticos de esa curiosidad? ¿Hasta dónde podemos llegar para obtener conocimiento o recursos energéticos?

Por ejemplo, la película sitúa su trama en un contexto donde personas en prisión participan en un experimento científico a cambio de salvar sus vidas. Salvar la vida a cambio de trabajo tiene un nombre clásico: esclavitud. ¿Es ético que una población esclavizada o subalterna sirva a la ciencia? ¿Tienen realmente opción? ¿Hay un consentimiento informado y voluntario, o es un simulacro de consentimiento?

La respuesta a todas esas preguntas es no. Los tripulantes han sido engañados y lo saben. Saben y no saben, como los donantes en Never Let Me Go, una película sobre transplantes que tiene algunos elementos en común con esta, y a la que he dedicado alguna reflexión. En High Life, por la aceleración creciente que necesitan para mantener la sensación de gravedad, los viajeros se acercan a la velocidad de la luz (¡99%!) con lo que el tiempo pasa más despacio en la nave relativamente a la Tierra, así que la tripulación está haciendo un viaje al futuro de la Tierra; no hay vuelta atrás, al menos no a la Tierra tal como la conocieron. Por eso la desesperación, la violencia latente, y el control social vía el sexo en solitario y las drogas: placeres individuales que aíslan a los tripulantes, les vuelven “tristes y solos”, como en la canción que canta Boise a Monte en el huerto.

Veamos High Life, pues, como un documento etnográfico singular. En los primeros 15 minutos asistiremos a una serie de rituales: comer, excretar, dejar un mensaje al futuro, vestir a los difuntos (tras interrumpir la criogenización) y disponer de sus restos mortales. Veremos personajes que son mitos: Tcherny (André Benjamin) es el mito de Anteo, el personaje “terrestre”, que todavía siente el vínculo con la Tierra y con la tierra, y que está cansado de “volar” (Latour: Dónde aterrizar). Como Prometeo, Monte (Robert Pattinson) arriesga su vida para traer una fuente de energía que salve a la humanidad. Como Antígona, Boyse (Mia Goth) cubre con tierra el cadáver de los caídos. La Dra. Dibs (Juliette Binoche, musa habitual en el cine de Denis, en una interpretación impresionante) aparece como una hechicera o sacerdotisa de una “nueva religión”, y como Medea (otra) ha matado a sus hijos; matar a los hijos es violar el sagrado principio de la reproducción, y por eso “es el único crimen que merece tal nombre” como dice ella misma. Una película que habla tanto de la ciencia como de los mitos con los que aún convivimos.

Sobre el autor: Antonio Casado da Rocha es investigador titular en el Departamento de Filosofía de los Valores y Antropología Social de la UPV/EHU

El artículo Cine y Ciencia: High Life se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Enara Calvo Gil

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Fisika

Erdigune galaktikoetako zulo beltz supermasiboek betiereko orbitetan harrapatuta geratu beharko lukete parsec-era hurbiltzean, baina behaketek adierazten dute fusionatzen direla. Izan ere, materia ilun auto-elkarrekintzailea da horren azalpen posible bat, bere momentu angeluarra xurgatu eta hurbildu egin baitezake. Beste hipotesi batzuk dira izarrekin interakzioak, gas-diskoak edo hirugarren zulo beltz bat egotea. Hurrengo behaketek, hala nola LISA zundak egindakoek, teoria horietako zein den zuzena berrets lezakete, fusio kosmikoak zein materia ilunaren izaera hobeto ulertzen lagunduz. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran.

Mekanika kuantikoak materia eskala mikroskopikoan ulertzeko bide berriak ireki ditu, fisika klasikoaren mugak gaindituz. 2025ean UNESCOk zientzia kuantikoaren urtea izendatu du. UPV/EHUko Ion Erreak zuzendutako ikerketek supereroankortasuna aztertzen dute, energia-galera gabe eroaten duten materialak bilatuz. Mekanika kuantikoaren metodoak erabiliz, tenperatura normaletan funtzionatuko luketen supereroaleak identifikatzen saiatzen dira, haien aplikazioek elektromagnetismoan iraultza ekar baitezakete. Gainera, ikerketa kuantikoak unibertsoaren fenomenoetan eragina izan dezake, fisika eta kosmologia uztartuz. Datuak Zientzia Kaieran.

Genetika

Ikertzaile japoniarrek Down sindromea eragiten duen 21. kromosomaren kopia gehigarria laborategiko giza zeluletan ezabatzea lortu dute CRISPR-Cas9 teknikaren bidez. Trisomiaren ondorio kaltegarriak arintzeko potentziala erakutsi dute, zelulen bideragarritasuna eta estres zelularra hobetuz. Hala ere, teknika oraindik hastapenetan dago, eta oraindik ezin da erabili animalietan edo pertsonetan. Ikerlariek erronka nagusiak aipatu dituzte: ezabatze-tasak hobetzea eta genomaren aldaketa ez-intentzionalak saihesteko metodo seguruagoak garatzea. Aurkikuntza honek Down sindromea tratatzeko aukera berriak ireki ditzake etorkizunean. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Kimika

Josu Lopez-Gazpio, Kimikan doktorea, auzitegietako zientziekin jarraituz, oraingoan krimenaren agertokiari buruz idatzi du Zientzia Kairan. Krimenaren agertokia delitu baten gertalekua da eta ebidentziak biltzeko gunea. Auzitegi-analisia bertan hasten da, eta polizia da ikerketaren arduraduna. Lehenik, agertokiaren segurtasuna bermatu eta isolatu behar da, ebidentziak hondatu ez daitezen. Ebidentziak identifikatu, dokumentatu eta bildu egiten dira, haien degradazioa saihestuz. Krimenaren agertokia bat baino gehiago izan daiteke, eta argazkiak funtsezkoak dira ikerketan eta etorkizuneko berrikuspenetan. Agertokiaren azterketa konplexua da, eta metodologia zorrotza behar du delitua berregiteko eta biktimagilea identifikatzeko.

Arkeologia

Ponpeiako erupzioan, 79. urtean, hil zen gizon baten garuna kristalizatuta aurkitu dute, fenomeno bakana. Ikertzaileek frogatu dute bero handiak (510 ºC-tik gorakoa) baina laburrak garunaren egitura aldatu zuela, garezurrak babestuta. Bat-bateko hozteak kristalizazioa eragin zuen, egitura neuronalak mantenduz. Aurkikuntza Scientific Reports aldizkarian argitaratu dute, eta saponifikazioa baztertu dute. Ez da beste ehun bitrifikaturik ezagutzen, eta prozesua hobeto ulertzeko ikerketa gehiago behar dira. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Astrofisika

Simulazio bidez egindako ikerketa batek ondorioztatu du ura Big Bangetik 100-200 milioi urtera sortu zela, uste baino lehenago. Orain arte pentsatzen zen oxigeno falta zela eta askoz beranduago agertu zela. Lehen belaunaldiko izarren supernobek askatutako oxigenoak hidrogenoarekin erreakzionatu zuen, eta hoztu ahala, ura zuten gas-kumulu trinkoak sortu ziren. Ikerketak iradokitzen du ura lehen galaxien funtsezko osagai bat izan zela. Nature Astronomy aldizkarian argitaratu dute lana. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Fisiologia

Zientzia Kaieran asteon argitaratutako Ekaia aldizkariko artikulu honetan bihotzeko QT luzearen sindromearen nondik norakoak azaltzen dira. hERG potasio-kanalak bihotzaren erritmo egokian funtsezko rola du. QT luzearen sindromea (LQTS) kanal honen disfuntzioak eragin dezake, arritmia larriak eta bat-bateko heriotza ekarriz. Bi motatakoa izan daiteke: genetikoa (LQTS2 barne, KCNH2 genearen mutazioak eraginda) edo hartutakoa (farmakoak, iskemia, alterazio ionikoak). Gaur egungo tratamendua betablokeatzaileetan oinarritzen da, baina ez da beti eraginkorra. Horregatik, ikertzaileak diana terapeutiko berrien bila ari dira, gaixotasunaren arriskua murrizteko.

Soziologia

Xabier Tirapuk gazteen prekaritatea aztertu du doktoretza tesian, haien ahotsari garrantzia emanez. Dioenez, heldutasuna lan egonkorra, emantzipazioa eta egonkortasun ekonomikoa eskuratzearekin lotzen da, baina horretan adina baino erabakigarriagoak dira klasea, generoa eta jatorria. “Gaztaroaren luzapena” baino, “helduaroaren ukazioa” kontzeptua proposatzen du, egoera indibiduala baino belaunaldi arazoa dela azpimarratuz. Gainera, emantzipazioaren datuak ez direla beti errealegiak dio, eta gazteen bizitza ibilbideak xehetasunez aztertzea beharrezkoa dela nabarmendu du. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago Berrian.

Egileaz:

Enara Calvo Gil kazetaria da eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren komunikazio digitaleko teknikaria.

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La jornada Las Pruebas de la Educación regresó un año más para revisar la eficacia de las estrategias educativas actuales a partir de la evidencia científica. El desarrollo del lenguaje oral en la infancia y su poder en la creación de distintas realidades sobre un mismo tema, así como la riqueza del aprendizaje en entornos multiculturales fueron algunas de las cuestiones analizadas durante la séptima edición de este seminario.

Julián Palazón, psicólogo, pedagogo y profesor en la Universidad Internacional de Valencia explica en “El desarrollo del lenguaje oral en Educación Infantil” la importancia del lenguaje oral como fundamento de la comprensión lectora y la habilidad aritmética, entre otras ideas.

 

La jornada, fruto de la colaboración entre la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco y la Facultad de Educación de Bilbao, tuvo lugar el 21 de febrero de 2025 en la sala Juliana Agirrezabala de la Facultad de Educación de Bilbao de la Universidad del País Vasco UPV/EHU en Leioa (Bizkaia). Las ponencias fueron impartidas por un abanico de expertos y expertas del ámbito de la educación, la formación y el aprendizaje.

La séptima edición del seminario está especialmente dirigida a profesionales del ámbito de la educación y a quienes, en un futuro, formarán parte de este colectivo. El objetivo es crear un espacio de reflexión compartida, desde la evidencia científica, sobre la validez de las estrategias utilizadas hoy en día.

 

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo El desarrollo del lenguaje oral en educación iInfantil se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ezjakintasunaren kartografian astean zehar Mapping Ignorance blogean ingelesez argitaratutako artikuluen mamia euskaraz biltzen duen gehigarria da.

Irudia: Randy Jacob / Unsplash

Errealismo guztiak ez dira berdinak. Bertsio bati eska dakiokeen gutxienekoa errealista izatea da. Closer to the truth (4): Realistic realism, Jesus Zamorarena.

Grafenoa lortzeko grafitoa esfoliatzea ez da oso industrializagarria. Beste metodo batzuek eskala handian lortzea ahalbidetuko lukete. Urrats bat zentzu honetan: Synthetic 2D graphene oxide nanosheets from commercial carbon fibres

Ezagutzen duzun eta ateratzen ez zaizun hitz edo izen bat aurkitu behar duzunean, zure garuna “zintzilik” geratu delako da. What happens in the brain when there’s a word ‘on the tip of the tongue’?

Unibertsoaren eskala handiko egitura pentsa dezakezun gauzarik liluragarriena da. Orain, DIPC jendeak osagai bat zuzenean ikusi ahal izan du: Direct imaging of a cosmic filament connecting two quasar-host galaxies

Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

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¿Te imaginas un material suave como la piel, flexible como un junco y fuerte como el acero? Quizás pensaras que se trata de ciencia ficción, más si te dijera que este material está casi totalmente formado por solo cuatro elementos: carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, con algunas adiciones de cloro, flúor y azufre. Pues no, no es ciencia ficción, de hecho, los utilizas muchas veces todos los días. Se trata de los polímeros, que son imprescindibles para el transporte, las comunicaciones, la producción de energía renovable, el material deportivo, nuestras casas, la ropa, las revistas y libros, la medicina y la conservación de alimentos. En esta entrada os vamos a explicar qué son los polímeros y qué importancia tienen en nuestro presente y futuro.

Diferentes aplicaciones de los polímeros. Fuente: Elaboración propia de los autores / Imágenes creadas con Copilot

Veamos cómo con tan pocos elementos, se pueden conseguir materiales con una versatilidad enorme. Si pudiéramos ver el interior de las paredes de un tupper, nos encontraríamos que está constituido por una maraña de hilos parecida a un plato de espagueti. Cada uno de estos hilos sería una cadena de polímero. Las cadenas de polímero están formadas por unidades repetidas, denominadas monómero, y miles de estas unidades se enlazan una detrás de otra, dando lugar a cadenas muy largas. A la reacción o al proceso de unir esas unidades se le denomina polimerización, y la cadena resultante se llama polímero o macromolécula (una molécula muy grande).

Modificando el proceso de polimerización, podemos obtener cadenas lineales, ramificadas o redes tridimensionales obteniendo propiedades mecánicas completamente diferentes.

Constitución estructural de los polímeros. Fuente: Elaboración propia de los autores

 

Por ejemplo, el polietileno (PE), que está únicamente compuesto por carbono e hidrógeno, puede formar cadenas lineales que pueden ordenarse perfectamente y cristalizar, obteniendo un material rígido. Sin embargo, el polietileno ramificado no puede cristalizar, por lo que es blando y ha sido muy utilizado en bolsas de basura.

a) Cadena lineal de polietileno. b) PE lineal rígido. c) PE ramificado blando. Fuentes: b) Poolaria / Fair use; Parapaquetes / Fair use

En vez de hacer las cadenas de polímero independientes, se pueden formar redes tridimensionales con uniones entre diferentes cadenas. Para ello se polimerizan monómeros multifuncionales. Si la red que se forma es abierta, entonces nos encontramos ante un material que se deforma bajo presión, pero que recupera su forma al desaparecer la presión. Estos polímeros se llaman elastómeros y a ellos pertenecen el caucho y la silicona. Si la red que se forma es muy cerrada, tenemos un polímero que no se deforma con la presión, como el polietileno reticulado que se usa en las prótesis de cadera.

Por el contrario, si insertamos un grupo funcional en la red, por ejemplo, un carboxilo que tiene mucha afinidad por el agua, conseguimos el material absorbente que se usa en los pañales. O si insertamos flúor, que repele el agua, conseguimos materiales repelentes como el Gore-Tex. Existe un material que, con solo carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, a igualdad de peso, es más fuerte que el acero. Se trata del Kevlar, que basa sus propiedades en multitud de puentes de hidrógeno entre las diferentes cadenas de polímero.

En este momento, con una población que en 50 años se ha duplicado hasta alcanzar los 8.000 MM de personas, los polímeros son imprescindibles para el desarrollo sostenible que es impensable sin energía renovable, sin el ahorro de energía que suponen los vehículos más ligeros, sin la ayuda de los polímeros para tener una agricultura menos dependiente de las condiciones climáticas y para conservar los alimentos producidos, sin las membranas de polímero necesarias para desalinizar el agua de mar y sin la contribución de los polímeros a la salud. Además de estos polímeros que podemos denominar imprescindibles, también se usan polímeros para aplicaciones de un solo uso. La excelente relación calidad/precio ha llevado a sobreutilización de polímeros de un solo uso. Esta sobreutilización y la resistencia de los polímeros a la intemperie, junto con la falta de sistemas de recolecta de residuos sólidos en los países menos desarrollados y la falta de civismo en países desarrollados, dan como resultado su acumulación en el medio ambiente. Esto puede crear serios problemas al medio ambiente, su fauna y a los humanos. Por ello, es necesario reducir la utilización de los polímeros de un solo uso a aquellas aplicaciones que lo justifiquen, y hay que recogerlos y reciclarlos adecuadamente.

Hace 50 años, el Prof. Gonzalo Martín Guzmán, tuvo la visión de crear una Facultad de Química única en España y Europa especializada en polímeros. Esta investigación está hoy agrupada en POLYMAT, donde más de 210 investigadores e investigadoras (de 35 países) desarrollan una investigación de vanguardia en el mundo de los polímeros.

Facultad de Química y Centro Joxe Mari Korta (POLYMAT). Fuente: UPV/EHU

 

Estos investigadores se centran en lo que hemos llamado polímeros imprescindibles y desarrollan nuevos polímeros con mejores propiedades para poder producir más usando menos material. También investigan alternativas al reciclaje de los polímeros de uso único, responsables de una gran parte del impacto medioambiental. Además, desarrollan polímeros para mejorar la eficacia de las placas solares y de las baterías necesarias para almacenar la energía producida. Por otro lado, conscientes de que los recursos fósiles son limitados, desarrollan métodos para producir polímeros a partir de materias primas renovables o de desechos de polímero. Además, desarrollan métodos para optimizar el funcionamiento de las plantas de desalinización. Por último, en el campo de la salud desarrollan polímeros bioabsorbibles para catéteres, hidrogeles para curado de heridas y dosificación de fármacos a través de la mucosa y andamios poliméricos para la regeneración de cartílago y tendones.

Los diferentes retos en los que se investiga. Fuente: POLYMAT

Por lo tanto, el mensaje a recordar es que los polímeros son imprescindibles para el desarrollo sostenible, pero que debemos reducir su uso en aplicaciones no esenciales y en todos los casos recogerlos y reciclarlos. Como los polímeros todavía pueden ofrecer mucho más, los investigadores de la Facultad de Química y POLYMAT seguirán trabajando para dar respuesta a los retos como energía, salud, sostenibilidad y alimentación que plantean los polímeros hoy en día y a futuro.

Autores: Miren Aguirre Arrese, profesora agregada de la Facultad de Química de la UPV/EHU; María Paulis Lumbreras, catedrática de Ingeniería Química en la UPV/EHU y directora del POLYMAT y José M. Asua González, catedrático emérito de Ingeniería Química en la UPV/EHU y fundador de POLYMAT.

La Facultad de Química de la UPV/EHU cumple este año 50 años. Con motivo de este aniversario se han organizado un gran número de actividades festivas, de orientación del alumnado de secundaria, investigación, transferencia y divulgación. Entre estas últimas podemos encontrar “12 meses – 12 temas”, conjunto de actividades que pretende mostrar a la sociedad las temáticas desarrolladas en la Facultad. Entre estas actividades podemos encontrar el ciclo de charlas “50 años difundiendo la química”, en Ernest Lluch Kulturetxea, así como vídeos de divulgación, entrevistas en radio y artículos en los blogs de divulgación de la Cátedra de Cultura Científica. Durante todo el año contaremos con invitados especiales, como los cuatro Centros de Investigación nacidos de la Facultad (CIDETEC, CFM, DIPC y POLYMAT), así como los Premios Nobel Albert Fert y Jean Marie Lehn. Se puede consultar el conjunto de actividades programadas en la página web de nuestro 50 Aniversario.

El artículo Los polímeros: el material más versátil que existe se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.