Sareko iturriak

Por algún curioso motivo, hay ideas, que, pase el tiempo que pase, no dejan de ser «innovadoras». No importa si ya se le ocurrieron a alguien hace más de cien años, ni si se llevaron a cabo con relativo éxito, también da igual si se han escrito novelas y hasta rodado películas sobre ellas: siempre habrá algún gurú tecnológico que las redescubra y las presente como novedosas. La posibilidad de construir un túnel transatlántico que una Europa con América es una de esas ideas.

A finales del siglo XIX, y hasta los años cincuenta del siglo XX —cuando comenzaron los primeros vuelos comerciales transatlánticos—, cruzar el océano que separaba el Viejo del Nuevo Continente en un barco de vapor podía llevar más de una semana, y no siempre en condiciones óptimas de comodidad. En un momento, además, en el que la industrialización y la idea de progreso tecnológico marcaban la agenda, fue cuestión de muy poco tiempo que a algunos visionarios se les empezaran a ocurrir formas —más o menos disparatadas— de solucionar ese problema.

El germen de todo esto se remonta al ingeniero George Medhurst. Entre finales del siglo XVIII y principios del XIX patentó algunos sistemas de propulsión que utilizaban aire comprimido. Este invento llevó a los sistemas de envío mediante tubos neumáticos que se utilizaron en edificios como la Oficina General de Correos en Londres e incluso a la invención del ferrocarril atmosférico: una especie de rudimentario sistema de hyperloop que, aunque con bastantes problemas, llegó a entrar en funcionamiento y probarse en alguna ocasión con personas.

Sala de tubos neumáticos de la Oficina General de Correos en Londres, alrededor de 1897-1899. Créditos: Dominio público.

Medhurst solo sembró una semilla que otros se encargarían de nutrir, pero parece que la idea arraigó en el imaginario colectivo porque, desde entonces, empezaron a proliferar historias de ficción en las que los túneles neumáticos se convirtieron en el transporte del futuro. Dadas las velocidades que se calculó que podrían alcanzar los vehículos que circularan por ellos, normalmente trenes, eran la solución perfecta para acortar distancias entre continentes.

Parece que el primero que utilizó esta idea fue Michel Verne, hijo de Julio Verne, en Un expreso del futuro, publicada en francés en 1888 y traducida al inglés en 1985. Pero pronto muchos otros la irían refinando, como Hugo Gernsback, en Ralph 124c 41+ (1911) o Lucille Taylor Hansen, en «The undersea tube» (1929). Las películas sobre el tema se remontan, casi, casi, a los orígenes del cine de ciencia ficción, sirva como ejemplo la francoalemana Der Tunnel (1933), que vio su versión inglesa dos años después, y que se basaba en la novela homónima de Bernhard Kellerman, escrita en 1913.

El túnel trasatlántico (1935) fue la versión inglesa de Der Tunnel. Su estética podría parecer moderna incluso hoy. Por su antigüedad, la película está libre de derechos y se puede encontrar fácilmente en internet.
Créditos: Dominio público.

Pero ¿sería factible llevar a cabo, a día de hoy, semejante obra de ingeniería? Pues, pese a las promesas de algunos magnates, parece que no. Si todavía no se ha conseguido desarrollar un hyperloop en tierra, ni siquiera para trayectos relativamente cortos, conseguir hacerlo bajo el océano y para un trayecto de más de 5000 km es poco menos que inalcanzable. Construir simplemente algo similar al Eurotúnel ya sería una empresa titánica, y no digamos en aquellos tramos que podrían encontrarse a más de 8000 m de profundidad y a presiones más de 800 veces mayores que a nivel del mar. Pensemos que el Titanic se encuentra a 3784 m y, como se ha demostrado, bajar hasta ahí no suele ser ni fácil ni una buena idea sin una cuidadosa preparación. A eso se añaden las dificultades logísticas. Ya solo el transporte de los materiales requeriría una cantidad estratosférica de recursos y, además, las obras en alta mar solo podrían llevarse a cabo en determinadas épocas del año, cuando el clima fuera favorable, lo que ralentizaría —y encarecería— muchísimo el proceso.

Aun así, veamos las diferentes opciones de diseño que ya se han planteado. Una sería excavar bajo el lecho marino, en caso de que tuviéramos maquinaria que lo permitiera, o, por ejemplo, instalar módulos prefabricados sobre él. En ambos casos, y asumiendo que las altas presiones no fueran un problema —que lo serían, especialmente en el segundo caso, si hay que bajar a unir los fragmentos de túnel—, el escollo sería cruzar la dorsal mesoatlántica, con su alta tasa de actividad volcánica y sísmica, por no mencionar el desplazamiento de las placas tectónicas, así que, en principio, estas opciones quedarían descartadas. Otra posibilidad que se ha planteado sería construir el túnel mediante módulos «flotantes», sumergidos a unas decenas de metros de la superficie, utilizando un sistema de lastres similar al de los submarinos y algún tipo de anclaje al fondo mediante cables o columnas —algo que ya plantearía un reto de ingeniería de envergadura similar al propio túnel—. En este caso, las corrientes o el oleaje harían muy difícil estabilizarlo, incluso con tecnología similar a la que se utiliza en las plataformas petrolíferas, por no mencionar la fatiga estructural.

A todo lo anterior habría que añadir las tareas de mantenimiento, ya no solo de la estructura en sí, sino de los sistemas de energía y ventilación, de comunicaciones… y habría que contar con salidas de emergencia y un plan de evacuación que, en esas condiciones y de no funcionar a la perfección, podrían convertir cualquier error de funcionamiento en una tragedia. Y no hablemos del impacto que algo así podría tener en el ecosistema marino. Así que, al menos de momento, parece que el túnel transatlántico nos daría demasiados quebraderos de cabeza, ¿nos compensan, teniendo la opción de viajar en avión?

Lamentablemente, parece que tendremos que esperar, pero no desistamos del todo. Como ha sucedido tantas otras veces, nunca se sabe cuándo el desarrollo científico y tecnológico dará con la clave que no permita construir nuestro túnel submarino. Al fin y al cabo, hace no tanto, veíamos imposible volar como las aves o que un ordenador escribiera poesía, así que, ¿quién sabe qué será lo siguiente?

Bibliografía

Bowler, P. J. (2017). A history of the future. Cambridge University Press.

Discovery Channel (2003). Transatlantic tunnel. Extreme engineering.

Self, D. (2020). Pneumatic Networks. The Museum of RetroTechnology.

Sobre la autora: Gisela Baños es divulgadora de ciencia, tecnología y ciencia ficción.

El artículo Un túnel transatlántico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Yosu Yurramendi Mendizabal

Kointzidentzia-karten jokoa Pierre Rémond de Montmortek (1678-1719) enuntziatu zuen lehen aldiz 1708an, Jeu du Treize izenarekin. Karta frantsesekin jokatzen da, 4 koloretako 13 kartarekin (52 karta).

Jokalari kopurua nahi den edozein da, eta batek eskuarena egiten du. Eskuak, kartak zoriz nahastu ondoren, bata bestearen ondotik botatzen ditu ‘bat’ izendatuz eta ahoskatuz lehen karta botatzen duenean, ‘bi’ bigarren karta botatzen duenean, ‘hiru’ hirugarrena botatzen duenean, eta horrela ‘erregea’ den hamahirugarreneraino. Orduan, karta-segida honetan guztian ez badu bat bera ere bota izendatu dituen mailaren arabera, jokalari bakoitzari mahai-jokoan jarri duena ordaintzen dio. Baina hamahiru karta horien segidan, adibidez, ‘bat’ izendatzen duenean bateko bat botatzen badu eskuak, edo biko bat ‘bi’ izendatzen duen unean, edo hiruko bat ‘hiru’ izendatzen duen unean, eta abar, mahai-jokoan dagoen guztia hartzen du.

Irudia: kointzidentzia-karten jokoa Pierre Rémond de Montmortek enuntziatu zuen lehen aldiz 1708an. Karta frantsesekin jokatzen da, 4 koloretako 13 kartarekin (52 karta). (Argazkia: Nhu Tran – pexels lizentziapean. Iturria: Pexels.com)

Jokoa matematikoki aztertzearren, edozein jokalari kopuru bat baino, bi jokalari besterik ez dira hartzen kontuan: A (eskua) eta B (beste jokalaria). Gainera, eskuak 1etik  n-ra zenbakituak dauden n karta, gehienez, botatzen ditu, 13 karta bota ordez. Jokoa ebaztea galdera honi erantzuna ematea da: zein da jokalari bakoitzak duen irabazteko probabilitatea?

Erantzuna da A jokalariak irabazteko 0.6321 probabilitatea duela, eta B jokalariak 0.3679.

Matematikari askok egin diote aurre problema honi, eta ohikoa bihurtu da probabilitate-kalkuluaren testuetan. Jokoaren ebazpena konbinatorian eta probabilitate-kalkuluan dago oinarrituta. Idazlan honetan testu horietan azaltzen den soluziobideaz gain, beste bi soluziobide ematen dira, eta bakoitzaren ezaugarriak adierazten.

Lehendabizikoa simulazio-prozesu bat da. Probabilitate-kalkulua ezagutu gabe, baina programatzeko gaitasuna izanda, erantzun bat eman dakioke galderari, praktikoki nahi bezain zehatza. Konputagailu baten bitartez n tamainako hainbat permutazio (N)  sortzen dira zori hutsez (n tamainako permutazio guztiek gertatzeko probabilitate berdina izanda), eta horietako bakoitzean kointzidentzia kopurua zenbatzen da. Bilatutako probabilitateak kointzidentzia kopuruaren maiztasunen bidez zenbatesten dira.

Bigarrena behaketa-prozesu bat da. n bakoitzerako permutazio guztiak sortzen dira, eta horietako bakoitzean kointzidentzia kopurua (k) zenbatzen da (honetarako ere, n txikia ez denean, konputagailu bat eta programa informatiko bat ezinbestekoak dira). Horrela osatzen da T(n,k) izeneko taula bat. Taulari begira, zenbakien arteko zenbait erlazio behatzen dira, galderari erantzun bat ematen diotenak.

T(n,k) kointzidentzien taula

Hirugarrena, konbinatoriako barneratze-kanporatze erregela delakoan oinarritutako bide analitikoa da. Hauxe da probabilitate-kalkuluari buruzko ohiko testuetan azaltzen den arrazoibidea.

Lehenengo bi soluziobideak matematika esperimentalari dagozkio, eta emaitzak indukzioz lortu dira. Biak dira ibiltzeko errazak, eta beren ahalmenak adierazten ditut. Idazlan honen ikuspegi nagusia osatzen dute.

Idazlana bukatzeko hiru soluziobideei buruzko zenbait iruzkin azaltzen ditut. Alde batetik, esperimentazioaren bitartez lortutako zenbait formulen egiazkotasuna azaltzen dut konbinatoriaren arrazoibidea erabiliz. Bestetik, hiru soluziobideen arteko loturak aztertzen ditut.

Bukatzeko, emaitzak lortzeko bideen inguruko zenbait iruzkin egiten ditut. Konputagailuen bitartez lortutako  emaitzak (enpirikoak, nolabait esateko) ez daude matematikoki frogatuta, baina simulazioaren emaitzak bi jokalariek duten irabazteko probabilitateak iradokitzen ditu, eta taularen behaketek formula sakon pare bat iradokitzen dute. Begien aurrean irudi bat edo formula bat edukita, modu esperimentalean bada ere, adierazpen konbinatorio bat ematea ez da oso zaila izaten (nahikoa izaten da formula hausnartzearekin), baina beste gauza  bat da hasieratik arrazoibide konbinatorio bat soilik erabiliz formula batera iristea. Horretan datza da esperimentazioaren indarra.

Matematiketan esperimentalki jokatzea ohikoa da, baina testu akademiko gehienetan ez da inoiz alderdi hau erakusten (asmatze prozesua ezkutatua izan ohi da). Halako testuetan, Euklides-en bideari jarraiki, lortutako erlazioen egia dedukzioz frogatu behar da, erakutsi gabe nola bururatu den erlazioa. Matematiketan bi alderdiak dira beharrezkoak, induktiboa eta deduktiboa.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 46
• Artikuluaren izena: Kointzidentzien jokoaren azterketa bat
• Laburpena: Kointzidentzien jokoa lehendabizikoz Pierre Rémond de Montmort-ek (1678-1719) enuntziatu zuen 1708an ‘Jeu du Treize’ izenarekin. Jokoaren ebazpena konbinatorian eta probabilitate-kalkuluan dago oinarrituta. Idazlan honetan hiru soluziobide ematen dira, eta bakoitzaren ezaugarriak adierazten. Lehenengo biak matematika esperimentalei dagozkie.
• Egilea: Yosu Yurramendi Mendizabal
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 109-128
• DOI: 10.1387/ekaia.25706

Egileaz:

Yosu Yurramendi Mendizabal UPV/EHUko Informatika fakultateko Konputazio Zientziak eta Adimen Artifiziala Saileko ikertzailea da.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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En la pasada entrada del Cuaderno de Cultura Científica titulada ECHO, un cómic áureo, que habíamos dedicado a la presencia del número áureo, de la divina proporción, en la serie de cómic ECHO (2008-2011), del dibujante y guionista estadounidense Terry Moore, se mencionaba que uno de los personajes, que era matemática, había propuesto sustituir el sistema de numeración decimal (en base 10) por el sistema de numeración en base Phi en la investigación científica. En esta entrada vamos a explicar qué es el sistema de numeración en base Phi.

Portadas de los números 1, 9, 10, 11, 19 y 30 del cómic ECHO de Terry MooreEl sistema de numeración decimal

Empecemos, recordando que el sistema de numeración posicional moderno utilizado en casi todo el mundo es el decimal, es decir, que tiene base 10 (véase el libro Los secretos de la multiplicación, de los babilonios a los ordenadores). Por lo tanto, consta de diez cifras básicas, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y todo número natural se puede representar con ellas al expresarlo en función de las potencias de 10. Por ejemplo, el número 273.054 tiene el valor de 2 veces la cantidad de 100.000 (centenas de millar), 7 veces la cantidad de 10.000 (decenas de millar), 3 veces la cantidad de 1.000 (unidades de millar), 0 veces la cantidad de 100 (centenas), 5 veces la cantidad de 10 (decenas) y 4 veces la unidad 1, que son las potencias de 10, a saber, 100.000 = 105, 10.000 = 104, 1.000 = 103, 100 = 102, 10 = 101 y 1 = 100.

Ejemplo del significado de la representación posicional decimal de un número (natural)

Pero este sistema de numeración no solo nos sirve para representar los números naturales (bueno, los enteros, incluido el signo negativo), sino también los números reales, es decir, también aquellos que tienen una parte decimal. Por ejemplo, el número real, de hecho, racional, [3,52793] tiene el valor de 3 veces la unidad, 5 veces la cantidad de [0,1] (décimas), 2 veces la cantidad de [0,01] (centésimas), 7 veces la cantidad de [0,001] (milésimas), 9 veces la cantidad de [0,0001] (diezmilésimas) y 3 veces la cantidad de [0,00001] (cienmilésimas), que son también las potencias de 10, aunque ahora se incluyen las negativas, a saber, 0,1 = 10-1; 0,01 = 10-2; 0,001 = 10-3; 0,0001 = 10-4 y 0,00001 = 10-5.

Ejemplo del significado de la representación posicional decimal de un número real (en este caso, racional)Sistema de numeración en base b (natural)

Aunque el sistema de numeración (posicional) decimal es el que utilizamos de manera natural en nuestra vida cotidiana, sabemos que existen otros sistemas de numeración en otras bases, como el sistema de numeración binario o en base 2, b = 2, que es el que utilizan nuestros ordenadores, los sistemas octal (base 8, b = 8) y hexadecimal (base 16, b = 16), que también son muy utilizados en informática, el sistema duodecimal o docenal (base 12, b = 12), que es por el que abogan como sistema cotidiano los miembros de las sociedades The Dozenal Society of America y The Dozenal Society of Great Britain (véase la entrada El sistema duodecimal, o si los humanos hubiésemos tenido seis dedos en las manos) o el sistema sexagesimal (base sesenta, b = 60), que ya utilizaron los babilonios, pero en general para cualquier número natural b mayor o igual que 2, como b = 3 (sistema ternario), b = 4 (sistema cuaternario), b = 5 (quinario), etcétera. De algunos de estos sistemas ya hemos hablado en algunas entradas del Cuaderno de Cultura Científica, como Las bases de numeración o cómo hacer trucos de magia binarios o Sobre cómo escribir el número pi en base cuatro.

En general, dada una base de numeración b –por ejemplo, como cualquiera de las que hemos comentado 2, 3, 4, 5, 8, 12, 16 o 60– la representación posicional de cualquier número en la misma viene dada por una expresión d1d2…dr (donde los dígitos di –para i entre 1 y r– pertenecen a la familia de las b cifras básicas del sistema de numeración, que tienen valores entre 0 y b – 1) teniendo en cuenta que el número puede escribirse, de forma única, como

Por lo tanto, la representación del número está ligada a la base elegida. Así, si tomamos el sistema binario (b = 2) el anterior número (273.054) se representa como (1000010101010011110)2, ya que “273.054” = 218 + 213 + 211 + 29 + 27 + 24 + 23 + 22 + 21; en la base octal (b = 8) como (1.025.236)8, porque “273.054” = 1 x 86 + 2 x 84 + 5 x 83 + 2 x 82 + 3 x 8 + 6; o en la base hexadecimal (b = 16), donde las cifras básicas son denotadas por 0, 1, …, 9, A, B, C, D, E, F, como (42A9E)16, puesto que “273.054” = 4 x 164 + 2 x 163 + A x 162 + 9 x 16 + E, donde estamos utilizando el subíndice de las representaciones (2, 8 y 16) para recordar que esa es una representación en esa base de numeración.

See The Good / Ver lo Bueno, de la artista estadounidense Leslie Rowñland, perteneciente a su serie sobre el código binario

De la misma forma se representan los números decimales. Por ejemplo, si se considera el número 0,696044921875 (escrito de forma natural, en base decimal), este se representa de las siguientes formas en distintas bases:

a) en base binaria (b = 2), como (0,101100100011)2, puesto que “0,696044921875” = 2-1 + 2-3 + 2-4 + 2-7 + 2-11 + 2-12 = 0,5 + 0,125 + 0,0625 + 0,0078125 + 0,00048828125 + 0,000244140625;

b) en base cuaternaria (b = 4), como (0,230203)4, puesto que “0,696044921875” = 2 x 4-1 + 3 x 4-2 + 2 x 4-4 + 3 x 4-6 = 2 x 0,25 + 3 x 0,0625 + 2 x 0,00390625 + 3 x 0,000244140625;

c) base octal (b = 8), como (5443)8, puesto que “0,696044921875” = 5 x 8-1 + 4 x 8-2 + 4 x 8-3 + 3 x 8-4 = 5 x 0,125 + 4 x 0,015625 + 4 x 0,001953125 + 3 x 0,000244140625;

d) en base hexadecimal (b = 16), donde las cifras básicas son 0, 1, …, 9, A, B, C, D, E, F, como (0,B23)16, puesto que “0,696044921875” = B x 16-1 + 2 x 16-2 + 3 x 16-3 = 11 x 0,0625 + 2 x 0,00390625 + 3 x 0,000244140625.

¿Un sistema de numeración irracional?

Como se comentaba al principio de esta entrada, uno de los personajes del cómic ECHO, del dibujante y guionista de cómic estadounidense Terry Moore, proponía sustituir el sistema de numeración decimal por el sistema de numeración en base Phi en la investigación científica.

Portada del número 16, de 30, del cómic ECHO de Terry Moore, en el que aparece su protagonista con una especie de armadura metálica que está empezando a cubrirle el cuerpo y que tiene la letra Phi, del número áureo, en la parte superior del tórax

Pero el número áureo Phi no es un número natural, como las bases que hemos explicado más arriba y a las que podemos estar más acostumbrados (al menos si nos interesan los números), más aún, es un número irracional (sobre los números irracionales podéis leer la entrada El infinito en un segmento (2)), con infinitos decimales que se extienden sin fin, pero sin ningún patrón periódico.

Phi = 1, 61803398874989484820458683436563811772030917…

¿Es posible que Phi sea la base de un sistema de numeración? La respuesta es afirmativa, de hecho, si no fuese así no estaríamos escribiendo esta entrada.

Recordemos brevemente la definición de Phi y la ecuación algebraica asociada, que nos va a ser de utilidad para nuestro objetivo de escribir los números como potencias de la razón áurea.

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 las siguientes (una es Phi y la otra es 1 – Phi, que teniendo en cuenta que Phi-1 = b / a en la expresión de definición de Phi, se tiene que la otra raíz es 1 – Phi = – Phi-1).

En conclusión, tenemos dos fórmulas que nos van a ser de mucha utilidad a la hora de expresar los números naturales como sumas de potencias de Phi.

Sistema de numeración Phinario

Para representar los números naturales en base Phi, primero vamos a ver que podemos expresar los números naturales como suma de potencias de Phi, positivas o negativas. Para lo cual van a ser de mucha utilidad las dos identidades anteriores del número Phi y basta jugar un poco con ellas para obtener las siguientes igualdades.

Los diez primeros números, de 1 a 10, expresados como potencias de Phi

Lo primero que observamos al realizar las anteriores identidades de los primeros números naturales es que, efectivamente, es posible expresarlos como suma de potencias de Phi. Por lo tanto, podemos representar esos números utilizando únicamente dos cifras básicas, 1 (para las potencias de Phi que están) y 0 (para las potencias de Phi que no están), aunque, como se utilizan potencias negativas, las representaciones van a tener una expresión con “decimales”, es decir, utilizaremos una “coma” y se van a colocar los coeficientes, 0s y 1s, de las potencias positivas a la izquierda y de las negativas a la derecha de la coma, como es habitual en cualquier sistema de numeración. En la siguiente tabla se han recogido las que serían las representaciones de los diez primeros números (teniendo en cuenta las anteriores igualdades).

Representaciones en base Phi de los números naturales del 1 al 10

Aunque hay algún pero que podemos poner antes de afirmar que estas serían las representaciones en base Phi de los números naturales. La cuestión es que los números pueden representarse como suma de potencias, positivas y negativas, del número Phi de más de una manera, como podemos observar para los siguientes números.

Los números 1, 2, 3, 4, etc pueden expresarse como sumas de potencias de Phi de formas distintas

Si tenemos en cuenta lo anterior, cada número tendría más de una representación Phinaria, lo cual no es deseable. En concreto, para los números que hemos mostrado arriba se tendría que el número uno tendría al menos dos representaciones, como 1 y como 0,11; el número dos tendría al menos otras dos, a saber, 10,01 y 1,11; el tres otras dos, que son 100,01 y 11,01; o el cuatro tendría las representaciones 101,01 y 101,0011; y así podríamos seguir. Más aún, hemos puesto dos expresiones de los números como suma de potencias de Phi, pero podríamos poner más de dos. Por ejemplo, para el número dos tendríamos infinitas formas de expresarlo como potencias, positivas y negativas, de Phi, como se muestra en la siguiente imagen.

Existen infinitas maneras de expresar un número como suma de potencia de Phi

Y si lo expresamos en forma de representaciones Phinarias con ceros y unos, serían

10,01 = 1,11 = 1,1011 = 1,101011 = … = 10,0011 = 10,001011 =…

Por lo tanto, debemos buscar una forma de asignar a cada número una representación en base Phi única. Jugando con las anteriores expresiones hemos podido darnos cuenta de que se verifica la expresión

que está detrás del hecho de que existan muchas maneras de expresar los números naturales como sumas de potencias de Phi. Si pensamos en las representaciones Phinarias, la anterior igualdad se traduce a la siguiente igualdad

donde hemos utilizado el subíndice Phi para indicar que estamos con representaciones Phinarias. Esta expresión es la responsable de la existencia de infinitas representaciones, como podemos observar en las representaciones en base Phi anteriores del número dos. Así, se observa por ejemplo que

10,01 = 1,11.

Más aún, a toda representación Phinaria que termine en 1 se le puede sustituir el 1 por 011, por lo anterior, así en el caso del número dos tenemos que

10,01 = 10,0011 = 10,001011 =…

o también

1,11 = 1,1011 = 1,101011 = …

Representaciones en base Phi minimales y maximales

Con el objetivo de poder asignar una representación en base Phi única para cada número natural se van a introducir las representaciones Phinarias maximales y minimales.

Una representación Phinaria de un número natural se dice que es minimal si es la que posee la menor cantidad de unos (1) de entre todas las representaciones en base Phi de dicho número. Por la propiedad anterior, de que en toda representación Phinaria se puede sustituir 11 por 100, se tiene que las representaciones minimales son aquellas para las cuales no hay dos unos consecutivos (11). Así, la representación Phinaria minimal de todas las representaciones en base Phi del número dos que se han mostrado más arriba, es 10,01. Las demás representaciones tienen tres unos (1,11; 10,0011), cuatro unos (1,1011; 10,001011) o más (1,101011, etc.). De esta manera:

todo número natural posee una única representación en base Phi minimal (sin unos consecutivos).

De hecho, esta representación es la que se suele utilizar de forma habitual, por lo que se la denomina representación Phinaria estándar (o simplemente representación Phinaria, cuando no hay lugar a dudas).

Aunque también se podría considerar la denominada representación en base Phi maximal de un número natural, que es aquella que tiene la mayor cantidad de unos (1) de entre todas las representaciones Phinarias de dicho número, pero que no termine en 011 (así evitamos esa ampliación infinita por la parte de la derecha que hemos observado con el número dos). Estas representaciones no tienen dos ceros consecutivos (00). Si observamos las representaciones Phinarias del número dos que se han mostrado más arriba, las únicas que no terminan en 011 son 10,01 y 11,1. Por lo tanto, la representación en base Phi maximal de dos es 1,11. Y ahora también tenemos que:

todo número natural posee una única representación en base Phi maximal (sin unos consecutivos).

Vamos a terminar incluyendo las representaciones minimales (estándar) y maximales de los primeros números naturales.

Ahora ya sabemos cuál es la representación en base Phi de los números naturales (la que hemos denominado estándar). Por ejemplo, el año en el que estamos, mientras escribo esta entrada, que es el año 2025 se escribiría en base Phi como

1 010 010 000 101 010,000 001 000 010 000 1.

Más aún, no solo se representan los números naturales (enteros), sino que se podrían representar, de nuevo, todos los números reales, pero no vamos a entrar en ello en esta entrada.

Dibujo original de la página 2, del número 1, del cómic ECHO (2008-2011) de Terry Moore. Imagen de la página web de Abstracts Studio

Bibliografía

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

2.- Ron Knott: Using Powers of Phi to represent Integers (Base Phi)

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 El sistema de numeración en base Phi se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Oxel Urra

Arnasten dugun airean aurkitu ditzakegun substantzia kimiko kaltegarriak giza ekintzek zuzenean igorritako konposatu kimikoen ondorioa direla pentsa dezakegu askotan. Hala ere, gehienetan, emisioaren ondorioz suertatzen diren ondorengo erreakzio fisiko-kimikoak dira kutsatzaileen lurrunkor eta kaltegarrien sortzaile. Berriki argitaratutako artikulu batean artsenikoaren bizi-zikloa ikertu dute emisio-iturriak aurkitzeko. Ikerketarako, urteetan zehar atmosfera askean −Pic du Midi-n− jasotako euri- eta laino-laginak erabili dituzte. Emaitzek erakusten dutenez, jarduera antropozentrikoetan igorritako konposatu kimikoak atmosferara heltzen dira −zuzenean giza ekintzen emisioen bidez ez bada ere − landare, onddo, bakterio, alga eta gainerako izakietan gertatzen diren zenbait transformazio kimiko prozesuen ondorioz.

Jakina da artsenikoak 4-5 eguneko biziraupena duela airean, euri tanten edo hezetasunaren ondorioz lurrazalera erori baino lehen1. Beraz, ingurune kaltetuak aztertzeko orduan, ezinbestekoa da kontuan hartzea artsenikoa, tokian bertan igorritako kutsatzaile atmosferikoa ez ezik, urruneko iturrietatik igorritako kutsatzailea izan daitekeela. Ildo horretatik, ETH Zurich-eko suitzar ikertzaileek, Nature Communications aldizkarian argitaratutako artikuluan, artsenikoak zeruan jarraitzen duen ibilbidea marraztu dute laino- eta euri-laginak aztertuz2. Ikerketaren helburu nagusia da artsenikoaren iturri potentzialak aurkitzea kutsatzaileen eboluzio-, garraio- eta deposizio-prozesuak iragarriz.

1. irudia: Pic du Midi-ko ikerketa zentroa. Irudiaren ezkerraldean laginketa tresna. (Iturria: Esther Breuninger-ETH Zurich)

Gure planetaren atmosfera nitrogenoz, oxigenoz, argonez eta karbono dioxidoz dago ia guztiz osaturik. Hala ere, kontzentrazio txikietan, bestelako gasak ere aurki daitezke. Horietako bat da artsenikoa, zeinetatik, ikerketen arabera, 31 tona inguruk orbitatzen dute lurra. Elementu hau gehienetan egoera inorganikoko hauts fin eran agertzen den arren, gas fasean dagoen artseniko metiliko eran ere agertzen da.

Artsenikoa elementu toxikoa dela badakigu, baina, ETH Zurich-eko Lenny Winkel irakaslearen arabera, toxikotasun horrek nahastearekin du zerikusia. Izan ere, taula periodikoan artsenikoa fosforoaren azpian agertzen da, eta zelulak ez dira beti gai bi elementuak bereizteko. Hala ere, zientzialariak ingurumenerako eta gizakientzako arriskurik ez dagoela azaltzen du; hain zuzen ere, dioenez “atmosferan dugun kontzentrazioa oso murritza da, litroko 2 nanogramo artseniko besterik ez dugu aurkitu”. Gainera, kontzentrazio hauek neurtzeko, detekzio-metodoak hobetu behar izan zituzten, eta, ondorioz, “orain dugun neurketa-muga aurreko metodoetan lortutakoa baino hogei aldiz txikiagoa da”.

Inguru garaiko laginketa Pic du Midi-n (2877m)

Troposfera askeko baldintzak, hau da, kutsadura lokalik gabeko baldintzak bilatzeko asmoz, ikertaldeak laginketa-kanpaina zabala egin zuen Frantziako Pirinioetan kokatutako ikerketa-zentroa garaian. Ikerketarako, bost urtez jasotako aerosol-laginak aztertzeaz gain, hilabete batez jasotako laino- eta euri-laginak ere ikertu zituzten.

Zientzialariek lainoetan euri tantetan baino bi aldiz kutsatzaile gehiago dagoela aurkitu zuten eta, euri tantak aztertzean, artseniko mota ugari aurkitu zituzten. Gainera, lortutako emaitzak erabiliz, aire-masen mugimenduak aztertzen dituen eredu konplexu bat garatu zuten kutsatzailearen iturri-fokuak identifikatzeko. Horrela, adibidez lagin batek sodio edo karbono organiko ugari erakusten bazuen, ikertzaileek ondorioztatu zezaketen artsenikoa Pirinioetarako bidean nahastu egin zela itsasoko sodio kloruroarekin (gatzarekin) edo lurreko jarduerek igorritako karbonoarekin.

2. irudia: itsasoko eta lurreko artseniko ekarpenak atmosferako aire fluxuei2. (Iturria: ETH Zurich / Nature Communications)

Kutsatzaileen iturri-fokuak konparatzean, Iberiar penintsulak eta Frantziak ozeano Atlantikoak eta itsaso Mediterraneoak baino artseniko lurrunkor kopuru handiagoak igortzen dituztela aurkitu zuten. Emisio-iturriek, eremu hauetan jorratzen diren giza ekintzen ondorio dira, eta, horrez gain,  lotura handia dute kostaldeekin. Izan ere, ikerketaren arabera, esparru hauetan kokatutako algek xurgatzen duten artseniko inorganikoa erredukzio-erreakzioen bitartez eraldatu eta igortzen dute atmosferara.

Prozesu biologikoen garrantzia

Laginak aztertzean, artseniko inorganikoaz gain metilikoa ere aurkitu zuten, eta aurkikuntza honek informazio gehiago eskaini zien artsenikoaren jatorriaren inguruan. Molekula kimiko hau (artseniko metilikoa) alga, onddo, landare edo bakterioen defentsa-sistemak sortzen du artseniko inorganikoa xurgatu eta isurtzean. “Orain arte meatzaritza eta erregai fosilen ustiapena jotzen ziren artseniko atmosferikoaren iturri nagusitzat, baina lortutako emaitzek frogatu egiten dute kutsatzaileen eboluzioan iturri naturalek duten garrantzia”, azaltzen du ikertzaile nagusiak.

Etorkizunean artsenikoaren ziklo globala aztertzeko erabiliko diren ereduek kontuan izan beharko dute prozesu biologikoen eragina; izan ere, “organismo bizidunek artsenikoak eragindako kutsadura historikoa mugiarazten dute haien metabolismoaren bidez kutsatzailea globalki banatuz”, dio ikertzaileak. Nahiz eta azken hamarkadetan lurrunkorrak diren artsenikoen emisio antropozentriko zuzenak murriztu diren, Pic du Midi-n jasotako datuek argi erakusten dute egungo artseniko atmosferikoa giza ekintzen (meatzaritzan, ikatz-errekuntzan, metalen galdaketan eta herbizidetan) eta prozesu biogenikoen transformazioaren ondorioa dela.

Erreferentzia bibliografikoak:

Wai, Ka-Ming; Wu, Shiliang; Li, Xueling; Jaffe, Daniel A.; Perry, Kevin D. (2016) Global atmospheric transport and Source-Receptor Relationships for Arsenic. Environ Sci Technol, 50 (2016) 3714–3720. DOI: 10.1021/acs.est.5b05549

Breuninger, Esther S.; Tolu, Julie; Aemisegger, Franziska; Thurnherr, Iris; Bouchet, Sylvayn; Mestrot, Adrien; Ossola, Rachele; McNeill, Kristopher; Tukhmetova, Dariya; Vogl, Jochen; Meermann, Björn; Sonke, Jeroen E.; Winkel, Lenny H. E. (2024). Marine and terrestrial contributions to atmospheric deposition fluxes of methylated arsenic species. Nature Communications, 15, 1–13. DOI: 10.1038/s41467-024-53974-z.

Egileaz:

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

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La textura es un aspecto fundamental en la aceptación de los alimentos por parte de la población infantil. A lo largo de los años, numerosos estudios [1]–[3] han demostrado que los niños y niñas tienden a preferir texturas homogéneas y fáciles de masticar, mientras que las texturas más complejas pueden generar rechazo. Sin embargo, la aceptabilidad no es el único criterio que influye en sus elecciones alimentarias. En este sentido, estudios predictivos [4]–[6] han mostrado que el comportamiento alimentario está influenciado en gran medida por respuestas inconscientes e involuntarias como las emociones.

Foto: Raymond Petrik / UnsplashEmociones y alimentos: una conexión profunda

Desde hace siglos, los filósofos y científicos han intentado responder a una pregunta fundamental: ¿qué es una emoción y cómo se genera? Existen distintas teorías que buscan explicarlo.La teoría de las emociones básicas [7], inspirada en Darwin [8], sostiene que las emociones son respuestas universales e innatas que nos han ayudado a sobrevivir a lo largo de la evolución. Según esta perspectiva, emociones como la alegría, el miedo o la ira están asociadas a patrones específicos de expresiones faciales y reacciones fisiológicas. Un ejemplo de estos patrones se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Proceso de generación de las emociones de acuerdo con la teoría de las emociones básicas que muestra cómo se evalúa la información y se traduce en acciones que desarrolla el individuo en función del evento desencadenante de la emoción [9]. La figura también muestra un ejemplo relacionado con la emoción de miedo.

Por otro lado, las teorías dimensionales [10] consideran que las emociones no son categorías discretas, sino experiencias que varían en dos dimensiones principales: la valencia emocional (cómo de positiva o negativa es la emoción) y el nivel de activación emocional (cómo de excitada o relajada es la emoción). Finalmente, las teorías de la evaluación (o appraisal en inglés) [11] sugieren que las emociones surgen a partir de la evaluación cognitiva que hacemos de una situación, basándonos en nuestras experiencias previas. Desde este punto de vista, el cerebro no solo reacciona automáticamente, sino que interpreta el contexto y ajusta la respuesta emocional de forma flexible.  

Aunque cada teoría aborda la emoción desde una perspectiva distinta, todas coinciden en que se trata de un fenómeno complejo que involucra múltiples componentes del organismo: desde cambios conductuales o fisiológicos hasta procesos cognitivos que influyen en nuestra forma de actuar. 

Una de estas respuestas conductuales puede ser la expresión facial. Desde hace décadas, los científicos han estudiado cómo la expresión de nuestra cara refleja nuestras emociones. En este sentido, el sistema Facial Action Coding System (FACS; Figura 2) [12], desarrollado por Paul Ekman y colaboradores, establece que ciertos movimientos musculares en el rostro están asociados a puntos concretos de la expresión (denominados en inglés Action Units o AUs) que a su vez se relacionan con emociones básicas como la alegría, la tristeza o el miedo.

Figura 2. Ejemplo de la identificación de músculos y puntos de expresión facial (Action Units) en la zona superior de la cara de acuerdo con el sistema FACS [12].

Mientras que el rostro refleja la emoción a nivel conductual, el sistema nervioso autónomo (ANS por sus siglas en inglés) revela lo que sucede en el interior del cuerpo. Una de las formas de medir esta respuesta es a través de la conductividad de la piel (SCR, por sus siglas en inglés; Figura 3), un método que detecta cambios en la actividad de las glándulas sudoríparas en la piel, especialmente en las manos. Cuando experimentamos una emoción intensa—como sorpresa, miedo o excitación—, nuestro sistema nervioso activa automáticamente la producción de sudor. Estos pequeños cambios en la humedad de la piel alteran su conductividad eléctrica, lo que puede ser medido mediante sensores colocados en los dedos.

Figura 3. Curva de la actividad electrodérmica en la que se diferencian dos fases: (i) fase tónica (SCL), relacionada con cambios suaves de la actividad eléctrica; y (ii) fase fásica (SCR), en la cual se generan cambios de la actividad eléctrica ocasionados por eventos desencadenantes como las emociones [13]–[15] Los picos de respuesta electrodérmica se corresponden con aumentos de SCR por encima de un umbral específico.La textura de los alimentos y las emociones en la infancia

En este contexto, un estudio reciente publicado en la revista científica Food Quality and Preference [16] ha profundizado en la relación que existe entre la textura de los alimentos y las emociones de la población infantil analizando cómo reaccionan los niños y niñas de entre 5 y 12 años ante alimentos sólidos con diferentes texturas. Para ello, se combinaron métodos tradicionales, como los cuestionarios, con tecnologías avanzadas que miden tanto sus expresiones faciales como la conductividad de su piel, lo que permite captar reacciones emocionales tanto conscientes como inconscientes.

En este estudio, las investigadoras trabajaron con un grupo de 45 niños y niñas, a quienes se les ofrecieron tres muestras de un mismo producto elaborado a partir de zumo de manzana, pero con distintas texturas: una blanda (denominada T6), otra de fácil masticación (T7.1) y una más firme (T7.2; Figura 4). Cada individuo evaluó estos productos en cuatro etapas sensoriales: observación, olfacción, manipulación y consumo. Durante todo el proceso, sus expresiones faciales fueron registradas con el software de reconocimiento automatizado FaceReader (Noldus Information Technology, Países Bajos) que analiza estos movimientos musculares y los traduce en emociones específicas, así como su nivel de excitación emocional que se midió con sensores de conductividad de la piel. Además, después de probar cada muestra, se les pidió que calificaran cuánto les gustaba en una escala del 1 al 7.

Figura 4. Muestras evaluadas en el estudio da Quinta et al. (2024) [16] con textura blanda (denominada T6), textura de fácil masticación (T7.1) y textura firme (T7.2).

Uno de los hallazgos más llamativos fue que, aunque los niños y niñas calificaron los tres productos con niveles de aceptabilidad similares (textura T6: 4,6+1,8; textura T7.1: 4,6+2,0; textura T7.2: 4.3+2.0), sus reacciones emocionales fueron significativamente diferentes según la textura del alimento y la etapa sensorial en la que se encontraban (Figuras 5-8).

• El producto más blando provocó más expresiones faciales de sonrisa en la fase inicial.

• Las texturas más firmes generaron más expresiones de miedo y desagrado, especialmente durante la masticación. La textura más dura también generó expresiones faciales de miedo y sorpresa durante la fase de consumo, lo que sugiere una reacción negativa de alerta ante lo que se percibe como un alimento más difícil de masticar.  

• Curiosamente, las investigadoras también encontraron que las reacciones emocionales eran más intensas y la activación emocional mayor durante la observación y la olfacción que durante la manipulación y el consumo. Esto sugiere que la población infantil de edad escolar desarrolla expectativas sobre el alimento antes de probarlo, y que estas expectativas pueden influir en su respuesta emocional cuando finalmente lo consumen.

Figura 5. Perfil emocional obtenido durante la observación de diferentes texturas sólidas en población infantil (N = 45). En el gráfico de elipses, la forma y el grosor de las líneas corresponden a la evolución del tiempo de exposición. Los tiempos iniciales de exposición se representan con líneas punteadas y finas, mientras que los tiempos de exposición más largos corresponden a líneas continuas y más gruesas. Los productos con diferentes texturas aparecen coloreados de diferente manera, siendo: T6 = gris. T7.1 = verde. T7.2= rojo. Las etiquetas para los rangos de tiempo aparecen en cada gráfico de la siguiente manera: Textura_0: 0–500 ms. Textura_0.5: 500–1000 ms. Textura_1: 1000–1500 ms. Textura_1.5: 1500–2000 ms. Textura_2: 2000–2500 ms. Textura_2.5: 2500–3000 ms.Figura 6. Perfil emocional obtenido durante la olfacción de diferentes texturas sólidas en población infantil (N = 45). En el gráfico de elipses, la forma y el grosor de las líneas corresponden a la evolución del tiempo de exposición. Los tiempos iniciales de exposición se representan con líneas punteadas y finas, mientras que los tiempos de exposición más largos corresponden a líneas continuas y más gruesas. Los productos con diferentes texturas aparecen coloreados de diferente manera, siendo: T6 = gris. T7.1 = verde. T7.2= rojo. Las etiquetas para los rangos de tiempo aparecen en cada gráfico de la siguiente manera: Textura_0: 0–500 ms. Textura_0.5: 500–1000 ms. Textura_1: 1000–1500 ms. Textura_1.5: 1500–2000 ms. Textura_2: 2000–2500 ms. Textura_2.5: 2500–3000 ms.Figura 7. Perfil emocional obtenido durante la manipulación de diferentes texturas sólidas en población infantil (N = 45). En el gráfico de elipses, la forma y el grosor de las líneas corresponden a la evolución del tiempo de exposición. Los tiempos iniciales de exposición se representan con líneas punteadas y finas, mientras que los tiempos de exposición más largos corresponden a líneas continuas y más gruesas. Los productos con diferentes texturas aparecen coloreados de diferente manera, siendo: T6 = gris. T7.1 = verde. T7.2= rojo. Las etiquetas para los rangos de tiempo aparecen en cada gráfico de la siguiente manera: Textura_0: 0–500 ms. Textura_0.5: 500–1000 ms. Textura_1: 1000–1500 ms. Textura_1.5: 1500–2000 ms. Textura_2: 2000–2500 ms. Textura_2.5: 2500–3000 ms.Figura 8. Perfil emocional obtenido durante el consumo de diferentes texturas sólidas en población infantil (N = 45). Durante la fase de consumo los resultados se muestran en base al movimiento observado en los puntos de expresión facial correspondientes a la parte superior de la cara para evitar alteraciones de la medida ocasionadas por la masticación y el procesado oral del alimento1. En el gráfico de elipses, la forma y el grosor de las líneas corresponden a la evolución del tiempo de exposición. Los tiempos iniciales de exposición se representan con líneas punteadas y finas, mientras que los tiempos de exposición más largos corresponden a líneas continuas y más gruesas. Los productos con diferentes texturas aparecen coloreados de diferente manera, siendo: T6 = gris. T7.1 = verde. T7.2= rojo. Las etiquetas para los rangos de tiempo aparecen en cada gráfico de la siguiente manera: Textura_0: 0–500 ms. Textura_0.5: 500–1000 ms. Textura_1: 1000–1500 ms. Textura_1.5: 1500–2000 ms. Textura_2: 2000–2500 ms. Textura_2.5: 2500–3000 ms.Industria y nutricionistas

Estos resultados son especialmente relevantes para la industria alimentaria y para quienes trabajan en nutrición infantil. Aunque el público infantil pueda aceptar un alimento desde el punto de vista del gusto, su respuesta emocional podría afectar su disposición a consumirlo regularmente. Por ejemplo, si un alimento genera expresiones faciales de sorpresa y/o miedo durante la observación o la olfacción, es posible que sea rechazado antes de probarlo, incluso si luego gusta su sabor. Esto refuerza la idea de que, para mejorar la aceptación de ciertos alimentos es crucial considerar no solo su sabor, sino también la forma en que se presentan y su textura.

Referencias:

[1] A. S. Szczesniak, “Texture is a sensory property,” Food Qual. Prefer., vol. 13, no. 4, pp. 215–225, 2002, doi: 10.1016/S0950-3293(01)00039-8.

[2] M. Laureati et al., “Individual differences in texture preferences among European children: Development and validation of the Child Food Texture Preference Questionnaire (CFTPQ),” Food Qual. Prefer., vol. 80, p. 103828, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2019.103828.

[3] M. Laureati, C. Cattaneo, V. Lavelli, V. Bergamaschi, P. Riso, and E. Pagliarini, “Application of the check-all-that-apply method (CATA) to get insights on children’s drivers of liking of fiber-enriched apple purees,” J. Sens. Stud., vol. 32, no. 2, 2017, doi: 10.1111/joss.12253.

[4] J. R. Dalenberg, S. Gutjar, G. J. Ter Horst, K. De Graaf, R. J. Renken, and G. Jager, “Evoked emotions predict food choice,” PLoS One, vol. 9, no. 12, pp. 1–16, 2014, doi: 10.1371/journal.pone.0115388.

[5] G. Juodeikiene et al., “Effects of emotional responses to certain foods on the prediction of consumer acceptance,” Food Res. Int., vol. 112, no. May, pp. 361–368, 2018, doi: 10.1016/j.foodres.2018.06.064.

[6] S. S. Samant, M. J. Chapko, and H. S. Seo, “Predicting consumer liking and preference based on emotional responses and sensory perception: A study with basic taste solutions,” Food Res. Int., vol. 100, no. April, pp. 325–334, 2017, doi: 10.1016/j.foodres.2017.07.021.

[7] P. Ekman, “All emotions are basic,” in The nature of emotion, P. Ekman and R. J. Davidson, Eds., Oxford University Press, 1994, pp. 56–58.

[8] C. Darwin, The expression of the emotions in man and animals. Cambridge: Cambridge University Press, 1872. doi: DOI: 10.1017/CBO9781139833813.

[9] R. Plutchik, “The nature of emotions: Human emotions have deep evolutionary roots, a fact that may explain their complexity and provide tools for clinical practice,” Am. Sci., vol. 89, no. 4, pp. 344–350, Apr. 2001, [Online]. Available: http://www.jstor.org/stable/27857503

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[11] L. Barrett, “Solving the emotion paradox: Categorization and the experience of emotion,” Pers. Soc. Psychol. Rev., vol. 10, pp. 20–46, Feb. 2006, doi: 10.1207/s15327957pspr1001_2.

[12] P. Ekman, W. Friesen, and J. C. Hager, Facial Action Coding System: The manual on CD-ROM. Instructor’s Guide. Salt Lake City: Network Information Research Co, 2002.

[13] iMotions Biometric Research Simplified, “What is GSR? The definite guide,” 2015. [Online]. Available: https://imotions.com/guides/facial-expression-analysis/

[14] J. J. J. Braithwaite et al., “A guide for analysing Electrodermal Activity (EDA) & Skin Conductance Responses (SCRs) for psychological experiments,” 2015. doi: 10.1017.S0142716405050034.

[15] S. D. Kreibig, “Autonomic nervous system activity in emotion : A review,” Biol. Psychol., vol. 84, no. 3, pp. 14–41, 2010, doi: 10.1016/j.biopsycho.2010.03.010.

[16] N. da Quinta, A. B. Baranda, Y. Ríos, R. Llorente, A. B. Naranjo, and I. Martinez de Marañón, “Children’s physiological and behavioural response during the observation, olfaction, manipulation, and consumption of food products with varied textures. Part 2: Solid products,” Food Qual. Prefer., vol. 115, p. 105120, 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2024.105120.

[17] R. Soussignan and B. Schaal, “Children’ s facial responsiveness to odors: Influences of hedonic valence of odor, gender, age, and social presence,” Dev. Psychol., vol. 32, no. 2, pp. 367–379, 1996, doi: 10.1037/0012-1649.32.2.367.

[18] G. G. Zeinstra, M. A. Koelen, D. Colindres, F. J. Kok, and C. de Graaf, “Facial expressions in school-aged children are a good indicator of ‘dislikes’, but not of ‘likes,’” Food Qual. Prefer., vol. 20, no. 8, pp. 620–624, 2009, doi: 10.1016/j.foodqual.2009.07.002.

Nota:

1 El significado de los puntos de expresión facial de la parte superior de la cara es: AU01: elevador de cejas interno (inner brow raiser); AU02: elevador de cejas externo (outer brow raiser); AU04: bajador o descensor de cejas (brow lowerer); AU05: elevador de párpado superior (upper lid raiser); AU06: elevador de mejillas (cheek raiser); AU07: tensor de párpado (lid tightener); AU43: ojos cerrados (eyes closed) [12].

La asociación de dichos puntos de expresión facial con emociones se realizó en base a las indicaciones aportadas por otras publicaciones científicas [12], [17], [18]. Los puntos de expresión AU01, AU02, AU04 y AU43 se asociaron con emociones negativas. Por otro lado, AU06 se asoció con emociones neutras. Finalmente, se consideró que AU05 y AU07 no tienen relación directa con una emoción.

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Sobre la autora: Noelia Da Quinta es doctora en Calidad y Seguridad alimentarias e investigadora postdoctoral en comportamiento del consumidor en AZTI.

Sobre AZTI: El propósito de AZTI es impulsar un cambio positivo para el futuro de las personas, contribuyendo a una sociedad saludable, sostenible e íntegra. Especializado en el medio marino y la alimentación, AZTI aporta productos y tecnologías de vanguardia y de valor añadido basados en ciencia e investigación sólidas. AZTI es miembro de Basque Research and Technology Alliance (BRTA).

Basque Research & Technology Alliance (BRTA) es un consorcio que se anticipa a los retos socioeconómicos futuros globales y de Euskadi y que responde a los mismos mediante la investigación y el desarrollo tecnológico, proyectándose internacionalmente. Los centros de BRTA colaboran en la generación de conocimiento y su transferencia a la sociedad e industria vascas para que sean más innovadoras y competitivas. BRTA es una alianza de 17 centros tecnológicos y centros de investigación cooperativa y cuenta con el apoyo del Gobierno Vasco, SPRI y las Diputaciones Forales de Araba, Bizkaia y Gipuzkoa.

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Basque Research & Technology Alliance (BRTA) 17 zentro teknologiko eta ikerketa kooperatiboko zentroen aliantza bat da. Partzuergo honek Euskadiren etorkizuneko erronka sozioekonomiko globalei aurrea hartzen die, ikerketa eta garapen teknologikoaren bidez erantzuna emanez eta nazioartean proiektatuz. BRTAko zentroek ezagutza sortzen eta ezagutza hori euskal gizarteari eta industriari transferitzen laguntzen dute, berritzaileagoak eta lehiakorragoak izan daitezen. 

BRTA aliantzak Eusko Jaurlaritzaren, SPRIren eta Araba, Bizkaia eta Gipuzkoako Foru Aldundien babesa du, eta, gaurtik aurrera, BRTA osatzen duten zentroen artikuluak publikatuko dira Zientzia Kaieran euren ikerlanen berri emateko.

Eider Fernandez / Leartiker

Gaztagintzan egurrezko apalak erabili izan dira, tradizioz, gaztak ontzeko. Gaztei hainbat onura ematen dizkieten propietateak dituzte egurrezko apalek, baina zenbait arrazoi direla medio, denborarekin egurra baztertzen joan da Euskadiko gaztandegietan. Gazten ontze-prozesuan egurrezko apalek eskaintzen dituzten abantailak jakitera emateko, 2023an GAZTANOLA ikerketa-proiektua jarri zuen martxan Leartiker Esneki Zentroak.

Gazten elaborazio-prozesua amaitu ondoren, haien  ezaugarri sentsorialak (zapore, usain, ehundura, itxura, etab.) garatzeko, ontze-etapa bat iragan behar dute. Horretarako, gaztari ingurumen-baldintza eta zainketa bereziak ematen zaizkio. Besteak beste, tenperatura eta hezetasun kontrolatua, azalaren garbiketa, buelta ematea, etab., eta horien arabera garatuko ditu gazta bakoitzak bereizgarriak dituen ezaugarri organoleptikoak.

1. irudia: ardi-gazta onduak egurrezko apaletan ontzen. (Iturria: Leartiker)

Egurra oso lagungarria da gazta fintzeko prozesuan. Material porotsua den heinean, hezetasuna kontrolatzen laguntzen du, ingurunean gehiegi dagoenean gordetzen du eta gutxi dagoenean askatzen du. Horri esker, gaztak beharrezkoa duen gutxieneko hezetasuna bermatu daiteke, era egokian osa dadin haren ontze-prozesua. Gainera, gaztek pisu-galera txikiagoa izango dute eta, beraz, handiagoa izango da era zuzenean lortutako etekina.

Bestetik, egurrak baditu beste abantaila batzuk ere: apalen gainazalean mikroorganismo onuragarriez osatutako biofilm bat sortzen da. Pelikula hori osotzen duten mikroorganismoak zein motakoak diren, horren arabera garatuko ditu gazta bakoitzak itxura, zapore, usain eta ehundura bereizgarriak. Egurrezko apalen gainean sortzen den biofilma bakarra izango da gaztandegi bakoitzean eta gazta mota bakoitzean, inguruneko baldintzen araberakoa izango delako. Plastikoa edo metala moduko materialek aldiz, ez dute mikroorganismoz osatutako biofilm hori eratzen uzten. Gainera, zenbait ikerketek erakutsi dute egurrezko apalak seguruak direla Listeria monocytogenes bakterio patogenoaren aurrean. Egurrezko apaletan dagoen mikrobio-biofilmak bakterio hori haztea eragozten baitu eta, ondorioz, elikagaien segurtasuna bermatu.

Industriaren eta higiene-arauen garapenarekin batera, ordea, egurra moduko materialak baztertuz joan ziren herrialde batzuetan. Haren ordez, altzairu herdoilgaitza eta plastikoa moduko materialak erabiltzen hasi ziren. Material hauek errazagoak dira garbitzen eta desinfektatzen, eta osasun-agintarien begietara seguruagoak.

Urteak pasa ahala, zenbait ikerlan egin dira esparru honetan, eta agerian utzi dute egurrezko apalek hainbat onura eskaintzen dituztela gaztagintzan. Horri esker, herrialde askotan sustatuz joan da material honen erabilera eta, gaur egun, Europa mailako gaztandegi artisauetan guztiz errotuta dago egurrezko apalak erabiltzea. Adibidez, egurrezko apaletan ontzen dira hain preziatuak diren Gruyère gazta suitzarra, Stichelton gazta ingelesa edo Comté gazta frantsesa egurrezko apaletan  ontzen diren gaztak dira.

Lortutako ebidentzia zientifikoak ugariak diren arren, Euskadiko gaztandegietan gaur egun oraindik ez dago oso hedatuta edo normalizatuta egurrezko apalak erabiltzea.

2. irudia: egurrezko apalen laginketa prozesua. (Iturria: Leartiker)

Gaztagintza sektorea hazten ari da, urtez urte gehiago dira sortutako gaztandegi berriak, baita merkaturatzen dituzten gazta motak ere. Gaztandegiek berrikuntza eta dibertsifikazioa bilatzen dute beren lehiakortasuna bermatzeko asmoz. Ezaugarri desberdin eta bereizgarriak dituzten gaztak ekoiztu nahi dituzte, eta helburu honetan zeregin garrantzitsua hartzen dute egurrezko apalek. Hori dela eta, hainbat dira egurrezko apalak erabiltzeko interesa erakutsi duten gaztandegiak.

Egoera honen aurrean, Leartiker Esneki Zentroak esneki-sektore artisauaren beharrizanei erantzuna ematea nahi izan du. Horretarako, GAZTANOLA ikerketa- eta garapen-proiektua gauzatu du, gazten ontze-prozesuan egurrezko apalak erabiltzea dakartzan onuren inguruko ikerlanetan sakontzeko.

Ikerlanak bi modutan egin dira; batetik, modu esperimentalean, Leartiker Esneki Zentroko ekoizpen gunean gazta loteak ekoiztuz, eta bestetik, egurrezko apalak erabiltzen dituzten gaztandegietan laginketa eta analisiak eginez.

Leartiker Esneki Zentroan ekoiztutako gazta loteak, ingurumen baldintza berdinetan ondu dira. Hau da, tenperatura- eta hezetasun-baldintza berdinetan, eta gaztei emandako zainketa motak eta kopuruak ere berdinak izan dira. Baina gaztak ontzeko 3 material ezberdin erabili dira; batzuk egurrezko apaletan ondu dira, eta beste batzuk sare zein kutxetan. Azken bi hauek gaztandegietan erabiltzen diren ohiko materialak dira. Ikerlanetan zenbait analisi mota egin dira; analisi mikrobiologiko espezifikoak bai gaztetan eta bai ontze-gainazaletan ere, ekoizpen- eta ontze-denbora ezberdinetan; gazten pisaketak ontze aurretik eta amaieran; eta analisi sentsorialak gazten ontze-prozesua amaitutakoan.

3. irudia: lizun eta legamien hazkuntza DRBC hazkuntza-medioan. (Iturria: Leartiker)

Lortutako emaitzak bat datoz erreferentziazko ikerlanen argitalpenekin:

• Mikroorganismo onuragarrien kontaketak: egurrezko apaletan izandako mikroorganismo onuragarrien kontaketak beste bi materialetan lortutakoak baino altuagoak izan dira. Gainera, gaztandegietan egindako egurren analisietan jaso diren mikroorganismo-kontaketak are altuagoak izan dira saiakera esperimentaletan lortutakoak baino. Horrek eragin zuzena izan dezake segidan azaltzen diren bi puntuekin.
• Listeria monocytogenes bakterio kaltegarria: bakterio patogeno hau ez da aurkitu analizatutako lagin batetan ere. Mikroorganismo onuragarrien hazkuntzak Listeria monocytogenes bakterio patogenoaren hazkuntza inhibitu dezake.
• Ezaugarri sentsorialak: analisi sentsorialen emaitzek honakoa ondorioztatu dute; gazten ontze-prozesuan erabilitako materialak eragin zuzena duela gazta mota bakoitzean garatutako ezaugarri sentsorialetan. Egurrezko apaletan ondutako gaztek desberdintasunak erakutsi dituzte, ezaugarri sentsorialen aldetik, beste bi materialetan ondutako gaztekin alderatuz gero. Horiek horrela, hezetasuna mantentzen laguntzen duenez, gainazalean lizun-aniztasun handiagoa garatzen da eta, ondorioz, azaleko itxura aldatzeaz gain, gaztaren ehundura ere aldatzen da. Era berean, flora-aniztasun horrek eragina du gaztaren zapore eta usainean eta, ondorioz, ezaugarri organoleptiko desberdinak ematen dizkio.
• Errendimendua: egurrezko apaletan ondutako gaztek errendimendu hobea dutela egiaztatu da. Aurretik azaldu den bezala, egurrak hezetasuna erregulatzen du. Egurrezko apalen gainean ondutako gaztek pisu-galera txikiagoa erakutsi dute beste bi materialetan ondutakoekin alderatuz.

GAZTANOLA proiektuan lortutako emaitzek agerian utzi dute egurrezko apalek abantailak eskaintzen dituztela gazten ontze-prozesuan. Gaztei ezaugarri sentsorial bereizgarriak ematen dizkiete eta etekin handiagoa lortzen lagun dezakete, segurtasun arloko galerarik gabe. Baieztatu daiteke, beraz, tradiziodun material hau baliagarria dela gazten ontze-prozesua aurrera eramateko.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Busseta, Gabriele; et al. (2024). The wooden shelf surface and cheese rind mutually exchange microbiota during the traditional ripening process. International Journal of Food Microbiology, 409, 16. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2023.110478
• Nepomuceno, Angel; Thomas, Paul (2019). Wood and traditional materials in dairy processing. FACENetWork.
• Galinari, Éder; et al., (2014). Microbiological aspects of the biofilm on wooden utensils used to make a Brazilian artisanal cheese. Braz J Microbio, 45, 713-720. DOI: 10.1590/s1517-83822014000200047
• Imhof, René; et al. (2017). Sanitising wooden boards used for cheese maturation vy means of a steam-mediated heatinig process. Journal of Consumer Protection and Food Safety, 12, 255-263. DOI: 10.1007/s00003-017-1114-0
• Irlinger, Françoise; et al. (2009). Microbial interactions in cheese: implications for cheese quality and safety. Current Opinion in Biotechnology, 20, 2 , 142-148. DOI: 10.1016/j.copbio.2009.02.016

Egileaz:

Eider Fernandez Elikagaien Zientzia eta Teknologian lizentziatua da, eta ikertzailea Leartikerreko Esneki Zentroan.

Zentroari buruz:

LEARTIKER, Polimeroen eta Elikagaien Teknologia esparruetan ikertzen duen zentro teknologikoa da. Zientzia, Teknologia eta Berrikuntzaren Euskal Sareko (ZTBES) parte da, eta Basque Research and Technology Alliance (BRTA) aliantzako eta Mondragon Korporazioko kidea da.

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Cuando en una de esas noches en las que Marte y la Tierra se encuentran relativamente cerca -bueno, cerca en el sentido astronómico, ya que es difícil que nos acerquemos a menos de 55 millones de kilómetros- y miramos con un telescopio modesto, hay algo que salta a la vista y que, sin poder ver ningún otro detalle de la superficie con tanta claridad entre la turbulencia atmosférica, nos hace sentir cierta familiaridad: los casquetes polares de Marte.

Más allá de que para los geólogos las capas de polvo y hielo de los casquetes polares -como una inmensa tarta de chocolate y galletas- pueden albergar una importantísima información sobre la historia climática del planeta rojo, hay algo más que nos pueden enseñar estas grandes masas de hielo al igual que las hemos podido aprovechar en la Tierra: conocer mejor la rigidez del manto y, a la vez, como de frío está el interior del planeta.

Marte observado desde el telescopio espacial Hubble. El casquete polar del hemisferio Norte es claramente visible en la parte superior del planeta. Si en vez de rojo, fuese azul, muy probablemente encontraríamos un parecido todavía más asombroso con nuestro planeta. Cortesía de JPL/NASA/STScI.

En la Tierra tenemos una compleja historia de periodos glaciares e interglaciares. Durante las popularmente conocidas como “edades del hielo” -los periodos glaciares-, sobre los continentes suelen formarse grandes masas de hielo y, con su enorme peso, tienen la capacidad de ir hundiendo la corteza que hay debajo, flexionándola como cuando clavamos un dedo sobre una bola antiestrés.

Cuando el clima va cambiando hacia un periodo más cálido -o interglaciar- y el hielo comienza a fundirse, este peso se va liberando y la corteza “rebota” hacia arriba en un proceso que conocemos como rebote isostático, que como decía en el párrafo anterior, nos da pistas sobre el estado del interior de nuestro planeta.

En Marte podemos medir estos procesos gracias al casquete de hielo que existe en el polo Norte, un enorme depósito de hielo y polvo de varios kilómetros de espesor acumulados durante millones de años y que es capaz de, por su peso, deformar la corteza de con una magnitud que podemos medir a través de las misiones espaciales. Y un nuevo artículo publicado por Broquet et al. (2025), nos ha abierto, gracias a la deformación que produce el peso de este hielo sobre la corteza del planeta, una ventana para conocer mejor el funcionamiento interno de Marte.

¿Cómo han abordado los científicos este problema? Porque no ha habido ninguna misión específica dedicada a estudiar esta cuestión en la superficie de Marte, pero tampoco desde la órbita. A pesar de eso, han logrado cuatro indicios diferentes para reconstruir con más detalle estos procesos de deformación y respuesta de la corteza y el manto marciano.

La primera de estas pistas viene dada por el estudio de los perfiles de radar tomados por los instrumentos MARSIS y SHARAD, que les ha permitido observar una especie de “radiografía” de los casquetes polares gracias a las ondas de radio que rebotan -y en algunos casos son absorbidas- por las distintas capas del casquete polar. Con estos perfiles se ha podido calcular el espesor real de la capa de hielo y estudiar el estado de las rocas que soportan esta masa de hielo, descubriendo que no ha sufrido una flexura o flexión muy grande como consecuencia del peso.

En esta imagen podemos ver un perfil de radar del polo norte marciano tomado por el instrumento SHARAD que viaja a bordo de la sonda Mars Reconaissance Orbiter. Se aprecian perfectamente distintas capas dentro del hielo -quizás relacionadas con alternancias climáticas- así como la roca sobre la que se apoya el hielo. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/University of Rome/SwRI.

Por otro, el estudio del campo gravitatorio de Marte, que no es estático, sino que va cambiando con el paso del tiempo. Cuando el hielo se va acumulando sobre los casquetes y se deforma la corteza, ocurren cambios sutiles que se pueden ir siguiendo a lo largo de los años marcianos, permitiendo a los científicos ver que parte de la superficie rebota o se hunde. Este hecho incluso puede observarse con el cambio de las estaciones, ya que hay parte del hielo que se sublima a la atmósfera durante la primavera y el verano y cae de nuevo durante el invierno, generando una alteración del campo gravitatorio suficientemente perceptible.

Los datos sísmicos de la misión InSight han sido también muy importantes, ya que de ellos se aprecia que no han ocurrido terremotos importantes cerca del polo norte, indicando que la deformación en la corteza del planeta es muy pequeña, permitiendo acotar a los científicos que cantidad de flexión está sufriendo la corteza con respecto a la actividad sísmica observada. Por cierto, este hecho tiene también una derivada práctica importante, y es que, de cara al riesgo sísmico para las futuras misiones tripuladas marcianas, el polo norte podría ser relativamente “tranquilo” y, por lo tanto, un lugar seguro. Si las rocas que sirven de apoyo al casquete polar hubiesen sufrido una mayor deformación, lo más probable es que hubiese una mayor actividad sísmica también.

Por último, los investigadores han confeccionado una serie de modelos físicos que simulan la evolución del calor interno de Marte desde su formación hasta el día de hoy, permitiendo poner a prueba varios escenarios sobre como podía ser la estructura interna del planeta, y, combinando estos escenarios con los datos reales, saber cuales podrían ser los más certeros.

¿Y qué resultados arroja la combinación de todos estos datos junto con los modelos? El primero es que el manto de Marte, la capa que hay justo debajo de la corteza, es más viscosa de lo que se había pensado hasta ahora. La viscosidad, en este sentido, es la resistencia a fluir del manto. Esto no quiere decir que el manto esté fundido, si no que, a escala geológica, las rocas del manto se comportan como un fluido, pero se encuentran en estado sólido.

Detalle del casquete polar del hemisferio norte tomado por la sonda europea Mars Express. Se aprecia muy bien la forma “arremolinada” de las capas de hielo y polvo. Cortesía de ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Esto es importante porque un manto muy viscoso nos indica que el interior de Marte está hoy relativamente frío -si no sería menos viscoso- y que los elementos radiogénicos que producen calor a partir de la desintegración radioactiva probablemente no estén distribuidos de una manera uniforme en su interior. Y de hecho es probable que muchos de estos elementos estén concentrados en la corteza, permitiendo que, por otro lado, esta esté más caliente.

Las implicaciones de esta observación son muy importantes: Sabemos que Marte ha tenido actividad volcánica en el pasado reciente -incluso en los últimos miles de años- y que puede que este fenómeno se deba no a la presencia de magmas que puedan provenir del manto, sino que estos podrían incluso formarse dentro de la propia corteza gracias a una mayor concentración de elementos radiogénicos suficientes para elevar la temperatura, fundir la roca y dar lugar a los magmas que posteriormente fluirían hacia la superficie.

Para concluir, otro aspecto que me ha parecido muy interesante del estudio es que el casquete polar del hemisferio norte es relativamente joven -a escala geológica- y que el hielo podría haberse estado acumulando desde hace entre 1.7 y 1.2 millones de años, por lo que la deformación de la corteza todavía estaría en marcha y no podemos apreciar todavía su verdadera magnitud debido a la lentitud de este proceso. Dicho esto, el poder establecer una fecha para cuando se comenzó a formar este casquete polar nos puede ayudar a comprender mejor la historia climática del planeta y la relación de este con los distintos ciclos astronómicos (oblicuidad, excentricidad, precesión…).

Todavía nos queda mucho para saber todos los detalles de la estructura interna del planeta Marte, pero cada trocito que descubrimos -aunque sea a través de misiones que muchas veces no parecen conectadas entre si- nos ayuda a estar más cerca de poder responder a por que Marte y la Tierra son planetas tan diferentes.

Bibliografía:

A. Broquet, et al.  (2025) Glacial Isostatic Adjustment Reveals Mars’s Interior Viscosity Structure. Nature doi: 10.1038/s41586-024-08565-9

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

El artículo Los casquetes polares de Marte y el interior del planeta rojo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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

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

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

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

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

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

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

Zurruna eta jariakorra

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

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

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

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

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

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

Grossen iragarpenak laborategian supersolidoen bilaketa luze bati hasiera eman zion.

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

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

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

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

Supersolido bat biratzen

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

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

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

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

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

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

Konexio kosmikoak

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Jatorrizko artikulua:

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

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Referencias:

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

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

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

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

Enara Calvo Gil

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

Kimika

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

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

Ingurumena

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

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

Genetika

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

Osasuna

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

Astronomia

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

Arkeologia

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

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

Mikrobiologia

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

Egileaz:

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

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

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

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

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

 

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Materia oscura errante

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

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

Los efectos de la aniquilación

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

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

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

Los detectores colosales

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

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

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

La temperatura importa

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

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

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

El invento para el porvenir

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

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

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

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

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

Carolina Martínez

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

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

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

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

Lilian Snelling, ilustratzaile entzutetsua

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

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

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

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

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

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

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

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

Iturriak:

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

Egileaz:

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

Botanika britainiarra edertzen artikulu-sorta:

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

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

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fernando Plazaola

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

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

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

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

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

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

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

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

Artikuluaren fitxa:

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

Egileaz:

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

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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

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

Liudmila Vsévolovna Kéldysh. Fuente: Russian Mathematical Surveys.

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

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

Trabajando en teoría de conjuntos

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

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

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

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

Trabajando en topología geométrica

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

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

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

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

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

Bonus

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

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

Referencias

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

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

Juanma Gallego

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Espazio ondarea jasotzeko datu baseak

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

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

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

Erreferentzia bibliografikoak:

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

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

Traducido por César Tomé López

 

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

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

Maider Ormaza eta Maria Blanco

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Egileez:

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

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