Zientzia

Hace unos años documentándome sobre algunos cómics y novelas gráficas descubrí por casualidad la imagen de la superheroína protagonista de la serie de cómic ECHO (2008-2011), del dibujante y guionista de cómic estadounidense Terry Moore. En la imagen se veía una joven con una especie de traje metálico pegado a su cuerpo y en la parte superior del tórax el símbolo del número de oro, la letra griega Phi, como en la siguiente imagen.

Portada del número 19 del cómic ECHO, de Terry Moore, publicado por Abstract Studio en 2010, en la que podemos observar la letra Phi en el tórax superior de la mujer que aparece en la misma

Averigüé un poco más sobre este cómic y terminé comprándome los tres volúmenes (que contienen los 30 números de la serie) publicados en España por Norma Editorial, con la esperanza de que el número áureo tuviera cierta relevancia en la historia, puesto que el símbolo del número de oro era el que identificaba a esta superheroína.

ECHO, de Terry Moore

El autor de esta serie de cómic es el creador de cómics independiente estadounidense Terry Moore (1954), conocido por sus series: Strangers in Paradise (1993-2007), que ha recibido varios premios, como el prestigioso Premio Eisner en 1996, a la mejor serie por entregas y el Premio Reuben, de la National Cartoonists Society, al mejor cómic en 2003; Rachel Rising (2011-2016), que también ha recibido varios premios y nominaciones, el premio al mejor letrista en 2014 y al mejor dibujante en 2015, para su autor, categoría en la que fue nominado en los años 2013, 2014 y 2016, de los Premios Harvey, además, el cómic fue nominado a mejor serie nueva en 2012, y mejor serie continua en 2012 y 2013, así mismo fue nominada a los Premios Eisner, en las categorías de mejor serie continua, en 2012, mejor guionista/artista, en 2012 y 2014, y mejor dibujante, en 2014; o la serie Motor Girl (2016-2017).

Portadas de tres números de las tres series de cómics de Terry Moore Strangers in Paradise, Rachel Rising y Motor Girl

La serie de cómics ECHO, de Terry Moore, se publicó en el sello editorial Abstract Studio, sello creado en 1994 por el propio Terry Moore para publicar sus cómics, desde varios de los volúmenes de Strangers in Paradise, así como ECHO, Rachel Rising, Motor Girl o las más recientes Five Years (2019) y Parker Girls (2023).

ECHO ganó el Premio Harvey a la mejor serie nueva, en 2009, así como el Premio Shel Dorf al mejor cómic autopublicado del año, en 2011. Además, fue nominado en las categorías de mejor serie continua y mejor guionista/artista de los Premios Eisner de 2011.

Portadas de los tres volúmenes publicados en España por Norma Editorial de la serie de cómics ECHO de Terry Moore

Como hemos mencionado más arriba, esta serie se compone de 30 números, agrupados en seis volúmenes de 5 números cada uno, aunque en España Norma Editorial lo publicó en tres partes (cuyas portadas vemos en la anterior imagen).

Expliquemos de qué va el cómic. La protagonista es Julie Martin, una fotógrafa en un momento difícil de su vida: bancarrota, a punto de divorciarse y su hermana hospitalizada. Un día, mientras trabaja en una sesión de fotos en el desierto, un objeto extraño cae del cielo y se adhiere a su pecho. Este objeto resulta ser una armadura experimental con tecnología avanzada. Entonces su vida cambia por completo. La armadura, que tiene pegada a su cuerpo y no se puede quitar, le otorga habilidades especiales, pero también la convierte en el objetivo de quienes quieren recuperarla, el ejercito de los Estados Unidos y la Agencia Nacional de Seguridad. Además, un misterioso vagabundo que se cree la reencarnación de Dios quiere destruirla. Julie se ve envuelta en una peligrosa persecución, en la que contará con el apoyo de un guarda forestal, Dillon Murphy, mientras intenta descubrir los secretos de la armadura y proteger a sus seres queridos.

El proyecto PHI

En el número 17 del cómic ECHO, perteneciente al volumen 4, titulado Collider, se desvela el motivo por el cual el traje/armadura que Julie tiene pegado al cuerpo tiene la letra griega Phi.

El compañero de aventuras de Julie, Dillon Murphy, que resulta que era el novio de Annie Trotter, la matemática responsable de la creación del traje experimental y su anterior propietaria hasta que muere tras un accidente realizando unas pruebas y el traje acaba accidentalmente en el cuerpo de Julie, junto con otro de los personajes del cómic que ayuda a Julie y Dillon en su búsqueda de respuestas, el barman y motero Dan Backer, quedan para hablar con un científico (Dr. Dumfries) del Instituto Nuclear Heitzer que trabajaba con Annie, con el objetivo de obtener información sobre la armadura experimental y sobre lo que está ocurriendo.

Este científico les explica qué es el Proyecto Phi en el que estaban trabajando en el Instituto Nuclear Heitzer y que dio lugar a tan poderoso traje, un arma con poder suficiente para destruir la Tierra. Les cuenta que todo empezó cuando el instituto contrató a la joven Annie Trotter por su extraordinaria tesis doctoral, sobre la cual acabó cimentándose el Proyecto Phi. Según Annie el sistema de numeración decimal no era el más adecuado para la investigación de temas extremadamente complejos, como los que supuestamente se desarrollaban en el Instituto Nuclear Heitzer, puesto que es un sistema de numeración muy ligado al ser humano, creado a su imagen y semejanza, al basarse en que los humanos tenemos diez dedos en las manos, las cuales fueron nuestra primera calculadora.

Viñetas en las que se narra el momento en el que la matemática Annie Trotter empieza a trabajar en el Instituto Nuclear Heitzer y se empieza a explicar su teoría sobre los sistemas de numeración

En las dos últimas viñetas de la anterior imagen podemos leer lo siguiente:

Básicamente, lo que ella [Annie] decía era que las matemáticas de base 10 eran una aproximación cuyas inexactitudes culminaban en los callejones sin salida de las matemáticas más elaboradas.

Sí, parece una locura, ¿verdad? Pero pensadlo bien … las secuencias de base 10 se desarrollaron en la edad prehistórica. Quiero decir, ¡hemos intentado aplastar un quark con el hueso de Lebombo!

Según la teoría de Annie, “si quieres comprender los mecanismos del universo, debes dejar atrás los mecanismos de la humanidad. Incluyendo la base 10”. Y su solución fue utilizar el sistema de numeración en base Phi (el número áureo), un sistema que, según ella, era más universal que el decimal y más apropiado para las complejas investigaciones que estaban desarrollando en el instituto.

Pero ya volveremos sobre ello, primero veamos qué es eso del hueso de Lebombo y qué pinta en esta historia.

El hueso de Lebombo

El hueso de Lebombo es un trozo de peroné de un babuino, de unos 7,5 centímetros de largo, que se encontró en las montañas de Lebombo, en la frontera entre Suazilandia y Sudáfrica, con 29 muescas o marcas rectas utilizadas para contar, y que tendría entre 41.000 y 43.000 años (según la datación por radiocarbono). Es difícil tener la certeza del significado de esas 29 muescas, pero se cree que podrían representar la fase de la luna, que es de 29 días y 12 horas, luego podría haber sido una especie de calendario lunar, aunque también cabe la posibilidad de que fuese un registro del ciclo de menstruación de una mujer.

: Fotografía del hueso de Lebombo, con sus 29 muescas, desde tres perspectivas distintas

En el comic se utiliza el hueso de Lebombo para explicar que el sistema de numeración decimal es muy antiguo, que viene de la prehistoria, y que quizás habría que cambiarlo por un sistema de numeración más actual y moderno, que en el cómic va a ser el sistema de numeración en base el número áureo. Lo curioso es que el hueso de Lebombo está formado por una serie de muescas, en concreto 29 muescas, pero no es un ejemplo de sistema de numeración decimal, sino de los primeros registros numéricos que se han conservado (que podríamos decir que es un sistema de numeración básico en base uno, ya que simplemente se traza una muesca -con valor de uno- veintinueve veces).

Por otra parte, en la imagen del hombre prehistórico sujetando un hueso (en la viñeta comentada), este se parece más al hueso de Ishango, aunque el tamaño tampoco se corresponde, ya que el hueso de verdad este tiene unos 10 centímetros de largo. Es una pequeña licencia artística, lo mismo que utilizar el hueso de Lebombo para ilustrar que el sistema decimal es muy antiguo.

El hueso de Ishango es también un trozo de peroné de un babuino, que se encontró en el territorio que era el Congo Belga, en concreto, en Ishango, en la frontera entre Ruanda y la República Democrática del Congo, cerca del nacimiento del río Nilo. Este hueso también consta de una serie de muescas, pero agrupadas en varios grupos de diferentes cantidades de muescas.

Fotografía del hueso de IshangoPhi, el número áureo

En las siguientes dos páginas se explica la importancia y universalidad del número de oro, que justificaría la utilización de ese número como base de un sistema de numeración adecuado a la “investigación revolucionaria” que pretenden desarrollar en el Instituto Nuclear Heitzer.

A continuación, recordemos qué es el número de oro, del cual ya hemos hablado en el Cuaderno de Cultura Científica en algunas entradas como Visitad los museos, también en clave matemática, ¿Es áureo el Aston Martin de James Bond? ó Crímenes áureos.

La proporción áurea es un concepto matemático muy antiguo, que ya fue estudiado, al menos, por los griegos, en particular, por los pitagóricos. La definición de esta proporción aparece recogida en el gran texto matemático Los Elementos de Euclides (aprox. 325-265 a.c.). Y dice así:

Se dice que un segmento de recta está dividido en extrema y media razón cuando la longitud del segmento total es a la parte mayor, como la de esta parte mayor es a la menor.

Es decir, si tenemos un segmento como el que aparece en la siguiente imagen, buscamos el punto del mismo que divide al segmento en dos partes, de longitudes a y b, de forma que la proporción o razón (división) entre la parte mayor y la menor, a/b es igual a la proporción entre la longitud del segmento y la parte mayor (a + b)/a.

Ahora, si llamamos Phi (Φ) al cociente a/b, la condición anterior se puede escribir como la ecuación algebraica siguiente:

Esta es una ecuación algebraica de segundo grado, cuyas soluciones, sin más que utilizar la conocida fórmula de resolución de la ecuación de segundo grado que estudiamos en el instituto, son:

De estas dos raíces de la ecuación de segundo grado, la proporción buscada (Phi) es la primera, puesto que se corresponde con el caso en el que a es mayor que b, como se considera en la definición, mientras que la otra solución es su inversa ya que se corresponde con el caso en el que el numerador es más pequeño que el denominador, es decir, b/a, la inversa de Phi. Ahora, si tenemos en cuenta quienes son Phi (Φ) y su inversa en la expresión de la definición de esta razón se tiene la siguiente igualdad:

Al número Phi, cuyos primeros dígitos son

1, 61803398874989484820458683436563811772030917…,

se le conoce con varios nombres: “extrema y media razón” (como se le denomina en Los Elementos de Euclides), “divina proporción” (nombre que le dio el matemático italiano Luca Paccioli (aprox. 1447-1517) en su libro Divina proportione (1509)), “proporción áurea”, “sección áurea” (el matemático alemán Martin Ohm (1792-1872) fue el primero en utilizar el término “sección áurea o dorada” en la segunda edición de su libro de texto Die reine Elementar-Mathematik / Matemáticas puras elementales (1835)), “número áureo”, “número de oro” o “Phi” (el físico e inventor Mark Barr (1871-1950) fue quien introdujo el símbolo Phi (Φ) para referirse a este número, ya que era la primera letra griega del nombre del escultor, pintor y arquitecto griego Fidias (aprox. 500-431 a.n.e.), responsable de supervisar la reconstrucción de la Acrópolis de Atenas, en la que está el Partenón, y realizó algunas de las esculturas de este último, como la estatua de la diosa Atenea, quien según algunos autores utilizaba la extrema y media razón para el diseño de sus esculturas). Aunque en muchos textos se afirme que algunos de estos nombres son antiguos, esto no es así, como se ha comentado, salvo en el caso del nombre griego “extrema y media razón”.

El rectángulo áureo

A partir de la definición del número de oro como extrema y media razón de un segmento recto, es decir, como una proporción, surge de manera natural el concepto de rectángulo áureo. Se dice que un rectángulo es áureo si la proporción a/b entre su alto, a, y su ancho, b, es precisamente la divina proporción Phi = 1,618…

Rectángulo áureo

Es una creencia muy difundida que el rectángulo áureo es el más bello, o el más placentero estéticamente, entre todos los posibles rectángulos. Por citar uno de los muchísimos ejemplos que existen, en el libro Mathematical Concepts, A Historical Approach / Conceptos matemáticos, una aproximación histórica (1967), de la matemática estadounidense Margaret Willerding (1919-2003), se escribe lo siguiente.

El rectángulo áureo fue utilizado por los arquitectos griegos en las dimensiones de sus templos y otros edificios. Los psicólogos han demostrado que la mayoría de la gente elige inconscientemente tarjetas postales, fotos, espejos y paquetes con estas dimensiones. Por alguna razón, el rectángulo áureo es el que más atractivo artístico tiene.

Esta idea de que el rectángulo áureo es el que nos parece más hermoso viene del experimento realizado en la década de 1860 por el físico, filósofo y psicólogo alemán Gustav Fechner (1801-1887). El experimento era simple y consistió en lo siguiente. Fechner dispuso diez rectángulos de diferentes proporciones, desde el cuadrado (proporción 1) hasta el rectángulo 2:5 (proporción 2,5), pasando por los rectángulos 3:4 (proporción 1,33), 2:3 (proporción 1,5) o 5:8 (proporción 1,6), como se muestran en la siguiente imagen, y preguntó a diferentes personas cuál de ellos les parecía estéticamente más bonito. Tres de los rectángulos se llevaron el 75% de los votos, en concreto, los de proporciones 1,5 (el 20,6%), 1,6 (el 35%) y 1,77 (20%), mientras que los demás no llegaban al 8%, incluso el rectángulo 5:6 (proporción 1,2) prácticamente no fue elegido.

Los diez rectángulos del experimento de Gustav Fechner

A partir de ese momento, el rectángulo áureo y, en general, la divina proporción, se convirtieron en símbolo de belleza. Por ejemplo, en la The New Columbia Encyclopedia, en su entrada sobre la sección áurea se afirma que

El rectángulo áureo, cuya longitud y anchura son los segmentos de una línea dividida según la sección áurea, ocupa un lugar importante en la pintura, la escultura y la arquitectura, porque sus proporciones se han considerado durante mucho tiempo las más atractivas a la vista.

Aunque, muchos investigadores modernos han puesto en duda el experimento estadístico de Gustav Fechner, por el uso de tan solo 10 opciones y la disposición de los rectángulos, de forma ordenada, en orden creciente de sus proporciones. En este sentido, un artículo muy interesante que pone en duda algunas de las creencias sobre la sección áurea, entre ellas esta, según la cual, el rectángulo áureo es el rectángulo más agradable desde el punto de vista estético, es Misconceptions about the Golden Ratio / Confusiones sobre la proporción áurea, del matemático George Markowsky. En particular, afirma que tendrían que haberse considerado muchos más rectángulos y distribuidos de una forma aleatoria, por ejemplo, como en la siguiente imagen.

Reconstrucción de la colección de rectángulos utilizados por el matemático George Markowsky

En las últimas décadas se han realizado muchos intentos de reproducir el experimento de Fechner, de manera más rigurosa, por diferentes investigadores, entre ellos psicólogos y matemáticos, algunos con la idea de avalar el trabajo de Fechner, otros para tirarlo por tierra y algunos para ver cuál puede ser la realidad, obteniéndose todo tipo de respuestas. Esto merecería un análisis más profundo, que no voy a realizar en esta entrada. De hecho, hay varias cuestiones interesantes relacionadas, como la metodología del experimento (claramente la de Fechner no fue la adecuada), si la pregunta directa de cuál de los rectángulos es más hermoso no induce a reflexionar sobre ella y a dar una respuesta más racional, y finalmente si el hecho de que durante mucho tiempo se haya dado por bueno que el rectángulo áureo es el más hermoso no condiciona en la actualidad las respuestas. Para leer un poco más sobre el tema podéis consultar el libro de Mario Livio, La proporción áurea, La historia de phi, el número más sorprendente del mundo, o realizar vuestra propia investigación sobre los estudios realizados.

Dejando aparte estas cuestiones, veamos cómo construir un rectángulo áureo de forma sencilla. Dado un cuadrado (en la imagen el cuadrado ABCD), que podemos considerar de lado 1, es fácil ver, por el teorema de Pitágoras, que el segmento que va desde el punto M que está en la mitad de uno de los lados (el de abajo, AB, en la imagen) a uno de los vértices del lado opuesto (el de arriba a la derecha, C, en la imagen) tiene longitud igual a raíz cuadrada de 5 dividido 2 (√5/2). Si ahora trazamos el arco de circunferencia centrado en M y de radio esa longitud, es decir, que pasa por el punto C, y llamamos E al punto de intersección de la circunferencia con la recta que extiende el segmento AB, entonces el rectángulo creado AEFD es un rectángulo áureo, puesto que el largo es Phi [1/2 + √5/2 = (1 + √5)/2] y el ancho es 1, luego tiene proporción áurea.

Construcción de un rectángulo áureo con un compás a partir de un cuadrado

Una de las particularidades de esta construcción es que el pequeño rectángulo BEFC añadido al cuadrado ABCD para formar el rectángulo áureo AEFD, también es un rectángulo áureo. Por lo tanto, ese rectángulo áureo BEFC también puede descomponerse en un cuadrado y un pequeño rectángulo áureo, como se muestra en la siguiente imagen. A ese más pequeño rectángulo, que también es áureo, le podríamos descomponer, una vez más, en cuadrado y pequeño rectángulo áureo, y así hasta el infinito.

Un universo Phi

Volvamos al cómic ECHO para ver cómo aparece el número Phi. Como comentábamos más arriba, Phi es el nombre del proyecto que ha dado lugar a ese traje experimental con tecnología muy avanzada. El motivo del nombre, Proyecto Phi, era que la matemática Annie Trotter se había dado cuenta de que la clave para avanzar en una investigación tan compleja era desechar el sistema de numeración decimal, que es un sistema de numeración muy humano (“si quieres comprender los mecanismos del universo, debes dejar atrás los mecanismos de la humanidad. Incluyendo la base 10”), por un sistema más universal, el sistema de numeración en base Phi (que explicaré en mi siguiente entrada del Cuaderno de Cultura Científica).

Nos habíamos quedado en el punto del cómic en el que se explica la importancia y universalidad del número de oro. En este punto se produce el siguiente diálogo.

[Dr. Dumfries]: Annie recalculó las teorías más importantes usando la base Phi y cambió todo lo que pensábamos que sabíamos de la Física. ¡Tachán!

[Dan Backer]: Phi. ¿1,618, Phi?

[Dr. Dumfries]: ¡Sí! ¡Exactamente!

[Dillon Murphy]: ¿Cómo es que conoces Phi?

[Dan Backer]: Me gusta el Arte.

[Dillon Murphy]: Estoy perdido.

[Dr. Dumfries]: Es muy simple. El Phi lleva por aquí desde el imperio babilonio, por lo menos. Los griegos a los que te referías Dillon… en tiempos antiguos, definieron Phi como el extremo de una línea, y significa proporción.

[Griego 1]: Es un número irracional.

[Griego 2]: Pero es la solución a tu ecuación cuadrática.

Y entonces nos encontramos con las siguientes viñetas.

En la segunda viñeta de la imagen se dice “cuando el ser humano se dio cuenta de este fenómeno, empezó a verlo por todas partes” y mediante dibujos se indica que la divina proporción se encuentra en la Naturaleza, tanto en las plantas en relación con los números de Fibonacci (es cierto que en la Filotaxis, una parte de la Botánica, los números de Fibonacci y el ángulo áureo juegan un papel fundamental, como se puede ver, por ejemplo, en la conferencia El teorema de la Rosa), como en las medidas de los animales o las personas, y además se utiliza en la Música, el Arte, la Arquitectura o el Diseño. Sobre todo esto no hablaremos hoy, aunque pueden leerse las entradas del Cuaderno de Cultura Científica anteriormente citadas o las referencias de la bibliografía.

La estructura del cómic

En la siguiente entrada del Cuaderno de Cultura Científica hablaremos del sistema de numeración en base Phi que se ha mencionado y que era tan importante, en la ficción, para la matemática Annie Trotter y su investigación.

Para terminar esta entrada mostraremos que no solo aparece el número áureo en el contenido del cómic ECHO, sino también en su estructura. Para empezar, cada página del cómic está formada por un rectángulo de viñetas, como es habitual en la mayoría de los cómics, pero en este caso este rectángulo es áureo, como puede verse en la siguiente imagen (en la que hemos tomado el dibujo original de una de las páginas del cómic que Terry Moore tiene colgadas en el blog de la editorial Abstract Studio).

Página original del cómic ECHO, de Terry Moore, sobre la que se ha pintado, en rojo, un rectángulo áureo que coincide con el rectángulo de la página de viñetas

Si nos fijamos bien en el dibujo original, hay diferentes líneas que marcan la estructura del dibujo, una de ellas es la que se corresponde con la descomposición del rectángulo áureo en un cuadrado y un pequeño rectángulo áureo (que a su vez se puede descomponer), que en este caso determina la estructura del dibujo, como se ve en la siguiente imagen.

Página original del cómic ECHO, de Terry Moore, sobre la que se ha pintado, en rojo, un rectángulo áureo que coincide con el rectángulo de la página de viñetas, pero a la vez la descomposición en cuadrado y pequeño rectángulo áureo, y este de nuevo descompuesto

Pero incluso los diseños de algunas de las viñetas están marcados por el rectángulo áureo y sus descomposiciones. Veamos algunos ejemplos.

 

Bibliografía

1.- Mario Livio, La proporción áurea, La historia de phi, el número más sorprendente del mundo, Ariel, 2006.

2.- George Markowsky, Misconceptions about the Golden Ratio, The College Mathematical Journal 23, n. 1, 1992.

 

Sobre el autor: Raúl Ibáñez es profesor del Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU y colaborador de la Cátedra de Cultura Científica

El artículo ECHO, un cómic áureo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Oxel Urra

Teorema kuantikoaren garapenaren hasieretatik 100 urte betetzen direla eta, UNESCOk zientzia eta teknologia kuantikoaren urtea izendatu du 2025a. Baina, zergatik da hain garrantzitsua mekanika kuantikoa? Materia eskala mikroskopikoetan ikertzen duen diziplinak, industria ugaritan garrantzia izateaz gain, guztiz eraldatu dezake gure ingurunea ulertzeko eta bizitzeko era. Izan ere, fisikaren alderdi berri honek aukera eskaintzen baitu materialen pertzepzio makroskopiko eta baldintza estandarretan oinarritzen diren teoria klasikoek aurkezten dituzten mugak gainditzeko.

Gaur egun laborategi askotan aurkitu dezakegun fisika klasikoak materialen inguruko informazio ugari eskaini digu azken 500 urteetan. Gizakiok fase-trantsizioak, eroankortasun elektriko eta termikoa, magnetismoa, erresistentzia mekanikoa eta propietate erradioaktiboak zein optikoak ikertu ditugu mendeetan zehar, gure planeta eta gu geu osatzen gaituen materia hobeto ulertu eta baliatzeko. Hala ere, XX. mendearen hasieran fisikaren mundua kolokan jarri zuen teoriaren agerpenak, hau da, mekanika kuantikoaren agerpenak, teoria klasikoek dituzten mugak azaleratu zituen, eta aukera berriak ireki materialen propietate eta portaerak ikertzeko.

Materia: fisika klasikotik mekanika kuantikora

XVI-XVII. mendeetan, gure lurraren eta unibertsoaren oinarri izan diren – edo garai hartan halakotzat jotzen ziren – printzipioak garatu zituzten Newton eta lankideek. Fisika klasikoaren bitartez, planeten errotazio-translazioa, gezi baten mugimendua, ur-fluxua edota argi-izpiaren konposizioa azaldu zezaketen. Materialen ikerketa ez zen gutxiago izan, eta hurrengo mendeetan zehar hainbat zientzialarik materialen egitura, propietate eta portaerak aurkitu zituzten teoria klasiko nagusi hauetan oinarrituta.

Horrela, XIX. mendean zehar, erradioaktibitatearen eta elektroiaren inguruko lehen aurkikuntzak egin ziren, eta XX. mendearen hasieran, Einsteinen erlatibitate bereziaren teoriaren agerpenarekin, materialen propietate elektriko eta magnetikoen inguruko funtsezko aurrerapenak egin ziren. Mende honetan, Einsteinen teoremaren garapenaz gain (erlatibitate orokorra), Bohr-en atomoaren modeloa aurkezten da eta mekanika kuantikoaren lehenengo printzipioak ezartzen dira.

Mekanika kuantikoak egitura atomikoen eta geruza elektronikoen deskribapen orokorrak hobetu zituen eta, horrela, oinarri teoriko berri bat eskaini materiaren ikerketarako. Gaur egun, ikuspegi klasikoaren mugak gaindituz, sistema atomiko eta subatomikoak ikertzeko alderdi gisa ezarri da.

Supereroankortasunaren bila

Mekanika kuantikoaren teorema garatu zenetik, aurrerapen ugari egin dira hainbat esparru teknologikotan. Guztien artean, foku mediatikoa konputagailu kuantikoek jaso dute, baina zenbait zientzialarik iragarri zuten aukera paregabea zela materialen propietateak ikertzeko eta material berriak aurkitzeko. Haien artean dugu Ion Errea, Euskal Herriko Unibertsitateko (UPV/EHU) irakaslea, Donostiako Materialen Fisika Zentroko (CFM) eta Donostia International Physics Center-eko (DIPC) ikertzailea, eta ErreaLab ikertaldearen ikerketaburua. Zientzialariak azaltzen duenez “Mekanika kuantikoan oinarritutako metodo berriak ordenagailuan programatzen ditugu, propietate bereziko materialak eta potentzialki sintetizatu ahalko diren material berriak aztertzeko”. Bere taldekideekin batera, interes teknologiko handiko materialen propietateak ikertzen ditu; besteak beste, hidrogenoan oinarritutako materialen supereroankortasuna, material ferroelektrikoen eta termoelektrikoen fase-trantsizioak, edota argi-izpien kontrola eskala nanometrikoan.

1. irudia: LaH10-en Fm-3m fasearen kristal-egitura-23º-an bihurtzen da supereroale fluktuazio kuantikoen estabilizazioari esker2. (Iturria: Nature aldizkaria.)

Hala ere, ikergai guztien artean, “supereroankortasuna da gure gai kuttuna”, aitortzen du fisikariak. Material hauek erresistentzia elektriko nulua duten metalak dira. Baina, “Metalak supereroale bihurtzeko zailtasun nagusia da tenperatura oso baxuak behar direla”, azaltzen du ikerlariak. Hori dela eta, metodo kuantikoak eta programazioa baliatuz, ikertaldeak tenperatura-egoera normaletan supereroale bihurtu daitezkeen materialak ikertzen ditu. Izan ere, “material hauek sekulako aplikazio teknologikoak dituzte eta elektromagnetismoaren mundua irauli dezakete”, dio Erreak. Material supereroaleak fisikako material liluragarrienetakoak dira ikerlariaren iritziz; haien bitartez, energia-gastu gabeko garraio elektrikoa garatu ahalko litzateke, adibidez.

2. irudia: ErreaLab ikertaldeko kideak. (Iturria: Ion Errea)Fisika klasikoaren mugak gainditzen

Materialak ikertzeko orduan, bereziki eskala subatomikoan, hau da, elektroi eta ioien kasuan, kontraesan handietan sartzeko arriskua du fisika klasikoak, ereduen sinpletasunagatik. “Ezin dugu ontzat eman ioiak geldi izatea oreka-egoeran, baloiak izango balira bezala; zero absolutu tenperaturan ere fluktuatzen duten partikulak dira”. Izan ere, materialen propietateak etengabeko dinamiketan eta elkarrekintzan dauden ioiek eta elektroiek definitzen dituzte. “Ioiak eta elektroiak oso partikula txikiak dira, eta, euren dinamika aztertzeko, mekanika kuantikoaren ekuazioak ebatzi behar dira”, dio ikertzaileak. Horrela, materialen propietate eta portaerak ikertzeko orduan, ikuspegi klasikoak eskaintzen dituen eredu sinpleek hainbat fenomeno makroskopikoak azaldu ditzakete, baina ez besterik.

Gainera, mekanika kuantikoak unibertsoaren zenbait fenomeno azaldu ditzake. Fisika berriak materialen inguruan egindako aurkipenak unibertsoaren ikerketetan izan dezakeen garrantziari buruz galdetzerakoan, ikertzaileak azaltzen du:  “Gu adituak izan ez arren, materiaren eta unibertsoaren fenomenoen artean loturak daudela dirudi. Hala ere, grabitatea eta fisika kuantikoa uztartzea oraindik ikertzeko dago, baina ikuskapen kuantiko berriek eredu kosmologikoetan eragina izan dezaketela badirudi”.

Fitxa biografikoa:

Ion Errea Donostian jaioa da 1984ean. Fisikan lizentziatua (2007) eta doktorea (2011) UPV/EHUko Donostiako kanpusean. Doktoretza egion ondoren Pariseko Université Pierre et Marie Curie Paris eta Donostiako International Physics Center (DIPC) zentroetako ikerlaria izan da eta 2018 urtetik aurrera Quantum Theory of Materials (CSIC-UPV/EHU) ikertaldeko buru da.

Erreferentzia bibliografikoa:

Errea, Ion; Belli, Francesco; Monacelli, Lorenzo; Sanna, Antonio; Koretsune, Takashi; Tadano, Terumasa; Bianco, Raffaello; Calandra, Mateo; Arita, Ryotaro; Mauri, Francesco; Flores-Livas, José A. (2020). Quantum crystal structure in the 250-kelvin superconducting lanthanum hydride. Nature, 578, 66–69. DOI: 10.1038/s41586-020-1955-z

Iturria:

• Errea Lab

Egileaz:

Oxel Urra Elektrokimikan doktorea da, zientziaren eta artea uztartzen duten proiektuetan aditua, egun zientzia-komunikatzailea da.

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Investigadores de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) han desarrollado experimentalmente un nuevo estado magnético: el vortión o vórtice magnetoiónico. La investigación permite un nivel de control sin precedentes de las propiedades magnéticas a escala nanométrica y a temperatura ambiente, y abre nuevos horizontes para el desarrollo de dispositivos magnéticos avanzados.

La utilización de grandes cantidades de datos (Big Data) ha multiplicado la demanda energética en las tecnologías de la información. En general, para almacenar la información se utilizan corrientes eléctricas que calientan los dispositivos y disipan energía. Controlar las memorias magnéticas con voltaje, en lugar de corrientes eléctricas, puede minimizar este gasto. Una estrategia para hacerlo podría ser el uso de los materiales magnetoiónicos, que permiten manipulación de sus propiedades magnéticas añadiendo o extrayendo iones mediante cambios en el voltaje aplicado. Sin embargo, hasta ahora, la mayor parte de los estudios en este ámbito se han centrado en capas continuas, no en el control de las propiedades en bits de dimensiones nanométricas, necesarios para almacenar datos con densidad elevada. Por otro lado, es conocido que en la escala sub-micrométrica aparecen fenómenos magnéticos nuevos, que no existen en la escala macroscópica, como los vórtices magnéticos (que recuerdan pequeños remolinos magnéticos), los cuales tienen aplicaciones en el modo como se graban y leen los datos magnéticos actualmente, así como en biomedicina. Modificar el estado vórtice en muestras ya preparadas suele ser imposible o requiere grandes cantidades de energía.

Investigadores del Departamento de Física de la UAB, con la colaboración de científicos del ICMAB-CSIC, del Sincrotrón ALBA y de centros de investigación de Italia y de los Estados Unidos, proponen una nueva solución que combina la magnetoiónica y los vórtices magnéticos. Los investigadores han desarrollado experimentalmente un nuevo estado magnético que han denominado vórtice magnetoiónico, o vortión. El nuevo objeto permite controlar «a la carta» las propiedades magnéticas de un nanopunto (un punto de dimensiones nanométricas) con gran precisión. Esto se logra extrayendo iones de nitrógeno mediante la aplicación de voltaje, lo que permite un control eficiente con un consumo de energía muy bajo.

«Se trata de un objeto hasta ahora inexplorado en la nanoescala», explica el investigador ICREA del Departamento de Física de la UAB Jordi Sort, director de la investigación. «Existe una gran demanda para controlar los estados magnéticos a escala nanométrica pero, sorprendentemente, la mayor parte de la investigación en magnetoiónica se ha enfocado hasta ahora en el estudio de películas de materiales continuos. Si nos fijamos en los efectos del desplazamiento de iones en estructuras discretas de dimensiones nanométricas, los llamados nanopuntos que hemos analizado, vemos que aparecen configuraciones de espín muy interesantes que evolucionan dinámicamente y que son exclusivas de este tipo de estructuras». Estas configuraciones de espín y las propiedades magnéticas de los vortiones varían en función de la duración del voltaje aplicado. De este modo, a partir de nanopuntos de un material inicialmente no magnético se pueden generar diferentes estados magnéticos (por ejemplo, vortiones con diferentes propiedades o estados con la orientación magnética uniforme) mediante la extracción gradual de iones aplicando un voltaje.

«Con los vortiones que hemos desarrollado podemos tener un control sin precedentes de propiedades magnéticas como la magnetización, la coercitividad, la remanencia, los campos críticos de formación y aniquilación del vortión, o la anisotropía. Son propiedades fundamentales para el almacenamiento de información en memorias magnéticas, y ahora hemos logrado controlarlas y ajustarlas de manera analógica y reversible mediante un proceso de activación por voltaje, con un consumo de energía muy bajo», explica Irena Spasojević, investigadora postdoctoral en el Departamento de Física de la UAB y primera firmante del trabajo.

«El procedimiento de actuación por voltaje en lugar de corriente eléctrica evita el calentamiento en dispositivos como ordenadores portátiles, servidores o centros de datos, reduciendo drásticamente la pérdida de energía».
Los investigadores han demostrado que con un control preciso del grosor de la capa magnética generada con voltaje, el estado magnético del material se puede variar a voluntad, de manera controlada y reversible, entre un estado no magnético, un estado con una orientación magnética uniforme (como el que presenta un imán), o el nuevo estado vórtice magnetoiónico.

Imitar el comportamiento de las sinapsis neuronales

Este nivel de control sin precedentes de las propiedades magnéticas a escala nanométrica y a temperatura ambiente abre nuevos horizontes para el desarrollo de dispositivos magnéticos avanzados con funcionalidades que pueden adaptarse una vez el material ha sido sintetizado. Esto proporciona una mayor flexibilidad que es necesaria para satisfacer demandas tecnológicas específicas. «Prevemos, por ejemplo, la integración de vórtices magnetoiónicos reconfigurables en redes neuronales como sinapsis dinámicas, capaces de imitar el comportamiento de las sinapsis biológicas», avanza Jordi Sort. En el cerebro, las conexiones entre las neuronas, las sinapsis, presentan diferentes pesos (intensidades) que se van adaptando de manera dinámica según la actividad y aprendizaje. Del mismo modo, los vortiones podrían ofrecer enlaces neuronales con pesos sinápticos sintonizables, reflejados en valores de magnetización o de anisotropía reconfigurables, para dispositivos espintrónicos neuromórficos (inspirados en el cerebro). De hecho, «la actividad de las neuronas y sinapsis biológicas también está controlada por señales eléctricas y migración de iones, de manera análoga a nuestras unidades magnetoiónicas», comenta Irena Spasojević.

Los investigadores consideran que, además de su impacto en dispositivos inspirados en el cerebro, en computación analógica o en memorias multi-nivel, los vortiones podrían tener otras aplicaciones como, por ejemplo, en técnicas de terapia médica (teragnosis), seguridad de datos (ciberseguridad), o en dispositivos de computación mediante espín magnético (espín-lógica) o para la generación de ondas de espín (magnónica).

Referencia:

Spasojevic, I., Ma, Z., Barrera, A. et al. (2025) Magneto-ionic vortices: voltage-reconfigurable swirling-spin analog-memory nanomagnets. Nat. Commun. doi: 10.1038/s41467-025-57321-8

 

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por la Universitat Autònoma de Barcelona.

El artículo Un nuevo estado magnético, el vortión, que imita las sinapsis neuronales se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Josu Lopez-Gazpio

Krimenaren agertokia ekintza kriminala gertatu den lekua da, krimenaren lekuko isila. Bertan dauden ebidentziek emango dituzte gertatutakoa berregiteko eta egilea identifikatzeko gakoak. Auzitegi-analisia krimenaren agertokian hasi ohi da. Bada, azter dezagun krimenaren agertokia.

Krimen baten edo krimena izan daitekeen baten aurrean gaudenean, kontuan hartu behar den lehen gauza krimena bera gertatu den leku fisikoa da; alegia, krimenaren agertokia. Zenbait kasutan, ikerketa egokiak egin ondoren jakingo dugu ustezko delitua ez dela delitua. Esate baterako, baliteke ustezko pozoiketa, benetan, suizidioa izatea, edo su-armaz gertatutako hilketa, benetan, istripua izatea. Bi kasuetan, ziurrenik, auzitegi-analisia beharrezkoa izango da kasua argitzeko −gertakaria argitu, ondoren delitua izan daitekeen edo ez jakin ahal izateko−. Horrexegatik, teorian, egokiagoa litzateke gertakarien agertokia izendapena erabiltzea, baina onartu behar da auzitegiko arloan krimenaren agertokia dela izendapenik erabiliena. Testu honetan ere horixe izango da erabiliko duguna.

Irudia: krimen-agertokiaren segurtasuna bermatu ondoren, agertokia bere horretan mantentzea da ikertzaileen lehen lana. (Argazkia: cottonbro studio – domeinu publikoko irudia. Iturria: pexels.com).

Ekintza kriminala gertatu den lekuan hasten da auzitegi-analisia. Espainian, kasuan kasu, Polizia, Guardia Zibila edo autonomiako polizia −Ertzaintza EAEn eta Foruzaingoa Nafarroan− izango dira polizia-ikerketaren arduradunak. Ikerketaren helburuetarako egokiena polizia iritsi arte dena bere horretan mantentzea da, nahiz eta kasu askotan hori ez den posible. Agertokia barneko leku bat bada −etxebizitza bat, gela bat− lanak erraztu egiten dira; baina agertokia kanpoaldean badago, zailagoa da haren mugak ezartzea. Era berean, azken kasu horietan eguraldiak ere ezabatu ditzake ebidentziak −euriak, elurrak, haizeak…−.

Krimenaren agertokia gertatutakoaren lekuko isila da. Biktimak kasu askotan ezin du informaziorik eman −bereziki hilda baldin badago− eta biktimagileak normalean gezurra esango du, bere burua libratzeko. Horrexegatik esaten da lekuko isilarena: agertokian daude delitua gertatu den edo ez frogatu dezaketen objektuak, biktimagilearen informazioa eman dezaketenak edota biktimaren eta biktimagilearen arteko lotura argitu dezaketenak. Delitua argitzeko informazioa ematen duten objektuei ebidentzia edo aztarna deritze. Hortaz, krimenaren agertokian jasotzen diren objektuak, balizko ebidentziak, ebidentzia bilakatuko dira auzitegi-analisien ondoren, baldin eta krimena argitzeko informazioa ematen badute.

Krimenaren agertokiaz ari garenean bakarra dela pentsa dezakegu, baina normalean agertoki batean baino gehiagotan gertatzen dira ekintza kriminalak: hilketa baten ondoren hiltzaileak kotxea gidatu badu, inguru hori ere agertokia litzateke eta, kotxea agertzen bada, hura eta bere ingurua ere krimenaren beste agertoki bat izango da, non informazio garrantzitsua topa daitekeen.

Edozein kasutan, krimen baten agertokia ikertzerakoan, lehen pausoa segurtasuna bermatzea da; alegia, bertan lan egin behar duten forentseak arriskuan ez egotea. Horren ondoren, bigarren lana agertokia babestea da; hau da, krimena gertatu den lekua isolatzea eta bertan dauden elementu guztiak bere horretan gelditzen direla ziurtatzea. Hurrengo pausoetarako, ikertzaileek ekipamendu egokia erabili beharko dute −eskularruak, txanoak, jantzi bereziak edota oinetakoen babesleak−. Ondoren, balizko ebidentziak nabarmendu behar dira eta guztia idatziz jaso eta argazkiak atera. Hori guztia egiteko, ezinbestekoa da azterketa eta dokumentazioa modu egokian egiteko estrategia jarraitzea; izan ere, ebidentzia batzuk degradatu egin daitezke denbora pasa ahala, eta abiadura hori desberdina da froga motaren arabera. Esaterako, fluido biologikoak azkarrago degradatzen dira hatz-markak edo su-armen tiro-aztarnak baino; horregatik, fluido biologikoak ahalik eta lasterren biltzea komeni da. Aipatu dugun bezala, kanpoaldeko agertokien kasuan ere azkarrago lan egin beharko litzateke euria ari badu; izan ere, hainbat ebidentzia desagerraraz ditzake euriak.

Ikertzaileen zuzeneko behaketaz gainera, argazkiak oso elementu garrantzitsua dira eta poliziak zehaztasun osoz egin behar ditu krimenaren agertokiaren hainbat argazki. Bildutako objektuen posizio zehatza, bildu gabekoena eta abar. Horrekin guztiarekin posible izango da zehaztasun osoz jakitea ebidentzia bakoitza nola zegoen agertokian eta, gainera, aurrerago ezinbestekoak izan daitezke krimenaren sekuentzia berregiteko. Kontuan hartu behar dugu gerta daitekeela urte askoren ostean kasu bat berrirekitzea, adibidez, eta frogak berriro aztertu behar izatea.

Hemen krimenaren agertokiaren azterketaren analisi labur bat besterik ez dugu egin; izan ere, lan konplexua eta garrantzitsua da agertokiaren analisia eta ebidentzien bilketa. Gaiari buruzko informazio espezializatua lortzeko, irakurgai dago sarean Serrulla Rech-ek (2022) koordinatutako liburua bai eta AEBetako Justizia Departamentuak argitaratutakoa ere. Lan horietan topatuko du irakurleak auzitegi-medikuek erabili ohi duten informazio espezifikoa.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Mulet, J.M. (2016). La ciencia en la sombra. Planeta argitaletxea.
• Serrula Rech, Fernando (koord) (2022). Investigación forense de la escena del crimen. Asociación Galega de Médicos Forenses.
• AEBetako Justizia Departamentua (2000). Crime Scene Investigation: A guide for lae enforcement. U.S. Department of Justice, Office of Justice Programs.

Egileaz:

Josu Lopez-Gazpio (@Josu_lg), Kimikan doktorea, zientzia dibulgatzailea eta GOI ikastegiko irakasle eta ikertzailea da. Tolosaldeko Atarian Zientziaren Talaia atalean idazten du eta UEUko Kimika sailburua da.

Zientzia auzitegietan buruzko artikulu-sorta:

1. Zientzia auzitegietan (I): hastapenak
2. Zientzia auzitegietan (II): artsenikoa eta Marsh-en proba
3. Zientzia auzitegietan (III): krimenaren agertokia

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La búsqueda de agua líquida -existente tanto en el presente como en el pasado de nuestro sistema solar- es una de las prioridades de la astrobiología y, desde hace algunas décadas, las misiones espaciales han intentado buscar el rastro del agua no solo en Marte, sino también en la Luna o incluso en los asteroides y cometas.

¿Por qué? Pues porque la vida tal y como la conocemos -de momento no conocemos otra vida que la terrestre- necesita de agua líquida para poder florecer y sobrevivir y, siguiendo su pista, igual podemos encontrar lugares que fueron habitables antaño, incluso en sitios que hoy son realmente extremos, pero que podrían haber preservado biomarcadores -los distintos productos de la actividad vital de los organismos- que detectables en el futuro con misiones de retorno de muestras o con instrumentos más avanzados in situ.

En diciembre de 2014 despegó la misión Hayabusa 2 en dirección al asteroide Ryugu con el objetivo de no solo estudiarlo desde su órbita, sino también de traer muestras a la Tierra, hecho que logró en diciembre de 2020 al regresar un total de 5.4 gramos del asteroide que comenzaron a estudiarse poco tiempo después.

Este “pequeño” asteroide de unos 900 metros de diámetro no es un cuerpo monolítico, sino que es de los que conocemos como pila de escombros o “rubble pile” por su nombre en inglés. Estos son, en términos sencillos, un montón de fragmentos de roca que viajan juntos por el espacio por efecto de la gravedad. A mí me gusta imaginármelos como un montón de grava -eso sí, de muy distintos tamaños- de la que podemos comprar en una tienda de materiales de construcción cualquiera. Muy probablemente estos asteroides se hayan formado a partir de un cuerpo más grande que fue destruido hace mucho tiempo.

Ryugu fotografiado desde una distancia de 20 kilómetros. Resulta curioso que algunos de los asteroides de tamaño “pequeño” que hemos visitado con sondas espaciales -y que no son objetos monolíticos- tienen una particular forma de diamante, con una cintura ecuatorial muy marcada. Cortesía de JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu and AIST.

Una de las cosas que hacen especial a Ryugu es que es un asteroide de tipo C, muy interesantes por ser cuerpos realmente primitivos y que pueden albergar materiales que hayan sufrido muy pocos cambios desde la formación del Sistema Solar. Concretamente tiene mucha afinidad con un grupo de meteoritos denominado CI, un tipo de meteoritos cuya composición, similar a la medida en la fotosfera solar, se considera la químicamente más primitiva de todos los meteoritos que existen.

Y, ¿De dónde procedería este asteroide? Los científicos piensan que el cuerpo a partir del cual se formó nació más allá de la “línea del hielo” del agua y del dióxido de carbono poco tiempo después de la formación de nuestro sistema solar. Para quien nunca haya escuchado este término, la línea “de hielo”, “de congelación” o incluso “de la nieve” es la distancia mínima desde una estrella -en este caso nuestro Sol- donde la temperatura es lo suficientemente baja para que los compuestos volátiles se condensen formando granos sólidos que les permitan unirse para dar lugar a planetesimales, los embriones de la formación planetaria.

Las muestras de Ryugu que nos ha traído la sonda Hayabusa 2 han sido una verdadera caja de sorpresas. En un estudio publicado en Nature Astronomy por Matsumoto et al. (2024), los científicos han encontrado pequeñas venas minerales y zonas compuestas por carbonatos de sodio, por cloruros e incluso por sulfatos en los granos de muestra del asteroide.

Estas sales, además, estaban asociadas a los filosilicatos, minerales hidratados que son una prueba de la alteración de otros minerales por parte del agua. Al principio, los científicos dudaron si estas partes ricas en sodio en realidad procedían de nuestro planeta a causa de una posible contaminación de las muestras, pero descartaron esta hipótesis por cómo están distribuidas y por la forma que tienen en los distintos granos de material que se han analizado.

El descubrimiento de estas sales de sodio es algo más importante que añadir un mineral más o menos a la lista. La presencia de carbonatos, cloruros y sulfatos de sodio sugieren que un agua alcalina y rica en sales fluyó por el interior del cuerpo que dio lugar a Ryugu.

Imagen tomada poco después del “aterrizaje” de la Hayabusa 2 sobre el asteroide Ryugu realizado para tomar muestras. Se puede ver perfectamente como parte de la materia rebota en dirección a la sonda, cuya sombra es muy marcada y en la que se distingue perfectamente el cuerpo de la propia sonda y los paneles solares. Cortesía de JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST.)

Pero, ¿Cómo pudo convertirse ese cuerpo original en algo tan “salado”? Y por favor, entiendan la pregunta anterior como algo más evocativo que literal. El agua que recorría el cuerpo original alterando los minerales que encontraba a su paso probablemente era muy salada, quizás incluso podía ser una salmuera, que con el paso del tiempo iba ganando salinidad por la evaporación o la congelación del agua tras las últimas etapas de alteración acuosa que sufriría ese cuerpo.

Imaginemos unas salinas en nuestro planeta, los lugares donde se fabrica la sal que consumimos a diario en nuestra mesa. Normalmente son grandes extensiones de agua poco profunda donde se deja que lentamente el agua se evapore, permitiendo que se vaya concentrando en el agua y posteriormente precipitando. Un proceso similar podría haber ocurrido en el espacio por la evaporación o congelación del agua. En este último caso, la pérdida de calor y posterior congelación podría representar el momento en el que el calor interno -probablemente de origen radiogénico- del cuerpo dejó de ser suficiente para mantener el agua en estado líquido.

Hay un detalle más: como hemos dicho antes, el agua también era probablemente alcalina, con un pH alto, similar a algunos lagos de nuestro planeta. Y esta alcalinidad es consistente con los modelos de alteración acuosa que ya se habían postulado para este tipo de cuerpos.

Estos descubrimientos, incluso en un asteroide, tienen consecuencias de cara a la posible habitabilidad de estos. Sí, ya se que un asteroide puede ser un lugar realmente inhóspito para nuestros estándares sobre las condiciones adecuadas para la vida, pero quizás algunos no lo fueron tanto durante la infancia de nuestro sistema solar.

Es cierto que la composición de las aguas que circularon por el cuerpo original del que proceden los fragmentos de Ryugu era probablemente muy salina y alcalina, pero eso no es en ningún caso una barrera para la vida. Hay organismos extremófilos en nuestro planeta que viven en condiciones similares.

Imagen de detalle de la superficie de Ryugu tomada por la sonda Hayabusa 2. Se aprecia perfectamente como está formado por multitud de bloques de distinto tamaño y partículas mucho más finas que cubren todos los huecos entre los bloques. Imagen cortesía de AXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST.

También pone de manifiesto que el agua salada, o muy salada, podría ser muy abundante en el Sistema Solar y, de hecho, pensamos que muchos de los océanos subterráneos que sospechamos que existen en los satélites de los gigantes gaseosos, tienen como ingrediente clave las sales, lo que les permite un mayor tiempo de vida de estos océanos -a nivel geológico- que si fueran de agua dulce, ya que las sales actúan como un poderoso anticongelante.

Todavía nos queda mucho por conocer de nuestro sistema solar e incluso ya empezamos a vislumbrar como cuerpos que antaño no parecían más que los ladrillos de la formación planetaria, casi anodinos, podrían haber reunido ciertas condiciones para ser cuerpos habitables, aunque fuese durante periodos relativamente cortos en comparación con cuerpos de tamaño planetario. ¿Qué sorpresas nos traerán las próximas misiones de retorno de muestras? No lo sabemos, pero seguro que seguirán dándonos muchas alegrías y nuevos descubrimientos.

Referencias:

Matsumoto, T., Noguchi, T., Miyake, A. et al. Sodium carbonates on Ryugu as evidence of highly saline water in the outer Solar System. Nat Astron 8, 1536–1543 (2024). doi: 10.1038/s41550-024-02418-1

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

El artículo Ryugu, un asteroide “mu salao” se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Galaxien erdiguneetan dauden zulo beltz erraldoiak berez ezingo lirateke fusionatu, baina fusionatzen dira. Zientzialariek iradokitzen dute soluzioa materia ilunaren ezohiko forma bat izan daitekeela.

https://zientziakaiera.eus/app/uploads/2025/01/FinalParsecProblemCOMP.mp4 Simulazio honetan, kolore distiratsuko gas korronteak ikusten dira orbitan dauden zulo beltz supermasibo pare baten inguruan. Iturria: Luciano Combi et al. (2022) ApJ 928 187

Historia kosmikoan zehar, galaxiak fusionatu eta gero eta egitura handiagoak sortu dira. Galaxiak fusionatzen direnean, haien erdiguneetan dauden zulo beltz supermasiboak ere fusionatzen dira eta zulo beltz are erraldoiagoa osatzen dute.

Hala ere, hainbat hamarkadatan, galdera batek astrofisikariak nahasi ditu: nola hurbildu daitezke zulo beltz supermasiboak espiralean biratzeko eta fusionatzeko adina? Kalkuluen arabera, zulo konbergenteak azken parsec-a deiturikora iristen direnean (gutxi gorabehera parsec bateko distantzia, edo 3,26 argi urte), haien aurrerapena gelditu egiten da. Teorian, etengabe orbitatu beharko lukete.

“Espiralean egoteko denborak unibertsoaren adinera irits zitezkeela uste zen”, azaldu du Stephen Taylor Vanderbilt Unibertsitateko astrofisikariak. “Jendea kezkatuta zegoen zulo beltzen fusioak ezin lortzearekin”.

Fusionatzen direlako ebidentziak jaso dira. Iaz, izar pultsatzaileen mugimendu sotilen (pulsaren sinkronizazio matrize gisa ezagutzen dira) behaketek grabitazio uhinen hondoko burrunba erakutsi zuten unibertsoan: ondulazioak espazio-denboraren ehunean. Oso litekeena da grabitazio uhin horiek oso hurbil orbitatzen duten zulo beltz supermasiboetatik etortzea, elkarrengandik parsec bateko distantziara eta fusionatzear daudenetatik. “Hori izan zen zulo beltzen sistema binarioek azken parsecaren arazoa gainditzen dutelako gure lehenengo ebidentzia”, kontatu du Laura Blecha Floridako Unibertsitateko astrofisikariak.

Hortaz, nola egiten dute?

Astrofisikariek iradokizun berri bat dute: materia ilunak bi zulo beltzen une angeluarra xurgatu lezake eta haien artean hurbildu.

1. irudia: Gonzalo Alonso-Álvarez Torontoko Unibertsitateko fisikariak uste du materia iluneko mota likatsu bat izan daitekeela azken parsecaren arazoaren soluzioa. Argazkia Gonzalo Alonso-Álvarezen eskaintza da.

Materia iluna da oraindik aurkitu ez den unibertsoko materiaren % 85 izendatzeko erabiltzen den terminoa. Galaxietan eta egitura kosmikoan dituen grabitazio efektuak ikus ditzakegu, baina oraingoz ezin dugu zehaztu zer den. Materiaren forma ikusezin hori osa lezaketen partikula hipotetiko sinpleenek ez lukete lagunduko zulo beltzen fusioak ahalbidetzen. Baina uda honetan, Kanadako fisikari talde batek argudiatu zuen materia ilun auto-elkarrekintzaile izeneko zerbait konplexuago batek egin zezakeela. Partikula horiek arrastaka eraman litzakete zulo beltz supermasiboak, elkarren artetik parsec bateko distantziara uzteko adina. Azalpen hau zuzena bada, “esango dizu materia iluna ez dela uste genuen bezain sinplea”, baieztatu du Gonzalo Alonso-Álvarez Torontoko Unibertsitateko fisikari teoriko eta egileetako batek.

Gero, irailean, fisikari talde independente batek adierazi zuen materia ilun izateko hautagai batek, batzuetan materia ilun lausoa izenekoak, ere funtziona lezakeela.

Urteetan zehar, arazoaren  soluzio arruntagoak ere proposatu dira. Aukera mordo horren erdian —batzuk mundutarrak, beste batzuk exotikoak—, aukera batzuk beste batzuen aurrean probatzeko moduak planteatzen ari dira zientzialariak.

“Une honetan, komunitatearen gehiengoak ia ziurtzat jotzen du azken parsecaren arazoa konponduta dagoela”, esan du arazoaren hainbat soluzio aztertu dituen  Sean McWilliams Mendebaldeko Virginiako Unibertsitateko astrofisikari teorikoak. “Galdera bakarra honako hau da: zein da soluziorik efizienteena?”.

Bi tango bat dantzatzeko

Zulo beltz txikiak —izar baten tamainako objektuak, hain trinkoak ezen grabitateak gehiegi hurbiltzen den guztia harrapatzen baitu, baita argia ere— galaxia guztietan sakabanatuta daude. Banakako izarren grabitazio kolapsoaren bidez sortzen dira. Baina galaxien erdiguneetan dauden zulo beltz supermasiboak, milaka milioi eguzki bezain astunak izan daitezkeenak, misteriotsuagoak eta eragin handiagokoak dira. Nolabait, inguratzen dituen galaxiaren eraketa eta bilakaera zuzentzen dute.

Bi galaxia fusionatzen direnean, izarrekiko, gasarekiko eta materia ilunarekiko grabitazio interakzioaren ondorioz, bi zulo beltz supermasiboak bata bestearen gainean erortzen dira poliki-poliki. 1980an, astrofisikariek  lehenengo aldiz deskribatu zuten marruskadura dinamikoa izeneko prozesua. “Uste da hori dela zulo beltzak hurbiltzeko modu nagusia”, azaldu du Dan Hooper Wisconsingo Unibertsitateko (Madison) astrofisikariak.

Hala ere, puntu jakin batean (teknikoki parsec frakzio baten eta parsec gutxi batzuen artean dago, zulo beltzen masen arabera), marruskadura dinamikoak “oso eraginkorra izateari uzten dio”, azaldu du Hooperrek. Hemen, fusioan dauden galaxien erdigunean, bi zulo beltzek materiala jaten dute eta urrutira botatzen dute, zulo bat sortuz. Ondorioz, izarren eta gasaren dentsitateak behera egiten du izugarri, eta zulo beltzak nahiko hutsik dagoen espazio batean geratzen dira. Inguruan geldiarazten dituzten gauzarik gabe, elkarren inguruan orbitatu beharko lukete ia amaierarik gabe.

“Lurrak Eguzkiaren inguruan orbitatzen du eta ez gara bata bestearen kontra erortzen ari”, dio Alonso-Alvarezek, eta gauza bera gertatu beharko luke bi zulo beltzen kasuan. “Orbitan une angeluarraren kontserbazio bat dago, erortzea saihesten duena, energia hori erauzten ari den ezer ez badago behintzat”.

Materia ilun auto-elkarrrekintzaileak zeregin hori bete lezake, Alonso-Álvarezek eta bere kideek uztailean Physical Review Letters-en proposatu zuten moduan. Mota hori materia ilun hotza (materia iluneko partikula hipotetikoen motarik sinpleena, non astunak, motelak eta geldoak izango liratekeen) deritzonaren desberdina da. Materia ilun hotzak ez luke ezertan elkarreraginik izango grabitatearen bidez izan ezik, eta, beraz, zulo beltzen grabitazio eraginak ingurutik kanporatu beharko luke zulo beltzak azken parsecera iritsi baino askoz lehenago.

Hala ere, bere buruarekin elkarreragiten duen materia iluna partikula arinek osatzen dute, eta partikula horiek gutxienez indar bat dute haien artean jarduten dutenean. Materia ilun auto-elkarrekintzaileen partikulak mahai baten gainean bilar bolak bezala mugitzen direnez, ez lirateke hain erraz sakabanatuko, zulo beltzekin elkarreraginean arituko lirateke eta haiek moteldu egingo lituzkete. “Hor geratzen dira eta marruskadura sortzen dute”, jarraitu du Alonso-Álvarezek. “Likatasun motaren bat du”. Orduan, marruskadura horrek 100 milioi urte barru fusioa eragin lezake, eta, hala, azken parsecaren arazoa konponduko luke.

Materia ilun “ultrarina” edo “lausoa” masa oso txikiak dituzten partikulek osatuko lukete, eta horiek elkartu egingo lirateke ikaragarrizko uhinak sortzeko. Partikula horiek galaxia erdigunean ere pilatuko lirateke, eta marruskadura izango lukete zulo beltzekin; horri esker, materia ilun lausoak “modu efizientean izango luke bere une angeluarra eta energia orbitala”, azaldu du Jae-Weon Lee Hego Koreako Jungwon Unibertsitateko kosmologoak eta ideia deskribatzen duen iraileko  Physics Letters B-n argitaratutako artikulu baten egilekideak. Zulo beltzen eraginez, materia ilun horrek kanpai batek bezala egingo luke dar-dar, sakabanatu beharrean.

Occamen labana

Jende guztiak ez du uste hain fisika exotikoa erabili behar dugunik zulo beltz supermasiboak nola fusionatzen diren azaltzeko. “Ez nuke esango materia ilun auto-elkarrekintzailea behar dugunik”, baieztatu du Priyamvada Natarajan Yaleko Unibertsitateko astrofisikari teorikoak.

Beste aukera bat da izarrak ez gelditzea fusionatzen ari diren zulo beltzetan eta horiek lotzeko behar adinako une angeluarra ateratzea. Agian izarrak ausaz jaurtitzen dira zulo beltzen norabidean galaxiaren beste alde batzuetatik, beste izar batzuekiko elkarrekintzaren bidez. “Horietako izar asko badituzu, erdiko bi zulo beltz supermasiboetara hurbiltzen direnak, orduan gero eta une angeluar gehiago atera dezakezu”, adierazi du Fabio Pacucci Harvardeko Unibertsitateko astrofisikari teorikoak.

2. irudia: Laura Blecha Floridako Unibertsitateko astrofisikariak dio gakoa hirugarren zulo beltz bat izan daitekeela. Argazkia: John Hames

Hala ere, ereduek erakutsi dute zaila dela nahikoa izar zulo beltzetarantz sakabanatzea azken parsecaren arazoa konpontzeko.

Beste aukera bat da zulo beltz bakoitzak inguruan gas disko txiki bat izatea, eta disko horiek zuloek zulatutako eremu hutsa inguratzen duen disko zabalago baten materiala xurgatzea. “Inguruko diskoak disko zabalagotik elikatzen dira”, azaldu du Taylorrek, eta horrek, ere berean, esan nahi du horien energia orbitala disko zabalagorantz iragaz daitekeela. “Soluzio oso efizientea dirudi”, baieztatu du Natarajanek. “Gas asko dago eskuragarri”.

Urtarrilean, Blechak eta bere kideek soluzioa sistemako hirugarren zulo beltz batean egon zitekeelako ideia ikertu zuten. Bi zulo beltz gelditu diren kasu batzuetan, beste galaxia bat has liteke lehenengo biekin fusionatzen eta zulo beltz gehigarri bat ekarriko luke. «Hiru gorputzen arteko elkarreragin handia egon daiteke», azaldu du Blechak. «Energia ken dezake eta, neurri handi batean, fusioaren denbora eskala murriztu». Egoera batzuetan, hiru zuloetatik arinena kanporatu egiten da, baina beste batzuetan hirurak fusionatu egiten dira.

Frogak etorkizunean

Orain zeregina da zehaztea zein den soluzio zuzena, edo prozesu asko dauden jokoan.

Alonso-Álvarezek espero du pulsaren sinkronizazio matrizearen hurrengo datuetan materia ilun auto-elkarrekintzailearen seinale bat bilatzea, bere ideia frogatu ahal izateko. Zulo beltzak azken parsecatik haratago hurbiltzen direnean, une angeluarra galtzen dute grabitazio uhinak igortzen dituztenean. Baina materia ilun auto-elkarrekintzailea jokoan badago, orduan ikusi beharko genuke energiaren zati bat xurgatzen duela parsecaren mugatik hurbil. Horrek, era berean, grabitazio uhin ez hain energetikoak sortuko lituzke, azaldu du Alonso-Álvarezek.

Hai-Bo Yu Kaliforniako Unibertsitateko (Riverside) partikula fisikariak eta materia ilun auto-elkarrekintzailearen defendatzaileak dio ideia onargarria dela. “Grabitazio uhinen fisikatik abiatuta materia ilunaren ezaugarri mikroskopikoak bilatzeko bide bat da”, dio. “Uste dut zoragarria dela”.

Europako Espazio Agentziaren LISA (Laser Interferometer Space Antenna) espazio zundak (grabitazio uhinen behatokia, 2035erako abiaraziko dena) are erantzun gehiago eman liezazkiguke. LISAk azken egunetan zulo beltz supermasiboen fusioak igorritako grabitazio uhin handiak jasoko ditu. “LISArekin zulo beltz supermasiboen fusioa ikusiko dugu”, esan du Pacuccik. Seinale horren izaerak “dezelerazio prozesua erakusten duten ezaugarri bereziak” adieraz litzake eta azken parsecaren arazoa konpondu.

Jatorrizko artikulua:

Jonathan O’Callaghan (2024). How Do Merging Supermassive Black Holes Pass the Final Parsec?, Quanta Magazine, 2024ko urriaren 23a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Foto: Jorge Alejandro Rodríguez Aldana / Unsplash

Que pensamos con la cabeza puede parecer una obviedad, pero no siempre estuvo claro. Fue en los siglos IV y III a. e. c. cuando en Grecia Herófilo diseccionó científicamente a humanos; que sepamos, fue la primera persona en hacerlo y en señalar que la cabeza es la sede de la inteligencia (Aristóteles, por su parte, proponía que el cerebro servía para enfriar la sangre). Hubo que esperar mucho más hasta que comenzara a hacerse un registro sistemático de tareas consideradas “inteligentes”. Ocurrió a finales del siglo XIX gracias al británico Francis Galton, pero usó los resultados de estas mediciones para justificar sesgadamente teorías innatistas y eugenésicas.

Desde entonces, las propuestas ofrecidas para explicar qué significa ser inteligente pueden agruparse en dos tipos:

1. Los modelos factoriales, que utilizan las matemáticas (análisis factoriales) para buscar puntos en común (factores) entre variables (puntuaciones en los test).
2. Los modelos no factoriales, que no usan test, sino que parten de observaciones y comparaciones entre casos.

Debido a que las altas capacidades se relacionan con las puntuaciones en los test de inteligencia, podría pensarse que se ciñen exclusivamente al cociente intelectual, pero no es así. O, al menos, no debería. La idiosincrasia humana es más compleja que un simple número. Por consiguiente, para desentrañar este corpus, como hizo Herófilo, vamos por partes.

¿Sabemos medir la inteligencia?

En Francia nació la que está considerada como la primera prueba de inteligencia: el test de Binet-Simon (1905). Se creó para detectar deficiencias cognitivas en niños y niñas en edad escolar e implementar una educación especial (aquí apareció por primera vez el cociente intelectual). Al diseñar el test, su autor principal insistió en señalar que no servía para medir fielmente la inteligencia, sino que solo desarrolló una herramienta para resolver una necesidad específica en un contexto determinado.

Sin embargo, esta nueva corriente basada en medir inteligencia con tareas exclusivamente académicas (excluyendo creatividad, música, habilidades sociales, emocionales…) fue aumentando y han ido surgiendo otras pruebas. Las más conocidas son las escalas Weschler (WAIS-IV, WISC-V y WPPSI-IV). Otra menos conocida es la batería de actividades mentales diferenciales y generales.

Las puntuaciones en los test estandarizados de inteligencia están diseñadas para que la media sea de 100 y la desviación típica de 15. Por ello, el rango de generalidad estadística, donde se sitúa casi el 70% de la población, se encuentra entre 85 y 115. Una puntuación superior a 115 se considera por encima de la media y se empezaría a valorar la presencia de altas capacidades. Fuente: Elaboración propia.

Estas y otras pruebas conceden mayor importancia a establecer rankings de cociente intelectual que a explicar la estructura de algo llamado inteligencia.

¿Qué es el factor ‘g’?

Con los resultados en estos tipos de test, los análisis factoriales han demostrado que las habilidades cognitivas están influidas por una capacidad común llamada factor “g” (general). Pero el factor “g” no se considera sinónimo de inteligencia. Además, el cociente intelectual es un número que se obtiene como resultado de aplicar la inteligencia, y tampoco sirve para definirla.

El principal autor que defiende un modelo no factorial, Howard Gardner (que acuñó el concepto de “inteligencias múltiples”), no niega la utilidad del análisis factorial para agrupar variables y formar categorías abstractas (como “g”). Pero sí pone objeciones a que la concepción de lo que llamamos inteligencia se vea reducida a un filtro estadístico.

También Robert Sternberg, autor de la teoría triárquica (analítica, práctica y creativa), critica que la inteligencia se limite exclusivamente a la habilidad para responder a problemas académicos.

Parece, pues, que no existe consenso sobre cómo “desmembrar” la inteligencia. Incluso ha llegado a cuestionarse si existe algo a lo que llamar así. A pesar de ello, los test de cociente intelectual son la principal herramienta para comenzar a examinar las altas capacidades.

¿Qué son las altas capacidades?

El concepto altas capacidades se utiliza a modo de paraguas para englobar a aquellas personas que destacan por encima de la media en test de cociente intelectual y que, además, muestran otras particularidades. Bajo este paraguas se incluyen los siguientes términos:

Según el modelo de Enriquecimiento Triádico o de los Tres Anillos de Renzulli (1978, 2011), existe un perfil multidimensional asociado a la superdotación (marcado con el asterisco), lo que provoca que su manifestación no sea homogénea al ser producto de factores neurobiológicos, motivacionales y ambientales en continua interacción. Elaboración propia a partir de Renzulli (2011).

• Superdotación: se diagnostica al obtener una puntuación de cociente intelectual superior a 130 (percentil 98). Sin embargo, Joseph Renzulli (apoyado por Lewis Terman) critica sólidamente esta separación “a bisturí” y propone el modelo de enriquecimiento triádico. Según este modelo, la superdotación debería identificarse valorando la interacción entre tres elementos: un cociente intelectual superior a la media, alto compromiso con la tarea y alta creatividad. Renzulli argumenta que las personas más creativas y productivas se encuentran por debajo del percentil 95 (cociente intelectual de 125), y con un punto de corte tan alto se deja fuera a quienes tienen el mayor potencial para alcanzar altos niveles de logro.
• Talento: capacidad de dominar excepcionalmente una o varias competencias, cuya adquisición puede explicarse con el modelo integral de desarrollo del talento de Françoys Gagné. Se ha propuesto diagnosticar un talento con puntuaciones superiores a 125 en áreas específicas de una prueba citada previamente, la batería de actividades mentales diferenciales y generales, resultando en talento lógico, verbal, numérico o visoespacial.Además, como los test de cociente intelectual excluyen la creatividad, se ha propuesto usar el test de Torrance de pensamiento creativo para valorar este talento. Una combinación de estos cinco talentos resultaría en talentos múltiples, complejos o conglomerados.
• Prodigio: se consideran niñas o niños prodigio a quienes han sido capaces de producir trabajos admirables comparándolos con los de una persona adulta –aunque a menudo limitado a una única área (música, matemáticas…)– y sin haber cumplido los 10 años. Suelen tener un cociente intelectual destacable, aunque no extraordinario.
• Genio/a: persona que se encuentra en el extremo más alto de las altas capacidades (con un cociente intelectual mayor de 145) y ha realizado alguna contribución muy notable en un área determinada.

Conviene citar la precocidad, un término evolutivo referido a manifestar habilidades antes de lo característico para la edad cronológica habitual (especialmente, lenguaje fluido). Y la eminencia, referida a quien ha añadido a la sociedad grandes aportaciones, pero como fruto de la oportunidad o la suerte, sin que los factores intelectuales han sido determinantes.

¿Hay inteligencia más allá del cociente intelectual?

Un estudio reciente que ha aplicado análisis factorial a test que valoran las llamadas “inteligencias centradas en las personas” (social, emocional y personal) ha revelado que también dependen del factor “g”. Y éstas no se exploran en los test de inteligencia tradicionales, es decir, que no participan en el cociente intelectual. Esos resultados tienen importantes consecuencias, ya que demuestran lo que numerosas teorías han estado criticando: que la inteligencia no puede limitarse al cociente intelectual actual.

Como crítica añadida a los test de cociente intelectual, la música no está considerada psicométricamente como un talento. Y la creatividad, como componente a valorar durante el diagnóstico de las altas capacidades, tampoco es registrada por este tipo de test, como ya se ha mencionado. Los estudios empíricos de la creatividad han mostrado solo una ligera correlación con el cociente intelectual. Esto implica que el cociente intelectual es una condición necesaria a valorar, pero ciertamente no es suficiente.

En definitiva, la inteligencia y las altas capacidades no son lo mismo. Ser inteligente se asocia a velocidad de procesamiento, memoria, fluidez verbal… es decir, a las tareas que rastrean los test de “inteligencia”, que resultan deficientes para detectar todas las capacidades humanas. Y tener altas capacidades significa poseer un cociente intelectual superior como requisito imprescindible, pero se requieren otros elementos, como motivación, creatividad o haber producido trabajos prodigiosos y geniales.

Y así, tras “abrir en canal” a estos conceptos, coincidimos con Herófilo en que los análisis profundos son más reveladores que las observaciones de corte superficial.

Sobre el autor: Jorge Romero-Castillo, Profesor de Psicobiología e investigador en Neurociencia Cognitiva, Universidad de Málaga

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

El artículo ¿Es lo mismo ser inteligente que tener altas capacidades? 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.

Osasuna

Ametsak gogoratzeko gaitasunean hainbat faktorek eragiten dutela ondorioztatu dute Luccako IMT institutuak eta Camerinoko unibertsitateak egindako ikerketa batean. Ametsekiko jarrera baikorrak eta ameskerietan ibiltzeko joerak ametsak oroitzeko aukerak handitzen dituzte. Gainera, loaldi arinak eta gaztetasunak ametsak gogoratzeko joera indartzen dute, adinean aurrera egin ahala gaitasun hori gutxitzen den bitartean. Urtaroek ere eragina dute: udaberrian neguan baino gehiago gogoratzen dira ametsak, erritmo zirkadiarrek eragina izan dezaketela iradokiz. Ikerketa Communications Psychology aldizkarian argitaratu dute, eta ametsei lotutako patologiak eta zenbait gaitzen diagnostikoa hobetzeko erabilgarri izan daiteke. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Teknologia

UPV/EHUko ikertzaileek erretako eremuen kartografia hobetzeko algoritmo bat garatu dute. Sei sateliteren datuak erabiliz, proposamenak bereizmen handiagoa eskaintzen du, 250 metro baino txikiagoak diren suteak ere identifikatuz. Algoritmoa sute aktiboen detekzioaren eta irudi optikoen konbinazioan oinarritzen da, eta mundu osoko 576 eremutan probatu da. Hurrengo urratsa bereizmen ertaineko produktuak garatzea da, suteen monitorizazioa eta klimaren azterketa hobetzeko. Datuak Zientzia Kaieran.

Eboluzioa

Rockefeller Unibertsitateko ikertzaileek ikusi dute NOVA1 genearen aldaera berezi bat hizketaren sorrerarekin lotuta egon litekeela. Gizakien aldaera hori saguetan txertatu dutenean, haien bokalizazioak aldatu egin dira. Neandertal eta denisovarren geneetan ez dago aldaeta hori, eta 650.058 gizaki modernoren artean, seik izan ezik, guztiek aldaera bera dute. Horrek iradokitzen du aldaketa hau Afrikan sortu eta nagusitu zela, agian ahozko komunikaziorako abantaila emanez. Ikerketa Nature Communications aldizkarian argitaratu dute. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Hegaztiek, narrastiek eta ugaztunek garuneko zirkuitu konplexuak modu independentean garatu dituzte, arbaso komun bat izan arren. Science aldizkarian argitaratutako bi ikerketek erakutsi dute neuronen garapen mekanismoak eta identitate molekularrak nabarmen aldendu direla eboluzioan. Hegaztiek, adibidez, mekanismo propioak erabili dituzte garun konplexuak sortzeko. Ikertzaileek garuneko neuronen portaera aztertu dute, eta inhibitzaileak espezie guztietan antzekoak direla ikusi dute. Azterketek giza garunaren funtzionamendua eta eboluzioa hobeto ulertzeko bidea ireki dezakete. Informazio guztia Berrian.

Kimika

Leire Sangroniz eta Ainara Sangroniz kimikan doktoreak Zientzia Kaierako artikuluan hortzetako pastaren kimikaz aritu dira. Hortzetako pasta aspaldidanik erabili izan da, baina osagaiak aldatu egin dira mendeetan zehar. Egiptoarrek eta erromatarrek hauts urratzaileak erabiltzen zituzten, eta XVIII. mendean industrializazioarekin osagai modernoak agertu ziren. Gaur egun, hortzetako pastak urratzaileak, surfaktanteak, zaporedun konposatuak eta fluoruroak ditu, txantxarrak saihesteko. Azkenaldian, hortzetako-pasta tabletak ere merkaturatu dira, baina garestiagoak dira. Osagaien artean xilitola, kaltzio karbonatoa eta surfaktanteak nabarmentzen dira, pasta tradizionalaren antzeko eragina lortzeko.

Geologia

Meteoritoak gure planetaren historiaren parte garrantzitsua dira, ez bakarrik kalteak eragiten dituzten objektu gisa, baita bizitzaren oinarriak ekarri zituzten elementu gisa ere. Hauei buruz aritu da Blanca Martinez Geologian doktorea Zientzia Kaierako artikuluan. Lurraren sorrera eta eboluzio geologikoan, meteoritoek material esanguratsuak ekarri zituzten, hala nola burdina, nikel, silizioa eta karbonoa, bizitzaren oinarriak finkatuz. Nahiz eta batzuetan suntsipenarekin lotzen ditugun –dinosauroen desagertzea bezala–, gure existentziaren giltzarrietako bat ere badira. Gau izartsu batean izar iheskor bat ikustean, baliteke Lurrera eroritako meteoritoek gure bizitzaren hastapena ekarri zutela gogoratzea.

Genetika

Gene Ontologia Partzuergoak 25 urtetik gorako ibilbidean giza geneen funtzioak aztertzeko tresna ireki eta zehatza garatu du. Azken eguneraketak, Nature aldizkarian argitaratuta, 200.000 generen funtzioa deskribatzen du, modelizazio ebolutiboari esker, gizakietan zuzenean ikertu ezin den informazioa animalia-ereduetatik eskuratzeko aukera emanez. Baliabideak bilatzaile ahaltsua eta AI tresnekin integrazioa eskaintzen du, gaixotasunen azterketa eta tratamendua hobetzeko. Gainera, ikertzaileek ekarpenak egin ditzakete, datu-basea etengabe aberastuz. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Ekonofisika

Ekonofisikak desberdintasunen, energia kontsumoaren eta CO2 isurien arteko harremanak aztertzeko ikuspegi berritzailea eskaintzen du, fisika eta matematikaren printzipioak ekonomia eta ingurumen arazoetara aplikatuz. Termodinamikaren eta mekanika estatistikoaren bidez, mundu mailako joerak azter daitezke, eta horrek erakusten du sistema globala oreka egoera batera hurbiltzen ari dela, nahiz eta desberdintasun estrukturalak mantendu. Ekonofisikaren ikuspegia baliagarria izan daiteke politika eta estrategia iraunkorrak garatzeko, baliabideen banaketa justuagoa sustatzeko eta klima aldaketari modu eraginkorrean aurre egiteko. Azalpenak Zientzia Kaieran.

Fitopatologia

Amaia Ortiz Barredo fitopatologoak landareen gaixotasunak eta izurriteak aztertzen ditu, haien osasuna zaindu eta nekazaritzan kalteak prebenitzeko. Klima aldaketak izurriteak ugaritu ditu, eta berak estrategia jasangarriak garatzen ditu intsektu eta patogenoak kontrolatzeko. Fitosanitarioak zorrotz kontrolatzen ditu, eta adimen artifiziala aplikatzen du laboreen jarraipena egiteko. Patataren historia ere ikertu du Araban, eta agriboltaikarekin lotutako proiektuetan ari da. Bere helburua da elikadura-sistema iraunkorragoa sortzea, bertako ekoizpena sustatuz eta produktu kimikoen beharra murriztuz. 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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Una guía turística para visitar Saturno y alrededores.

Los vídeos ‘¿Y sí…?´ se plantean cuestiones ficticias pero que nos permiten aprender mucho sobre el mundo en el que vivimos. Se han emitido en el programa de divulgación científica de Televisión Española Órbita Laika, y producido en colaboración con la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco.

Ficha técnica: Idea: José Antonio Pérez Ledo

Producción ejecutiva: Blanca Baena

Dirección: Aitor Gutierrez

Guion: Manuel Martinez March

Grafismo: Cristina Serrano

Música: Israel Santamaría

Producción: Olatz Vitorica

Locución: José Antonio Pérez Ledo

El artículo ¿Y si viajáramos a Saturno? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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

Sistema immunearen eta osasun mentalaren arteko harremana liluragarria da. Immune signals affect neural circuits involved in schizophrenia, José Ramón Pinedaren eskutik

Konputazio kuantikoa topologiko egiten da sendoagoa izateko. Towards a fully functional topological quantum computer

Eta mundua hautematen duzun modua, fisikoki, arnasa hartzeko moduaren araberakoa balitz? Your pupils change size as you breathe, Martin Schaefer.

Grafenozko bi geruza gainjarrita baina angelu magiko izeneko angelu txiki bat biratuta, supereroale bihurtzen dira. Eta zer gertatzen da bi jarri ordez hainbat jartzen baditugu? DIPCko jendeak erantzuna ikertu du. Superconductivity in twisted graphene multilayers

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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Un estudio, en el que ha participado Iñigo Olalde, investigador Ramón y Cajal e Ikerbasque Research Fellow en el grupo BIOMICs de la Universidad del País Vasco, ha analizado el ADN antiguo de 435 individuos de sitios arqueológicos en toda Eurasia entre 6.400 y 2.000 a. C. Este trabajo proporciona nuevos datos que nos acercan a la respuesta a una pregunta de 200 años de antigüedad: ¿Dónde se encuentra el origen de la familia de lenguas indoeuropeas? Según se demuestra en la investigación, una población del Cáucaso y el Bajo Volga, recientemente reconocida, puede conectarse con todas las poblaciones de habla indoeuropea.

Las lenguas indoeuropeas, que suman más de 400 e incluyen grupos importantes como el germánico, el romance, el eslavo, el indoiraní y el celta, son habladas por casi la mitad de la población mundial actual. Originadas de la lengua protoindoeuropea, los historiadores y lingüistas han estado investigando sus orígenes y difusión desde el siglo XIX, ya que todavía existe una brecha de conocimiento en ese campo.

Tumba de la cultura Yamnaya. Fuente: Wikimedia Commons

Estudios genéticos anteriores habían demostrado que la cultura Yamnaya (3.300-2.600 a. C.), de las estepas póntico-caspias al norte de los mares Negro y Caspio, se expandió tanto a Europa como a Asia central a partir de aproximadamente 3.100 a. C., lo que explica la aparición de ‘ascendencia esteparia’ en las poblaciones humanas en toda Eurasia entre 3.100 y 1.500 a. C. Esas migraciones desde las estepas tuvieron el mayor efecto sobre los genomas humanos europeos que cualquier otro evento demográfico en los últimos 5.000 años y son ampliamente consideradas como el probable vector de la difusión de las lenguas indoeuropeas.

La única rama de las lenguas indoeuropeas que no había mostrado ninguna ascendencia esteparia anteriormente era la anatolia, incluido el hitita, probablemente la rama más antigua en separarse, preservando de manera única arcaísmos lingüísticos que se perdieron en todas las demás ramas de dichas lenguas. Estudios anteriores no habían encontrado ascendencia esteparia entre los hititas porque, según sostiene el nuevo artículo, las lenguas anatolias descendían de una lengua hablada por un grupo que no había sido descrito adecuadamente, una población eneolítica fechada entre 4.500 y 3.500 a. C. en las estepas entre las montañas del Cáucaso Norte y el bajo Volga. Cuando se utiliza como fuente la genética de esa población del Cáucaso-Bajo Volga recientemente reconocida, al menos cinco individuos en Anatolia fechados antes o durante la era hitita muestran ascendencia con esa zona.

El nuevo estudio muestra que la población Yamnaya obtuvo aproximadamente el 80 % de su ascendencia del grupo Cáucaso-Bajo Volga, que también proporcionó al menos una décima parte de la ascendencia de los habitantes de Anatolia central de la Edad del Bronce, hablantes de hitita. Por lo tanto, el grupo Cáucaso-Bajo Volga puede conectarse con todas las poblaciones de habla indoanatolia y es el mejor candidato como origen de la población que hablaba indoanatolia, el antepasado tanto del hitita como de todas las lenguas indoeuropeas posteriores, en el Cáucaso Norte y la región del Bajo Volga entre 4.400 a. C. y 4.000 a. C.

Referencia:

Lazaridis, I., Patterson, N., Anthony, D. et al. (2025) The genetic origin of the Indo-Europeans. Nature doi:  10.1038/s41586-024-08531-5

 

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo El origen genético de la familia de lenguas indoeuropeas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Maddi Astigarraga

Kiñu gaurkoan gure mahaietan ohikoa den baina historia sakona duen elikagai bati begira geratu da: arroza. Lur oso hezeetan hazten den landare honek fruitu berezia ematen du, munduko populazioaren erdia baino gehiago elikatzeko gai dena.

Arrozaren historia milaka urtetakoa da, Txinan etxekotu zenetik kontinente-kontinentez hedatu baita, kultura askoren elikaduraren oinarrizko zutabe bihurtuz. Etxekotze-prozesu honek aldaketak ekarri ditu arrozaren genoman, batez ere materia ilun gisa ezagutzen den geneez kanpoko osagaietan. Aldaketa horiek eragina izan dute arroza landatzeko eta elikatzeko desiragarri bihurtu duten ezaugarrietan

Zereal honen ekoizpena, ordea, ez da erraza, eta landaketa-eremuak batzuetan osasun-arriskuak ere ekar ditzake, eltxoen hazkuntza-gune aproposak direlako. Kiñuk arrozari buruzko hainbat datu interesgarri ekarri dizkigu oraingoan.

Hilero, azkenengo ostiralean, Kiñuk bisitatuko du Zientzia Kaiera bloga. Kiñuren begirada gure triku txikiaren tartea izango da eta haren eskutik gure egileek argitaratu duten gai zientifikoren bati buruzko daturik bitxienak ekarriko dizkigu fin.

Egileaz:

Maddi Astigarraga Bergara (IG: @xomorro_) Biomedikuntzan graduatua, UPV/EHUko Ilustrazio Zientifikoko masterra egin du eta ilustratzailea da.

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Febrero es el mes en el que todas las científicas intentamos visibilizar nuestro trabajo dentro de la celebración del «11F, Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia» buscando cumplir con el mismo objetivo: generar vocaciones entre las niñas y las chicas más jóvenes para que se planteen su futuro como científicas, normalizando la presencia femenina en carreras históricamente tan masculinizadas como la Geología.

La manera más generalizada para conseguir este objetivo es que las científicas visitemos los centros educativos para realizar charlas, conferencias y presentaciones ante el alumnado contando los problemas a los que se enfrentaron las pioneras de nuestras disciplinas, comparando sus vicisitudes con las barreras que tuvimos, y aún tenemos, que superar nosotras en nuestra carrera.

Esta fórmula, eficaz gracias a la cercanía que fomenta entre las niñas y las profesionales, puede convertirse en contraproducente. Al final, las jóvenes reciben la visita de muchas científicas de disciplinas diferentes, contando vivencias muy diversas en un corto periodo de tiempo, lo que les impide procesar toda la información y recordar con detalle todo lo que les hemos contado. Así que, para no ser una anécdota más entre recuerdos infantiles, debemos buscar una manera de destacar y llamar la atención de nuestro público objetivo.

Póster promocional de Mi Primer Geolodía Granada 2025, celebrado en Diezma el sábado 22 de febrero.

Así es como nació «Mary Anning visita Mi Primer Geolodía Granada». Ya os hablé el año pasado de «Mi Primer Geolodía«, una iniciativa de la comisión Mujeres y Geología de la Sociedad Geológica de España que consiste en talleres interactivos, charlas, excursiones y actividades lúdicas para que las niñas y niños conozcan la Geología de manera amena y divertida. Pues dentro de las actividades programadas en Granada se encuentra una pequeña obra de teatro sobre la vida y los descubrimientos de Mary Anning, una de las pioneras de la Paleontología.

Foto de grupo tras una de las representaciones de la obra «Mary Anning visita Mi Primer Geolodía Granada» realizada en el hall del ayuntamiento de Diezma. De izquierda a derecha: Josefina Sánchez (Mary Anning adulta), Lucía Moreno (Mary Anning niña), Ana Ruiz (presidenta de la Sociedad Geológica de España y coordinadora de Mi Primer Geolodía Granada), Emilia Troncoso (alcaldesa de Diezma) y Blanca Martínez (paleontóloga actual).

En esta obra, Mary Anning, nacida hace 226 años en Lyme Regis, Inglaterra (si queréis conocerla mejor, podéis hacerlo aquí o aquí), viaja en el tiempo y en el espacio hasta la Granada de hoy en día para visitar los talleres de Mi Primer Geolodía, que este año se han realizado en Diezma, descubriendo cómo ha avanzado el conocimiento geológico en estos dos siglos. Aquí se encuentra con una paleontóloga que la reconoce y empiezan a entablar una conversación. De esta forma, Mary hace un pequeño repaso de su vida, recordando que desde niña tuvo que ganarse la vida recolectando y vendiendo fósiles a los grandes naturalistas de la época, que pusieron en duda sus descubrimientos paleontológicos por el simple hecho de ser una mujer sin estudios. Pero la paleontóloga actual no pierde la oportunidad de poner en relieve sus hallazgos científicos, realizando explicaciones sobre algunos de los descubrimientos de Mary, como el ictiosaurio o el plesiosaurio, hasta el punto de que, hoy en día, se la reconoce como la madre de la Paleontología gracias a los avances que propiciaron en esta ciencia sus estudios sobre diversos grupos fósiles, como los ammonites. Incluso, se menciona que los descubrimientos de Mary plantearon las bases de la teoría de la evolución de las especies de Darwin (con la intercesión de Lyell, en realidad).

Como os podéis imaginar, la obra de teatro tiene un mensaje muy potente, resaltando no solo cómo ha cambiado el conocimiento geológico en los últimos doscientos años, si no también poniendo en evidencia las barreras que tuvieron que superar las mujeres que nos precedieron, remarcando que, por desgracia, algunos de estos problemas aún siguen vigentes. Pero lo hace en un tono distendido y cómico para alcanzar al público infantil, al que también se le ofrecen explicaciones científicas muy rigurosas en un lenguaje sencillo adaptado a sus edades. Así, en los ojos infantiles que observan la representación se dibujan destellos de curiosidad y admiración, mientras que en muchos ojos adultos asoman lágrimas sinceras.

Y esta metodología docente, funciona. En otros talleres de Mi Primer Geolodía, se volvía a nombrar a Mary Anning. Cuando las monitoras preguntaban a las niñas y niños si la conocían, quienes habían visto la obra de teatro siempre daban la misma respuesta: «Claro, es la madre de la Paleontología y descubrió el ictiosaurio». La primera fase de nuestro trabajo ya está hecha, hemos sembrado la semilla de la curiosidad en las nuevas generaciones, ahora solo nos falta seguir regándola los próximos años, dando a conocer a otras pioneras geólogas y visibilizando el trabajo de las actuales, mientras les descubrimos más curiosidades geológicas con las que puedan entender los paisajes que les rodea. ¿Hemos creado vocaciones científicas entre las niñas? Quizás nunca lo sepamos. Pero seguro que jamás se olvidarán de esas geólogas que hicieron una obra de teatro sobre la madre de la Paleontología en su pueblo.

Agradecimientos:

La obra de teatro «Mary Anning visita Mi Primer Geolodía Granada» ha salido de las prodigiosas mentes de Ana Constán y Ana Ruiz Constán (madre e hija, porque de casta le viene al galgo), que han escrito el guion, elaborado el vestuario de las protagonistas y preparado la puesta en escena. Además, no habría sido posible representarla sin el trabajo y dedicación de Lucía Moreno, nuestra Mary Anning niña, joven artista aficionada al teatro y la interpretación, y de Josefina «Fini» Sánchez, que cambió su acento cordobés por uno puramente británico para meterse en su papel de Mary Anning adulta. Y no quiero olvidarme de María Druet, nuestra roca en la primera representación, y de Manuela Chamizo y Raquel Martín, las reporteras gráficas que se emocionaron al ver la actuación. ¡Qué aburrida sería mi vida sin vosotras, chicas!

La representación de la obra de teatro «Mary Anning visita Mi Primer Geolodía Granada» se retransmitió en directo por la cuenta oficial de Instagram de la Sociedad Geológica de España. Puede verse aquí.

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

El artículo Teatro y Geología, un buen tándem para visibilizar pioneras se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Oihane Saez Murgiondo, Hegoi Manzano eta Josu Martinez-Perdiguero

Mundu mailako desparekotasunak, energia kontsumoa eta CO2 isuriak gizateriak aurre egin beharreko erronka konplexuen alderdi lotuak dira. Gai hauek konplexutasun handikoak dira eta, aldi berean, lotura estua dute elkarren artean. Ekonofisikaren ikuspegitik, fisika eta matematikaren printzipioak arazo ekonomiko eta finantzarioetara aplikatzen dituen eremu berritzaile batetik, gai hauen inguruko ikuspegi paregabeak lortzen ditugu. Ikuspegi honek aukera ematen digu gure gizarte global konplexua bezalako sistemak modu integratuan ulertzeko, mekanika estatistikoa eta termodinamika erabiliz. Hala, ikerketa ekonomiko eta ingurumeneko tradizionalen ikuspegi freskoa eskainiz, arazo hauei aurre egiteko modu berriak eskaintzen ditugu.

Ekonofisikak, analisi-esparru erakargarria eskaintzen du herrialdeen artean aberastasuna, energia kontsumoa eta ingurumen inpaktua nola banatzen diren aztertzeko. Hain zuzen ere, herrialde aberatsek energia gehiago kontsumitzeko eta, ondorioz, karbono dioxido gehiago isurtzeko gaitasuna dute. Honek ez du bakarrik baliabideetarako sarbidearen desparekotasuna azpimarratzen, baizik eta klima aldaketaren inpaktu desberdinen zama ere agerian uzten du. Bestalde, energia eskuratzeko aukera mugatua duten herrialde txiroagoek, arazoari ekarpen handirik egin gabe, ingurumenaren degradazioaren zama jasan behar dute. Desberdintasun global hau energia kontsumoaren eta CO2 isurien bidez agerian geratzen da, eta, ondorioz, gure planetaren etorkizun iraunkorraren ikuspegian eragin handia du.

Irudia: energia kontsumoaren, CO2 isurien eta mundu mailako desberdintasunaren arteko harremana ekonofisikaren ikuspegitik aztertzeak gure munduaren irudi konplexua erakusten du. (Argazkia: TheDigitalArtist – pixabay lizentziapean. Iturria: Pixabay.com)

Energia kontsumoa eta CO2 isuriak, beraz, benetan desparekotasunaren adierazle izan daitezke. Ekonofisikaren metodologiak erabiliz, faktore hauen banaketa-ereduak aztertu ditugu, baliabide mugatuak dituen entitate mugatu gisa sistema globala tratatuz. Gure azterketak erakusten duenez, termodinamikaren ikuspegitik gure sistema globala oreka egoera batera hurbiltzen ari dela, 2019an CO2 isurien Gini koefizientearen inguruan 0.508 batekin. Hau da, azken 30 urteetan mundu mailako desberdintasuna nabarmen murriztu arren, joerak 0.5eko Gini koefiziente idealarantz jotze asintotikoa adierazten du. Hau entropia maximizazioak adierazten duen moduan gertatzen da, kanpo-harrikadak handirik gabe, aldaketak zaildu egingo direla esan nahi duena.

Hala ere, garrantzitsua da ohartaraztea aurkikuntza honek ekonomia sistemak termodinamikari aplikatutako printzipioekin bat datorrela, non entropiaren maximizazioak oreka egoerarantz joateko joera naturala adierazten duen. Baina, egoera hau lortzeak ez du baliabideen banaketa ideala edo bidezkoa adierazten. Aitzitik, sistemaren inertzia existitzen diren desberdintasunak mantendu ditzakeela islatzen du, nabarmenki indar handiek eraginda ez bada. Horrek esan nahi du aldaketarako borondate politikoa eta gizartearen mobilizazioa beharrezkoak direla egungo joerak aldatzeko.

Energia kontsumoaren, CO2 isurien eta mundu mailako desberdintasunaren arteko harremana ekonofisikaren ikuspegitik aztertzeak gure munduaren irudi konplexua erakusten du. Ez du soilik gure aurrean dauden erronkei buruzko ulermena sakontzen, baizik eta ekonomiko, ingurumeneko eta sozial sistemak elkarrekin lotuta daudela ere adierazten du. Aurrera egin ahala, ekonofisikak eskainitako ikuspegiak gure politikak eta estrategiak gai hauetan modu osagarrian jorratzeko gidatu ditzake. Izan ere, ekonofisika tresna erabilgarria da etorkizun iraunkor eta bidezkoagoa eraikitzeko, desberdintasunak murriztu eta klima aldaketari aurre egiteko estrategiak garatzeko.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 46
• Artikuluaren izena: Desparekotasun globala, energiaren kontsumoa eta CO2-emisioak ekonofisikaren ikuspuntutik
• Laburpena: Desparekotasun globalaren, energia-kontsumoaren eta CO2-emisioen arteko harremana aztertu dugu ekonofisikaren ikuspegitik. Herrialde aberatsenek energia gehiago kontsumitzeko eta karbono gehiago isurtzeko joera dute; herrialde txiroenek, berriz, energia eskuratzeko aukera mugatua dute eta klima-aldaketaren ondorio negatiboen zama nagusia jasaten dute. Hori dela eta, energia-kontsumoa eta CO2-emisioak desparekotasunaren adierazle gisa erabil daitezke. Azken 30 urteetako desparekotasun-maila jaisteaz gain, sisteman oreka termodinamikoranzko erlaxazio asintotiko bat ikusten dugu, 0,5eko Gini koefizientearen baliorantz. Prozesu horretaz gain, analisian argi ikusten da COVID-19aren pandemiaren eragina: perturbazio bat ageri baita desparekotasunean. Faktore ekonomiko, sozial, politiko edo teknologikoek bultzatzen dute dinamika, baina, gure ustez, ekonofisikak eskaintzen duen analisiak emaitza onak ematen ditu; ekarpen guztiak batuz, egoera globalaren ikuspegi berri bat sortzen du.
• Egileak: Oihane Saez Murgiondo, Hegoi Manzano eta Josu Martinez-Perdiguero
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 43-55
• DOI: 10.1387/ekaia.24625

Egileez:

Oihane Saez Murgiondo, Hegoi Manzano eta Josu Martinez-Perdiguero UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Fisika Saileko ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Además del incuestionable valor de las investigaciones que desarrolló, Marília Peixoto rompió con valentía un discurso virulento y arraigado que desalentaba a las mujeres a dedicarse a determinadas áreas del conocimiento y a determinadas actividades laborales, discurso normalmente basado en la idea de la existencia de una relación inequívoca entre los atributos biológicos de género, en la que lo femenino se limita al ejercicio de las funciones domésticas y a un número muy reducido de profesiones, generalmente de menor prestigio social y remuneración. Al convertirse en una profesional de referencia en un área considerada, hasta entonces, como exclusivamente masculina, la matemática Marília Peixoto abre un precedente de dignidad para todas las mujeres brasileñas, que aún permanecen en la lucha por la igualdad en el campo de los estudios formales y del trabajo.

Las anteriores palabras son de la política y profesora universitaria brasileña Dorinha Seabra Rezende quien, en 2020, presentó una resolución para dar el nombre de Marília Chaves Peixoto al Pleno 13 del Anexo II de la Cámara de Diputados de su país.

Marília Chaves Peixoto. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Deseando estudiar matemáticas

Marília Chaves nació el 24 de febrero de 1921 en Sant’Ana do Livramento, ciudad situada al sudoeste de Río Grande del Sur, en Brasil. Era la mayor de los tres hijos (Lúcia nació en 1924 y Livio en 1926) de Tullio de Saboia Chaves (profesor de la Facultad de Medicina Quirúrgica de Río de Janeiro) y Zillah da Costa Magalhães.

Gracias al apoyo de sus padres, pudo asistir a un colegio de Santana do Livramento, donde las chicas no podían estudiar de manera oficial. Como estudiante privada, pudo hacer los exámenes con los chicos.

Posteriormente pasó al menos un año en el Colégio Andrews, fundado por Isabella Robinson Andrews en 1918. En este centro se ofrecía una educación laica a niñas y niños, algo inusual en esa época en Brasil. Esta institución tenía entonces unos 1500 estudiantes de todos los niveles; los preparaban, tanto a niñas como a niños, para ingresar a las escuelas de Medicina, Derecho e Ingeniería.

Marília deseaba estudiar matemáticas y se preparaba para ingresar en la Escuela Nacional de Ingeniería de la Universidad de Brasil en Río de Janeiro: en 1939 obtuvo el tercer lugar entre los 73 estudiantes que consiguieron inscribirse. Las mujeres que lograron un puesto no llegaban al 7 % del total; no era muy común contar con alumnas en las escuelas de ingeniería de esa época.

Compartió aula con Maurício Matos Peixoto y Leopoldo Nachbin; los tres siguieron cursos de matemáticas avanzadas ya que su intención no era seguir una carrera de ingeniería. En 1943, Marília Chaves se graduó en ingeniería civil.

El 6 de septiembre de 1946, Marília y Maurício Matos Peixoto se casaron en Río de Janeiro. El matrimonio tuvo dos hijos, Marta (1949) y Ricardo (1953).

Impartiendo docencia e investigando en sistemas dinámicos

Marília presentó su tesis en 1949; fue aceptada para un doctorado en matemáticas, convirtiendo a Chaves Peixoto en la primera mujer brasileña en obtener un doctorado en esta materia. Y gracias a ello obtuvo la Cátedra de la Escuela Nacional de Ingeniería, donde enseñó cálculo diferencial e integral.

El 1 de julio de 1951 fue elegida miembro asociada de la Academia Brasileña de Ciencias, convirtiéndose en la primera mujer brasileña en ser elegida miembro de esta institución. Antes que ella, Marie Curie había sido elegida miembro asociada extranjera de esta Academia en 1926.

En 1955 publicó el manual Cálculo vetorial dirigido a estudiantes de ingeniería. Tres años después de la muerte de Marília, el libro fue reeditado con un prefacio de Maurício Peixoto en el que escribía, entre otros comentarios:

Claro, metódico, objetivo y bien elaborado, es un buen reflejo de sus cualidades didácticas y su ejemplar dedicación a la docencia.

Marília Peixoto impartiendo docencia, 1952. Fuente: XIII SNHM.

 

Marília y su marido trabajaron juntos en la estabilidad estructural de los sistemas dinámicos; ella realizó una contribución sustancial para demostrar el teorema de Peixoto que proporciona la caracterización de sistemas estructuralmente estables en variedades bidimensionales. En 1959, Marília y Maurício Peixoto publicaron el artículo conjunto Structural Stability in the plane with enlarged boundary conditions. Este fue uno de los tres artículos (los otros dos fueron publicados por Maurício en solitario) sobre esta materia que ayudaron a enunciar el hoy conocido como el teorema de Peixoto en un artículo publicado en 1962. El matemático señalaba:

Me gustaría señalar que este trabajo sobre estabilidad estructural se llevó a cabo básicamente en varios artículos que se mencionan a continuación, uno de los cuales fue en colaboración con mi primera esposa Marília, quien no vivió para ver el final de esta aventura. Sin embargo, su influencia fue grande en aquellos días dorados, decisivos y ya lejanos, en el otoño de 1957 en Princeton.

Honores póstumos

Marília Chaves Peixoto falleció el 5 de enero de 1961 debido a problemas cardiacos. Ese mismo año la especialista en educación matemática Maria Laura Mozinho impartió una conferencia en la Academia Brasileña de Ciencias en la que dijo:

Al ver a aquella muchacha tranquila, de ojos muy grandes y expresivos, fue necesario que alguien nos susurrara que era una destacada profesora de Cálculo y Mecánica de la Escuela Nacional de Ingeniería, enérgica y, a la vez, generosa, además de tener una inteligencia aguda que se volcaba a la investigación matemática.

Una calle en su ciudad natal de Sant’Ana do Livramento se llama Rua Marília Chaves Peixoto.

Maurício Peixoto ayudó a fundar en 1971 la Escuela Municipal Marília Chaves Peixoto en la región de Controes de Petrópolis, una región rural donde el padre de Marília tenía una finca que cedió para fundar este centro de enseñanza. Fue una iniciativa muy aplaudida, ya que muchos de los residentes locales eran analfabetos y la escuela más cercana estaba a unos 10 kilómetros de distancia. Durante casi 40 años, más de trescientos estudiantes asistieron a la escuela primaria. En 1969, Maurício Peixoto recibió el Prêmio Moinho Santista de la Fundación Bunge por el teorema que lleva su nombre y que tanto debía a Marília. Peixoto utilizó el dinero del premio para financiar esta escuela.

Referencias

• John J. O’Connor and Edmund F. Robertson, Marília de Magalhães Chaves Peixoto, MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews
• Circe Mary Silva da Silva, Marília Chaves Peixoto. Uma matemática brasileira à sombra, XIII SNHM, 150-170, agosto 2019
• Marília Chaves Peixoto, Wikipedia

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y editora de Mujeres con Ciencia

El artículo Marília Chaves Peixoto, especialista en sistemas dinámicos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Blanca Martínez

Meteoritoak kometa eta asteroide zatiak dira, eta Lurreko atmosfera zeharkatzea lortzen dute suntsitu gabe eta gure planetaren gainazalera erortzen dira. Prozesu hori guk uste baino ohikoagoa da; izan ere, horietako milaka bisitari estralurtar iristen dira Lurrera urtero, gehienak oso txikiak. Hori dela eta, ez dugu horien berri izaten, nahiz eta baten batek nahiko tamaina handia lortzen duen, eta zenbait kalte material eragin ditzakeen eremu jendetsuetan eroriz gero.

Hala ere, meteorito hitza entzuten dugunean, burura datorkiguna etsai erraldoi eta gupidagabea da, Lurrera hurbiltzen dena kaosa eta suntsipena ereiteko. Irudi hori historiako meteorito inpaktu ospetsuenak eragindako gertakarien ondorioz markatuta geratu zaigu, duela 66 milioi urte inguru gertatutakoa, 10 km baino gehiagoko diametroa zuen gorputz estralurtar bat egungo Mexikoko Golkoan erori zenean eta Lurraren historiako azken desagertze masibo handia eragin zuenean. Bertan, planetako espezieen % 75 desagertu ziren, hegaztiak ez diren dinosauroak barne. Eta istorio bera errepikatzeko beldur hori herri kulturaren parte izatera iritsi da zientzia fikziozko film ugariren bidez, hala nola Deep Impact, edo beldurrezko eleberrien bidez, hala nola H. P. Lovecraften El color surgido del espacio.

1. irudia: Hobako meteoritoa, Namibian aurkitua. Argazkia: Patrick Giraud / Wikimedia Commons

Baina Lurraren historia geologikoari begiratzen badiogu, meteorito inpaktuak ez dira beti hain katastrofikoak izan, guztiz kontrakoa baizik. Eta hori egiaztatzeko, gure jatorrira bidaiatuko dugu… planeta gisa.

Lurra duela 4567 milioi urte sortu zen planetesimalen akrezioari esker. Prozesu horretan, diametro kilometrikoko hainbat objektu solidok (planetesimalak) talka egin zuten. Objektu horiek protoizar baten inguruan orbitatzen zuen hauts eta gas laino batean sakabanaturik zeuden, eta protoizar hori azkenean gure Eguzki bihurtu zen. Planetesimalen zenbait milioi urteko talkaren ondoren, duela 4538 milioi urte, Proto‑Lurra sortuta genuen. Bola erdi-solido handi bat zen, labazko ozeano batez estalia, talkek sortutako bero handiaren ondorioz.

2. irudia: Lur primitiboaren itxura birsortzea, duela 4.000 milioi urte inguru, partzialki galdatutako azalera batean meteoritoak erori zirela erakutsiz. (Irudia: Simone Marchi & Dan Durda / Southwest Research Institute)

Gure planeta sortu berria hozten eta gaur egun gure inguruan ikusten dugunaren antz handiagoa hartzen hasia zen bitartean, ez zen meteorito gehiago erortzetik salbu egon. Zehazki, jaurtigai estralurtarren benetako erasoa jasan zuen, bi aldi jakinetan: duela 4400 eta 4100 milioi urte artean, Bonbardaketa Goiztiar Handia izenekoan, eta duela 4100 eta 3900 milioi urte artean, Bonbardaketa Berantiar Handian.

Lur primitibo hori bonbardatu zuten meteoritoak hainbat motatakoak ziren: aerolitoak edo kondritak, sideritoak, litosideritoak eta asteroide karbonazeo zatiak. Eta horiek dira, gaur egun, gure planetan bizia egotearen errudunak, haren osagai nagusiak ekarri baitzituzten, elementu kimikoak, hala nola burdina (Fe), nikela (Ni), silizioa (Si), oxigenoa (O), karbonoa (C) edo hidrogenoa (H); eta horietako batzuk konbinatu egin ziren molekula garrantzitsuak sortzeko, besteak beste, karbono dioxidoa (CO2), ura (H2O) eta ozonoa (O3). Horiek gabe, gure planetaren eboluzio geologikoa ez zen horrela gertatuko. Horri esker, orain eroso irakurtzen ari zareten testu hau idazten ari naiz.

Oraindik ez bazaituztet konbentzitu gure planetaren historia geologikoan gertatutako meteorito inpaktuak ez direla kaltegarriak izan, baizik eta onuragarriak gizakiarentzat, jakin ezazue dinosauroak duela 66 milioi urte desagertu izan ez balira, ugaztunek ez zuketela eboluzionatuko gizakia sortu arte, milioika urte geroago. Beraz, espazioan sortutako kankailu horrek mesede handia egin zigun. Gainera, meteoritoak gorputz estralurtarren zatiak dira, eta jatorrizko Lurra nolakoa izan behar zen zuzenean ezagutzeko aukera ematen digute. Gainera, siderito bat eskuetan izatea, batez ere burdinaz eta nikelez osatutakoa, gure planetaren nukleoa ukitzeko modurik antzekoena da.

Gau izartsu batean zerura begiratu eta izar iheskor bat ikusten duzuenean, ez dut nahi desio bat pentsatzea, baizik eta gogoan izatea meteoritoek jarri zituztela gure planetako zein ezagutzen dugun bizitzako lehen adreiluak. Eta bai, baliteke egunen batean berriro beste bat erortzea, gizakiaren aroarekin amaitzeko bezain handia, baina ez daukagu horren ziurtasunik.

Egileaz:

Blanca María Martínez (@BlancaMG4) Geologian doktorea da, Aranzadi Zientzia Elkarteko ikertzailea eta UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Geologia Saileko laguntzailea.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2024ko azaroaren 21ean: ¿Y si cae un meteorito?

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Los cálculos cuánticos son estimaciones sofisticadas, pero en 1931 Hans Bethe intuyó con precisión cómo se comportaría una cadena de partículas, una intuición que tuvo enormes consecuencias.

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

Hans Bethe fue pionero en un método que, cuando las estrellas se alinean, permite a los físicos comprender perfectamente el comportamiento colectivo de cualquier número de partículas cuánticas. Ilustración: Señor Salme para Quanta Magazine

En 1928, los físicos cuánticos parecían estar a punto de desentrañar los secretos finales de la materia. El investigador alemán Walter Gordon había aplicado la emergente teoría de la mecánica cuántica al átomo de hidrógeno, el átomo más simple del universo, y había descubierto exactamente cómo se comportaba. Parecía seguro que el dominio de todos los átomos vendría detrás.

No fue así. Cuando las partículas cuánticas se influyen entre sí, sus posibilidades se entrelazan de tal manera que superan la capacidad de los físicos para predecir su futuro. En la búsqueda de respuestas precisas, el electrón solitario del átomo de hidrógeno marcó el inicio y el final del camino; incluso los dos electrones del átomo de helio condenaron al fracaso a planteamientos tan exactos como el de Gordon. Es una limitación con la que los físicos todavía lidian hoy. Casi todas las predicciones cuánticas son un poco aproximadas.

Sin embargo, tres años después del triunfo de Gordon, su compatriota Hans Bethe había encontrado una sorprendente manera de resolver este problema. El ansatz de Bethe, que en alemán significa “punto de partida”, resultó ser capaz de captar perfectamente el comportamiento de cualquier cantidad de partículas cuánticas, desde un solo electrón hasta los innumerables electrones de una capa de hielo. Sin embargo, este extraordinario poder tiene sus propias limitaciones, que llevaría décadas comprender.

El ansatz de Bethe ha cautivado a generaciones de investigadores. Richard Feynman, el legendario físico teórico, lo estaba estudiando cuando murió en la década de 1980. Hoy en día, son pocas las áreas de la física que no se han visto afectadas por la casi centenaria idea de Bethe.

“Su importancia ha seguido creciendo hasta el día de hoy”, explica Charlotte Kristjansen, profesora del Instituto Niels Bohr de Copenhague.

Imanes en una cadena

A principios de la década de 1930, Bethe intentaba utilizar la mecánica cuántica para comprender cómo se magnetiza el hierro. Pero un trozo de metal tiene muchas más partículas que un átomo de hidrógeno, por lo que no había forma de utilizar herramientas cuánticas estándar para comprender exactamente el imán. Necesitaba una forma de abordar un sistema cuántico mucho más complicado.

Bethe empleó un modelo simplificado de imán, conocido como cadena de espín: una única línea de átomos, cada uno apuntando hacia arriba o hacia abajo como su propio imán diminuto. Si todos los polos norte apuntaran hacia arriba, por ejemplo, la cadena se magnetizaría. Su reto era calcular la energía necesaria para hacer girar los átomos hasta esa posición. En principio, para ello era necesario llevar un registro de cada átomo, una tarea hercúlea que parecía necesitar aproximaciones, atajos que simplifican el cálculo pero introducen imprecisiones.

La cadena de espín se basó en el trabajo pionero de Felix Bloch de 1930. Bloch había dejado de lado los átomos individuales y sus numerosas interacciones y, en cambio, se centró en el movimiento colectivo que surgía de esas interacciones.

En una cadena de espín, ese movimiento son ondas como las que se ven en los estadios. Si se da la vuelta a un átomo, éste dará la vuelta a sus vecinos, que a su vez darán la vuelta a sus vecinos, y así sucesivamente. Estas ondas siguen siendo extremadamente complicadas: cuando dos ondas recorren el mismo tramo de partículas, cualquier partícula puede dar la vuelta a cualquier otra partícula, lo que da lugar a un caos. La teoría de Bloch prohibía este desorden. Supuso que cada átomo sólo podía dar la vuelta a su vecino inmediato. Luego supuso que, como consecuencia, las ondas resultantes siempre colisionarían suavemente, atravesándose unas a otras con una perturbación mínima. La suposición mantenía las cosas lo suficientemente ordenadas como para poder manejarlas.

Hans Bethe, un físico famoso por su meticulosidad, se basó en el trabajo de Bloch para desarrollar una forma de capturar a la perfección el comportamiento de ciertos sistemas cuánticos complejos. Foto: Los Alamos National Laboratory.

Su intuición casi resolvió el problema, pero pasó por alto un detalle matemático clave. “Si hubiera sido menos perezoso con las arcotangentes o los logaritmos, llamaríamos a esto el ansatz de Bloch”, asevera Jean-Sébastien Caux, profesor de la Universidad de Ámsterdam.

Bethe se dio cuenta de que había una segunda posibilidad para que dos ondas pudieran coexistir: podían atraerse entre sí de forma que viajarían juntas. Con esto, Bethe captó todo lo que la cadena de espín podía hacer. Teniendo en cuenta estos dos movimientos colectivos (choques suaves y viajes en pares), pudo calcular la energía exacta para cada posible disposición de la cadena.

Bethe había dado con una teoría cuántica perfecta, que funcionaba para cualquier número de partículas. Sin embargo, nunca la utilizó para explicar los imanes del mundo real. Funcionaba para cadenas, pero no para bloques de átomos, como él había imaginado. En cambio, demostraría su valor de otras maneras.

Las raíces de la perfección cuántica

Cuando Hitler ascendió al poder en los años siguientes, Bethe huyó de Alemania y llegó a los Estados Unidos, donde trabajó como líder del Proyecto Manhattan. Después de la guerra, continuó estudiando física, pero nunca regresó a su ansatz.

Serían otros los que descubrirían hasta qué punto podía funcionar el ansatz de Bethe. Funcionó para cadenas de espín con defectos e incluso para cadenas de partículas que se influyen entre sí de forma no magnética. Sin embargo, curiosamente, siguió fallando con los bloques de átomos del mundo real que originalmente habían motivado a Bethe. No fue hasta la década de 1960, cuando los teóricos lo aplicaron a delgadas láminas de hielo (otro sistema de innumerables partículas cuánticas), que descubrieron por qué.

Los investigadores, al enfriar el hielo a temperaturas inauditas, descubrieron un misterio: si el hielo perdía todo su calor, esperaban que sus moléculas se asentaran formando un cristal perfecto y único. En cambio, encontraron un extraño desorden, como si las moléculas pudieran acabar en diferentes disposiciones que variaban sutilmente de un experimento a otro.

Los teóricos se dieron cuenta de que las capas congeladas también contenían ondas que viajaban a lo largo de una línea. Cada capa formaba efectivamente un cristal perfecto de moléculas de H2O repetidas. Pero cada molécula podía adoptar una de seis configuraciones diferentes, como un píxel que puede ser rojo, verde, azul, amarillo, naranja o violeta. Cada vez que los experimentadores enfriaban el hielo, obtenían una imagen multicolor diferente. Pero había un método en la locura. Los teóricos descompusieron la imagen, comenzando por la parte superior, tomándola línea por línea. Trataron cada cadena de píxeles como un fotograma de una película. Y cuando reprodujeron la película, vieron ondas. Un píxel verde podía ondular la línea hacia la derecha, para dar un ejemplo demasiado simplista. Y cuando estas ondas chocaban, lo hacían suavemente, manteniendo su forma, exactamente como en la cadena de espín de Bethe.

De modo que con el ansatz de Bethe, los físicos podían calcular con precisión las probabilidades de medir esos patrones en un experimento. Era otra teoría cuántica perfecta.

Felix Bloch worked out much of the physics that would ultimately become known as the Bethe ansatz. Foto: Dominio público

Esta suavidad y esta geometría eran la base del poder del ansatz de Bethe, como argumentó el físico australiano Rodney Baxter a principios de los años 1970. Muchos sistemas conservan el momento y la energía, incluso durante colisiones violentas. Pero en las capas de hielo, la suavidad de las colisiones preservaba muchas más cantidades. El momento y la energía eran solo las primeras de una lista interminable de leyes de conservación, cada una basada en la anterior. Basándose en estas leyes, Baxter explicó qué problemas podía resolver el ansatz de Bethe. Si un sistema contenía ondas que chocaban suavemente en alguna cadena, ya sea momento a momento o línea a línea, la multitud de leyes de conservación lo domaría.

En estos casos, “se tiene una historia completa de la A a la Z. Se empieza desde lo microscópico y se deriva absolutamente todo”, explica Caux.

El último enigma de Feynman

Con esta comprensión más profunda, los físicos continuaron utilizando el ansatz de Bethe de nuevas maneras. Después de su muerte, una fotografía de la pizarra de Feynman capturó las palabras: “Lo que no puedo crear, no lo entiendo”, junto con una lista rotulada “para aprender”, que comienza con el ansatz de Bethe.

En sus últimos meses, Feynman había hablado de un “ambicioso sueño” de utilizar el ansatz de Bethe para comprender las colisiones entre partículas de alta energía, que los físicos predecían mediante aproximaciones complicadas. Señaló que dos protones a menudo pasan a toda velocidad uno al lado del otro como si fueran coches en carriles opuestos de una autopista. En lugar de hacer contacto directo, intercambian partículas de vida corta. Este intercambio los acerca o los aleja, pero no afecta significativamente a su alta velocidad. Los cambios importantes se producen momento a momento a lo largo de una línea, como en una cadena de espín.

El cáncer se llevó a Feynman antes de que pudiera desarrollar la idea. Pero otros acabaron uniendo las piezas del rompecabezas. Cuando Ludvig Faddeev, físico ruso y maestro del ansatz de Bethe, dio una charla en la Universidad de Stony Brook en 1994, escribió en la pizarra una fórmula extraída de uno de sus artículos anteriores. En ella se describía un sistema concreto cuyo comportamiento podía calcularse utilizando el ansatz de Bethe. Gregory Korchemsky, un físico de partículas que se encontraba entre el público, la reconoció inmediatamente de otro contexto. Los premios Nobel David Gross y Frank Wilczek habían utilizado la misma fórmula en la década de 1970 para describir las partículas energéticas que “abrían” un protón.

Trabajando juntos, Faddeev y Korchemsky descubrieron que, efectivamente, el ansatz de Bethe se aplicaba a las colisiones de partículas de alta energía, haciendo realidad el sueño de Feynman. Lo que Gross y Wilczek habían aproximado, ellos lo calcularon con exactitud. El ansatz de Bethe ha encontrado más usos desde entonces, como en modelos de juguete perfectos de la gravedad cuántica.

En un mundo de muchas partículas, los efectos de todo sobre todo lo demás a menudo superan a los teóricos. Sin embargo, la suposición de Bethe proporcionó a los físicos una forma de comprender por completo ciertos sistemas cuánticos. Durante el siglo siguiente, los físicos destilaron su idea en una receta que, cuando las estrellas se alinean, les permite predecir con precisión lo que de otro modo sería incognoscible. Y se han maravillado de cómo esas estrellas a veces se alinean, lo que permite predicciones perfectas sobre el hielo, los protones, los agujeros negros y más.

Los métodos de ansatz Bethe Ansatz aparecen en muchos lugares, comenta Pedro Vieira, profesor del Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo, Canadá. “Parece que la naturaleza aprecia las cosas bellas”.

 

El artículo original, How Hans Bethe Stumbled Upon Perfect Quantum Theories, se publicó el 12 de febrero de 2025 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo Cómo Hans Bethe se topó con las teorías cuánticas perfectas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ainara Sangroniz, Leire Sangroniz

Egunero pare bat aldiz erabiltzen dugu hortzetako pasta. Zuria, urdina, marraduna; menta-, limoi- edo marrubi-zaporekoa aurki ditzakegu. Aukera ugari daude eta sinplea dirudien arren zientzia asko dago produktu honen atzean.

Gizakiak aspalditik erabili izan du hortzetako pasta edo hautsa, baina aldatzen joan dira osagaiak mendeetan zehar. Egiptoarrek 3000-5000 K.A. artean hortzetako hautsa erabiltzen zuten dagoeneko, hau jasota dago Ebers Papiroan, Egiptoko medikuntza-gidan. Hauts hau idi-apatxa, mirra, arrautza-azalak eta apar-harria erabiliz prestatzen zuten. Hipokrates-ek (460 – 370 K.A.) ere hortzetako pasta erabiltzea gomendatzen zuen, arnasari usain gozoa ematen baitzion hortzak garbitzeaz gain. De Morbis Mulierum liburuan deskribatzen du pasta hiru saguren eta erbi baten buruak errez prestatu behar dela. Erromatarrek ere erretako sagu, erbi eta otso buruak, idi-apatxak, orein-adarrak, arrautza-oskola eta gatza, besteak beste, erabiltzen zituzten.

Irudia: gizakiak aspalditik erabili izan du hortzetako pasta edo hautsa, baina aldatzen joan dira osagaiak mendeetan zehar. (Argazkia: Bru-nO – pixabay lizentziapean. Iturria: Pixabay.com)

Industrializazioarekin, XVIII. mendean, hortzetako pastaren osagaiak aldatu ziren eta zabaldu egin zen erabilera. Osagaien artean honakoak aurki zitezkeen: adreilu-hautsa, azidoak, alunbrea eta apar-harria. Osagai hauek desegokiak ziren Pierre Fauchard-en arabera ‒odontologia garaikidearen aitatzat dena‒, enamela urratzen zutelako eta orban horiak sortzen zituztelako. Fauchardek errezeta berri bat proposatu zuen, ahoa garbitzeko onena gernu freskoa zela iradokiz.

Azken hamarkadetan aurrerakuntza nabariak egon dira; osagai berriak erabiltzen dira hortzak garbitzen dituztenak baina kaltetu gabe. Hortzetako pasten osagai nagusiak urratzaileak, surfaktanteak, zaporedun konposatuak, eta koloratzaileak dira, besteak beste. Horretaz gain, konposatu aktiboak dituzte, hau da, eragin terapeutikoa daukaten konposatuak.

Hortzetako pastaren osagaiak

Hortzetako pastaren osagai garrantzitsu bat urratzaileak dira. Osagai hauek orbanak ezabatu behar dituzte, baina hortzaren gainazala kaltetu gabe. Honela, urratzaileak aukeratzeko orduan kontuan izan behar da hortzen gogortasuna: urratzaileek hortza baino pixka bat bigunagoak izan behar dute. Hortzaren kanpoko geruza, enamela, geruza mehe eta gogorra da, eta nagusiki hidroxiapatitaz osatuta dago. Gogortasuna neurtzeko, Mohs eskala erabiltzen da: enamelak 5eko puntuazio dauka. Hortzetako pastan erabiltzen diren urratzaileek balio baxuagoak dituzte; esaterako, kaltzio karbonatoa erabiltzen da, 3 balioa daukana, edo sodio bikarbonatoa, 2.5ekoa. Konposatuaren arabera kontzentrazio desberdinak erabiltzen dira; adibidez, sodio bikarbonatoa hortzetako pastaren % 50 izan daiteke.

Beste osagai garrantzitsu bat surfaktanteak dira. Osagai hauek aparra sortzen dute eta konposatu hidrofobiko eta hidrofilikoen dispertsioa errazten dute. Tartean sodio lauril sulfatoa da gehienetan erabiltzen dena, eta polietilen glikola. Hain zuzen ere, sodio lauril sulfatoa da hortzak garbitu eta gero laranja-zukuak zapore txarra izatearen eragilea. Konposatu honek zapore gozoa antzematen duten dastamen-papiletan dauden errezeptoreak blokeatzen ditu.

Horretaz gain, hortzetako pastak zenbait gehigarri izaten ditu; esaterako, zaporedun konposatuak ‒gehienetan menta zaporea‒, edulkoratzaileak zaporea hobetzeko ‒oro har xilitola‒, eta koloratzaileak ‒gehienetan kolore zuria. Ura ere izaten dute neurri batean; disolbatzaile modura jokatzen du.

Konposatu aktiboei dagokienez, fluor konposatuak dira hortzetako pasten osagai garrantzitsu bat. Aipatu bezala, hortzen kanpoaldeko geruza gogorra enamela da. Bakterioek azido organiko bihurtzen dituzte ahoan gelditzen diren janari-hondarrak eta azido organikoek, beren aldetik, enamela eraso dezakete eta txantxarrak sortu. Ondorio hau ekiditeko, hortzetako pastei fluoruro konposatuak gehitzen zaizkie; adibidez, sodio fluoruroa edo estainu fluoruroa. Fluoruro-ioiek fluoro-apatita bihurtzen dute enamelean dagoen hidroxiapatita, eta hura erresistenteagoa da azidoekiko.

Merkatuan hortzak zuritzeko pastak aurki daitezke, eta haiek orbanak kentzeko konposatu eraginkorrak dituzte; esaterako, konposatu kimikoak edo urratzaileak. Helburu honekin zenbait kasutan hidrogeno peroxidoa gehitzen zaio pastari, baina ezegonkorra da, oso kontzentrazio baxuak erabiltzen dira eta baxua da haren eraginkortasuna.

Hortzetako pasta solidoa

Azkenaldian modan jarri dira hortzetako-pasta tabletak. Pilula itxura daukate eta aldean eraman daitezke edonon erabiltzeko. Baina ez dira batere merkeak, prezioa pasta arrunta baino 5-20 aldiz handiagoa da. Tableta lehor hauek, listuarekin nahastean, pasta bat osatzen dute. Haien konposizioa pasta arruntaren oso antzekoa da: urratzaileak dituzte orbanak ezabatzeko, surfaktanteak, aglutinatzailea formulazioa mantentzeko eta gozagarriak eta zaporedun konposatuak zapore ona izan dezaten.

Zenbait kasutan pilularen ia erdia azukrea da; xilitola, sorbitola edo manitola esaterako. Azukreen xedea bikoitza da: zaporea hobetzea eta osagaiak batera mantentzea pilulan, puskatu gabe. Azukre hauek surfaktante gisa ere jokatzen dute listuarekin nahastean.

Konposatu urratzaileak dira hortzetako pilulen beste osagai garrantzitsu bat; formulazioaren erdia izan daitezke. Erabiltzen diren konposatu urratzaileen artean kaltzio karbonatoa, sodio bikarbonatoa eta zelulosa eta bere deribatuak daude.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Fischman, Stuart L. (1997). The history of oral hygiene products: how far have we come in 6000 years. Periodontology 2000, 15(1), 7-14. DOI: 10.1111/j.1600-0757.1997.tb00099.x
• Lippert, Frank (2013). An introduction to toothpaste-its purpose, history and ingredients. Toothpastes, 23, 1-14. Karger Publishers. DOI: 10.1159/000350456
• Sälzer, S.; Rosema, N. A. M.; Hennequin‐Hoenderdos, N. L.; Slot, D. E.; Timmer, C.; Dörfer, C. E.; Van der Weijden, G. A. (2017). The effectiveness of a dentifrice without sodium lauryl sulphate on dental plaque and gingivitis–a randomized controlled clinical trial. International Journal of Dental Hygiene, 15(3), 203-210. DOI: 10.1111/idh.12201
• Bettenhausen, Craig (2023) What’s inside toothpaste tablets, and can they clean your teeth effectively?. Chemical & Engineering News, 101, 22. 2023ko uztailaren 9an

Egileez:

Leire Sangroniz Kimikan doktorea da eta UPV/EHUko Kimika Fakultatearen PMAS Saileko (Polimero eta Material Aurreratuak: Fisika, Kimika eta Teknologia Saila) ikertzailea Polymaten eta Ainara Sangroniz Kimikan doktorea da eta UPV/EHUko Kimika Fakultateko irakaslea Polymaten.

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Las galeras (Squilla mantis) son unos crustáceos estomatópodos que se capturan en grandes cantidades en nuestras costas. A pesar de su excelente sabor son poco apreciadas por su aspecto. Sus patas adaptadas para atrapar presas recuerdan a las de las mantis religiosas (Figura 1).

Figura 1. A la izquierda vemos la galera de nuestras costas (Squilla mantis), mostrando sus patas adaptadas para atrapar presas. Foto: Dominio público. A la derecha, la gamba mantis (Odontodactylus scyllarus) con sus patas convertidas en mazas. Foto: Silke Baron, CC BY 2.0

Unos estomatópodos tropicales, los gonodactiloideos, conocidos como gambas mantis, han modificado estos apéndices para convertirlos en auténticas mazas con las que golpear a sus presas (Figura 1). Las propiedades de esta adaptación son impresionantes. El apéndice se pliega por acción muscular almacenando energía mecánica en una especie de resorte, algo parecido a lo que ocurre con una ballesta. Cuando se libera el resorte, el apéndice se dispara hacia delante para golpear el objetivo. La maza adquiere una velocidad de 30 metros por segundo en menos de tres milisegundos (Figura 2). La aceleración es similar a la de una bala de pequeño calibre, y podemos comprobar sus efectos en los siguientes vídeos.

Aquí vemos en acción a la gamba mantis pavo real (Odontodactylus scyllarus) rompiendo la concha de un cangrejo ermitaño. Se describe también el sorprendente sistema visual de estos animales, equipado con doce tipos de fotorreceptores capaces de detectar luz polarizada y ver en el espectro ultravioleta

El mecanismo de golpeo de la gamba mantis también le sirve como defensa. Aquí vemos como es capaz de derrotar a un pulpo mucho mayor que ella

Se trata de uno de los ataques más fulminantes registrados en el reino animal. Los más sólidos caparazones de artrópodos o conchas de moluscos terminan rompiéndose tras uno o varios golpes. Se ha descrito incluso como el cristal de un acuario se rompió a consecuencia de estos impactos.

Utilizando sensores muy precisos se observó que la presa recibe dos golpes en cada ataque. El primero de ellos tiene una fuerza de 400-1500 newtons. Para hacernos una idea, esta es la fuerza del puñetazo de un boxeador profesional. Menos de medio milisegundo después, la presa es golpeada de nuevo por una fuerza de unos 500 newtons.

Figura 2. Mecanismo de golpeo de las gambas mantis. La energía de la contracción muscular es almacenada en un resorte en forma de silla de montar. Su liberación provoca el lanzamiento de la maza hacia delante, alcanzando una velocidad de 30 m/s en menos de 3 milisegundos. De Tadayon M et al. (2018), iScience. CC-BY-NC-ND

La explicación de este doble golpe resultó asombrosa. El desplazamiento del fluido por el rapidísimo movimiento del apéndice provoca una burbuja de cavitación, formada por vapor de agua. La burbuja implosiona en nanosegundos, alcanzando temperaturas de miles de grados, emitiendo luz y sonido y provocando ondas de choque1. Estas ondas, de altísima frecuencia, son las que causan el segundo impacto sobre el objetivo.

Se estima que una gamba mantis es capaz de propinar 50 000 golpes en el intervalo entre mudas del caparazón. La pregunta es inevitable: ¿cómo es posible que sus apéndices sean capaces de quebrar los materiales más duros y no resulten dañados por tantos golpes?

Esta cuestión acaba de ser respondida en un estudio publicado en Science por investigadores de la universidad Northwestern, especializados en ingeniería de biomateriales. Empleando técnicas muy precisas de análisis, el equipo comprobó que las mazas de la gamba mantis están organizadas en dos capas. La zona de impacto está formada por una delgada capa (70 μm) de hidroxiapatito (el durísimo material inorgánico de nuestros huesos y dientes) y por otra capa (0,5 mm) de fibras mineralizadas de quitina en forma de espiga. Por debajo encontramos una capa de haces de fibras dispuestas de una forma helicoidal periódica. Se trata de una estructura Bouligand (Figura 3). Según los autores del estudio, estas estructuras constituirían un “escudo fonónico”, algo que debemos explicar más despacio.

Figura 3. En el centro se muestra cómo se organizan las fibras en la capa periódica de la maza formando una estructura Bouligand. A la derecha vemos una imagen de esta capa a microscopía electrónica de barrido. De Malekinejad, H. et al. (2024) J. Compos. Sci. CC BY 4.0

Los cristales fotónicos​ son nanoestructuras ópticas diseñadas para afectar el movimiento de los fotones a causa de los diferentes índices de refracción de sus capas, que se repiten periódicamente. Esto causa interferencias destructivas para determinadas longitudes de onda (colores) que no pueden propagarse por el material. De forma análoga, un material fonónico se comportaría ante ondas sonoras como un cristal fotónico ante la luz. Es decir, determinadas frecuencias de sonido quedarían atenuadas o anuladas al atravesar la estructura2.

Los resultados publicados en Science muestran que la estructura Bouligand periódica de la maza de la gamba mantis dispersa y atenúa por un mecanismo fonónico las ondas de alta frecuencia producidas por la cavitación. Estas ondas son especialmente perjudiciales para la integridad de la maza.

Los resultados pueden tener aplicación industrial, por ejemplo en el diseño de materiales destinados a recibir impactos violentos. No resulta sorprendente que entre los organismos que financian esta investigación se encuentren las oficinas de investigación de la Marina y las Fuerzas Aéreas de los EE.UU. En cualquier caso, este es un excelente ejemplo de cómo soluciones estructurales desarrolladas por los seres vivos en el transcurso de su evolución pueden ser aplicadas en la ingeniería.

Referencias

Alderete, N.A., Sandeep, S., Raetz, S. et al. (2025). Does the mantis shrimp pack a phononic shield? Science doi: 10.1126/science.adq7100

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

Notas:

1 No son los únicos animales capaces de generar estas burbujas de plasma. Sus parientes, las gambas pistola, también las producen al atacar a sus presas, en esta ocasión con chorros de agua a alta presión

2 Los interesados no deben perderse el excelente artículo de mi amigo Francis Villatoro sobre el tema. Allí se cuenta que la escultura “Órgano” de Eusebio Sempere (Fundación Juan March, Madrid) se comporta como un objeto fonónico, aunque no se había pretendido que tuviera esta propiedad

El artículo Las gambas mantis: ataque ultrarrápido y escudo fonónico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irudi optikoak jasotzen dituzten bi sateliteren eta suteek eragindako tenperatura altuak neurtzen dituzten beste lau sateliteren datuak erabilita, erretako eremuen mundu mailako kartografia erresoluzio handiagoarekin lortzeko algoritmoa proposatu du UPV/EHUko Ondare Eraikiari buruzko Ikerketa Taldeko Aitor Bastarrikak gidatutako argitalpen batek.

Suaren eraginpeko guneen informazio zehatza eta eguneratua lortzea funtsezkoa da airearen kalitatea, ziklo biogeokimikoak edota klima hobeto ulertzeko, eta, halaber, suteen kudeaketan laguntzeko. Erretako eremuen kartografia edo mapaketa landa-eremuen azterketatik abiatuta egiten zen duela hamarkada batzuk, baina Lurra behatzeko sateliteak jaurti zirenetik, teledetekzioa aukera praktikoagoa bihurtu zen erretako eremuak detektatzeko; izan ere, sateliteek suteen estaldura neurtzea errazten dute, bai eskualde mailan zein mundu mailan.

Irudia: proposatutako algoritmoaren emaitza, dagoeneko sortuta dauden bereizmen baxuko produktuekin alderatuta. (Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa)

Sateliteen bidez kartografiatutako eremuen erronka bereizmenean dago. Izan ere, mundu mailako behaketen bereizmena txarra izan da orain arte. “Egungo produktuetan omisio-errorea oso handia da: benetan erreta dauden eremu asko ez dira erretakotzat identifikatzen”, adierazi du Aitor Bastarrika UPV/EHUko ikertzaileak. “Egungo sistemek erabiltzen duten pixel-tamaina 250 eta 500 metro artekoa da, eta ondorioz, 250 metro baino gutxiago dituzten suteak ez dituzte detektatzen. Eta ekosistema batzuetan oso ohikoak dira 250 metro baino gutxiagoko suteak.”

Ondare Eraikiari buruzko Ikerketa Taldeko ikerketak algoritmo bat garatu du bereizmen handiagoa lortzeko, sei sateliteren datuak erabiliz. Alde batetik, Sentinel-2 konstelazioko bi satelite optikoek jasotako irudiak erabili dituzte: bereizmen espazial ona eskaintzen dute, 10-20 metrokoa, baina denbora maiztasun baxua, 5 egunean behin soilik lortzen direlako leku jakin bateko irudiak. Bestetik, sute aktiboak detektatzen dituzten MODIS (Terra eta Aqua sateliteetatik eratorria) eta VIIRS (Suomi NPP eta NOAA-20 sateliteetatik eratorria) produktuak baliatu dituzte: tenperatura altuko puntu horiek 375-1000 metroko bereizmen espazial baxuarekin detektatzen dituzte, baina denbora maiztasun altuarekin, datuak egunero jasotzen baitituzte.

Ehunka eremutan probatutako algoritmoa

Algoritmoak sute aktiboen detekziorako bi produktuen datuak erabiltzen ditu, horrekin irudi optikoen sistema bat entrenatuz sailkatzaile bat garatzeko, eta ondoren aurreikuspenak ematen ditu, zer erre den eta zer ez esateko. “Gainera, aurreikuspen horiek mundu osoko 576 eremutan probatu dira; alegia, algoritmoa erretako eremuak esanguratsuak diren ekosistema guztietan aztertu da”, azaldu du Bastarrikak.

Bastarrikaren taldeak garatutako algoritmoa ez da bakarra, badaude antzeko beste proposamen batzuk ere. Dena den, UPV/EHUko ikertzaileen ekarpena bereziki garrantzitsua da algoritmoa prestatuta dagoelako mundu mailan exekutatu ahal izateko eta bereizmen ertainean emaitzak lortzeko. “Badira eremu jakin batzuk bereizmen ertainarekin kartografiatzeko algoritmoak, baina gure proposamenak mundu osoko erretako eremuak kartografiatzeko balio du, bereizmen duinarekin egiten du, eta erabiltzeko prest dago.”

Aurrera begira, helburua garatutako algoritmo honekin produktu berriak sortzea izango da. “Orain arte bereizmen baxuko sistemak exekutatzeko prest dauden bezala, hemendik aurrerako helburua da bereizmen ertaineko emaitzak ematen dituzten produktuak sortzea. Bereizmen baxutik ertainera pasatzeak ekosistema batzuen identifikazioan eta klimaren azterketan sekulako ekarpena egingo luke”, baieztatu du Bastarrikak.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Erretako eremuen mundu mailako kartografia lortzeko algoritmoa proposatu dute.

Erreferentzia bibliografikoa:

Bastarrika, Aitor; Rodriguez-Montellano, Armando: Roteta, Ekhi; Hantson, Stijn; Franquesa, Magí; Torre, Leyre; Gonzalez-Ibarzabal, Jon; Artano, Karmele; Martinez-Blanco, Pilar; Mesanza, Amaia; Anaya, Jesús A.; Chuvieco,Emilio (2024). An automatic procedure for mapping burned areas globally using Sentinel-2 and VIIRS/MODIS active fires in Google Earth Engine. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 218, part A, 232-245. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2024.08.019

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