El Bosón de Higgs en el punto de mira del Nobel

Ochenta y cuatro años, cuarenta y ocho de los cuales transcurridos a la espera de una respuesta positiva a sus ideas de juventud, han convertido al físico británico Peter Higgs en un héroe de salud delicada. Aquel anciano que el pasado 4 de julio se escondía las manos entre las piernas y no lograba contener las lágrimas sentado entre el público de la sala de prensa del CERN, en Ginebra, asistía emocionado al anuncio de la observación que confirmaba su teoría. Dentro de cinco meses, y si su estado de salud se lo permite, podremos ver más de cerca al tímido físico, más acostumbrado a la concentración en su trabajo que a los oropeles de las celebraciones.

Peter Higgs

Pero la cosa no queda ahí. En los pasillos de los despachos de Ginebra, sotto voce se rumorea que el próximo Nobel de Física podría recaer en el británico, junto al belga François Englert, y quién sabe si de nuevo en el CERN, por su «colaboración integral tanto en los aspectos teóricos como experimentales», como atestigua el catedrático de la Universidad de Oviedo Javier Cuevas, miembro del experimento CMS, y protagonista en el descubrimiento de julio.

«Se han empleado muchos recursos, primero con el acelerador LEP desde 1990, y ahora con el LHC. Son ya veintitrés años dedicados a la comprobación experimental del Modelo Estándar, que en parte se cierran con la detección de esta partícula», afirma Cuevas con cautela, pues «aunque conocemos la masa, su paridad, y casi con toda seguridad su spin, a partir de 2015, con el nuevo encendido del LHC pudieran aparecer más bosones de la misma familia».

François Englert

«Quizás se cierre un capítulo del Modelo Estándar, si resulta que el bosón detectado en julio es el único de la familia Higgs», sostiene Celso M. Rivero, del Instituto de Física de Cantabria y miembro del equipo del experimento CMS del colisionador de hadrones. No lo sabremos hasta que en 2015 arranque de nuevo el LHC a pleno rendimiento, con más energía puesta en juego que permita la aparación de los miembros con más masa, si éstos existen. «En ese caso se espera encontrar cinco bosones de Higgs, uno de los cuáles sería el observado por primera vez en julio», aclara Rivero con reserva refiriéndose a los modelos teóricos que se manejan en la actualidad.

Rof Heuer, director general del CERN, a través de un mensaje se felicitó de esta recompensa que reconoce al más alto nivel el trabajo de investigación científica llevado a cabo por este organismo desde su creación en 1954. Heuer aceptó esta prestigiosa recompensa en nombre de los 10.000 físicos que trabajan en las actividades de este laboratorio, informa T. Benítez de Lugo desde Ginebra.

Dos partículas entrelazadas en el tiempo

Un grupo de físicos israelíes acaba de conseguir entrelazar dos fotones que nunca habían coincidido en el tiempo, esto es, que existieron en momentos diferentes. Primero generaron un fotón y midieron su polarización, un procedimiento que destruye la partícula que se quiere medir. Después generaron un segundo fotón, y a pesar de no haber existido al mismo tiempo que el primero, comprobaron que tenía exactamente la polarización opuesta, lo que demuestra que ambos estaban entrelazados. El hallazgo acaba de publicarse en arXiv.org.

A pesar de que el experimento parece más propio de la ciencia ficción que de un laboratorio real, no hay que olvidar que en el mundo de la física cuántica, el de las partículas subatómicas, las reglas no son las mismas que en el mundo que nos rodea. De hecho, las leyes de la física clásica, las que gobiernan la realidad que vemos a diario, dejan de funcionar a pequeñísima escala. Allí, en el reino de lo infinitamente pequeño, nuestra percepción y nuestra lógica, basados en la mecánica clásica, sencillamente, no sirven.

A pesar de ello, y por extraño que parezca, la mecánica cuántica no tiene problema alguno con el comportamiento observado por los físicos israelíes en su experimento. El entrelazamiento cuántico, en efecto, no es una propiedad que pueda explicarse con las leyes físicas a las que estamos acostumbrados. Se trata de un estado en el que dos partículas (por ejemplo, dos fotones) entrelazan sus propiedades de forma tal quecualquier cambio que sufra una de ellas es inmediatamente “sentido” por la otra, que reacciona al instante y sin importar cual sea la distancia que las separa.

Y es que las partículas subatómicas, debido a un principio llamado de“superposición cuántica”, pueden existir en cualquier estado teóricamente posible al mismo tiempo. Un fotón, por ejemplo, es capaz de girar horizontal y verticalmente (polarizaciones diferentes) simultáneamente. Solo cuando se efectúa una medición concreta la partícula observada adopta un estado determinado. Y cuando se trata de partículas entrelazadas, como las del experimento, cuando se mide una de las dos y ésta se “congela” en un estado determinado, podemos estar seguros de que la otra ha asumido, en el mismo instante, el estado opuesto. Si medimos un fotón y observamos que tiene una polarización vertical, su “alter ego” tendrá una polarización horizontal.

La técnica usada por los físicos israelíes para entrelazar dos fotones que nunca habían coincidido en el tiempo es bastante compleja. El experimento empezó producuiendo dos fotones (que llamaremos 1 y 2) y entrelazándolos. El fotón 1 fue inmediatamente medido, por lo que quedó destruido, aunque no sin fijar antes el estado del fotón 2. Entonces los físicos generaron otra pareja de fotones entrelazados (3 y 4) y enlazaron a su vez el fotón 3 con el “superviviente” de la primera pareja, el fotón 2. Lo cual, por asociación, también entrelazó el fotón 1 (que ya no existía) con el 4. A pesar de que los fotones 1 y 4 no habían coincidido en el tiempo, el estado del 4 era exactamente el opuesto del 1. Es decir, ambos estaban entrelazados.

El entrelazamiento funciona de forma instantánea sin importar cual sea la distanciaa entre las dos partículas, ya sea de pocos cm. o que ambas se encuentren en extremos opuestos del Universo. Ahora, este experimento ha demostrado que el entrelazamiento no sólo existe en el espacio, sino también en el tiempo o, más propiamente dicho, en el espaciotiempo.

Un tomate modificado genéticamente púrpura y más sano

Hace aproximadamente un año, un equipo de 300 científicos provenientes de diez países logró secuenciar el genoma del tomate.abriendo la posibilidad de recuperar el sabor del tomate considerado industrial a través de la ingeniería genética. Ahora, vez tenemos algo más: un tomate modificado por científicos del Centro John Innes en Norfolk. Al introducir dos genes de boca de dragón, este nuevo tomate posee un mejor sabor, y cuenta con una mayor cantidad de antioxidantes, adquiriendo así un llamativo color púrpura.

Uno de los problemas más serios que enfrenta la industria del tomate aparece a la hora de retirar el fruto de la planta. Los tomates son recolectados mientras están verdes, lo que hace más sencillo su transporte y almacenamiento (debido a que son más duros y resistentes), pero esto provoca que pierdan sabor y textura, ya que el fruto no alcanza la madurez necesaria “en la planta”. Esto va directamente en contra de las necesidades del consumidor minorista y de las grandes cadenas de distribución, que esperan un tomate sabroso y firme. En mayo del año pasado se completó la secuencia del genoma del tomate, instalando la posibilidad de “recuperar” su sabor a través de la ingeniería genética.

Sin embargo, lo que tenemos hoy aquí va más allá del sabor. Se trata de un tomate púrpura, modificado genéticamente por científicos del Centro John Innes en Norfolk. Este tomate incorpora dos genes de la planta conocida como “boca de dragón”. Estos genes activan a otros que permanecían dormidos en el tomate, provocando un aumento en la producción de antocianina. Las antocianinas se pueden encontrar naturalmente en una gran cantidad de frutas y verduras, y es responsable por algunos de los tonos más reconocibles, como el rojo de la zarzamora y el azul en el arándano. Sin embargo, el rol más importante de las antocianinas es el de antioxidantes con propiedades anticancerígenas.

Otro punto a favor del tomate púrpura modificado genéticamente está en su duración una vez que es cosechado. Las pruebas realizadas por los científicos revelan que pasan unos 48 días hasta que el tomate púrpura se echa a perder tras su cosecha, contra las tres semanas del tomate convencional. Esto permitiría a la industria dejar que el tomate se desarrolle por mucho más tiempo en la planta, ganando olor y sabor, pero conservando su resistencia para el transporte. Ahora, tal vez el tomate púrpura sea un poco chocante a la vista, en especial sabiendo que fue modificado genéticamente, pero lo cierto es que el rojo no tiene ninguna exclusividad sobre los tomates.

Existen tomates que son púrpura en forma natural (como el “cherokee púrpura”), pero también los hay en verde, amarillo, naranja, y hasta rosa. Las pruebas que establecerán los beneficios del tomate modificado llevarán doce meses, pero serán necesarios dos años adicionales para que las autoridades den el visto bueno (o no) a su venta en forma de zumo.

Las primeras células madre embrionarias obtenidas de una persona

Científicos de la Oregon Health & Science University y del Centro de Investigación Nacional de Primates de Oregon (ONPRC) han logrado por vez primera reprogramar con éxito células de piel humana para convertirlas en células madre embrionarias capaces de transformarse en cualquier otro tipo de célula en el organismo. Las células madre embrionarias obtenidas podrían ser capaces de restaurar el daño causado por un lesión o una enfermedad y, desde hace tiempo, se considera la terapia celular como uno de los avances más prometedores para el tratamiento de enfermedades como la enfermedad de Párkinson, la esclerosis múltiple, la enfermedad cardiaca y las lesiones de la médula espinal.

No hay duda alguna de que el hallazgo es un gran paso de la clonación reproductiva, pero, también de que es un tema muy controvertido. El logro reabrirá el debate ético sobre la posibilidad de que esta técnica se emplee para la clonación reproductiva en humanos. Sin embargo, el propio autor del trabajo, Shoukhrat Mitalipov, ve poco probable esta posibilidad; en primer lugar, matiza, «en nuestra investigación no se han empleado embriones fertilizados y , además, la técnica ha sido probada durante años en humanos para ver si era posible crear un embrión viable para la vida, pero no lo hemos logrado». En cualquier caso, tal y como ocurrió cuando el coreano Hwang anunció haber clonado células humanas, este avance abre la espita a un «viejo» debate en el que se mezclarán de nuevo los aspectos éticos y científicos.

Dolly (clon) y Dolly

La técnica utilizada por Mitalipov, Paula Amato, y sus colegas es una variante de un método de uso común denominado transferencia nuclear de células somáticas o SCNT, el mismo que se usó para creara la famosa oveja Dolly, el primer animal del mundo clonado. Con esta técnica se trasplanta el núcleo de una célula, que contiene el ADN de un individuo, en un óvulo que ha tenido su material genético eliminado. El óvulo fertilizado se desarrolla y como resultado produce células madre.

Los resultados, publicados en la revista Cell, abren nuevas vías para el uso de las células madre, para conocer con más detalle las causas específicas de la enfermedad y para el desarrollo de terapias personalizadas. Es la primera vez que se obtienen células madre embrionarias humanas a partir de células de piel humanas, algo que en su momento anunció haber logrado el científico coreano Hwang, que resultó ser un gran fiasco científico, o que asegura haber conseguido también el controvertido Robert Lanza, del Instituto Advanced Cell Technology.

«Nuestro hallazgo ofrece nuevas formas de generar células madre para pacientes con tejidos y órganos disfuncionales o dañados», resalta Mitalipov porque, recuerda, estas células madre pueden regenerar y reemplazar las células y los tejidos dañados y aliviar enfermedades que afectan a millones de personas.

Al contrario que las técnicas que se emplean para generar células madre pluripotentes inducidas (iPS), que genera cierta preocupación en la comunidad científica debido a que se puedan producir mutaciones inesperadas en las células, la transferencia nuclear de células somáticas parece más segura. Sin embargo, hasta ahora los resultados en animales, ratón y mono, no había ofrecido resultados positivos.

Para superar estos obstáculos, el equipo de Mitalipov trabajó sobre terreno conocido: su técnica para producir o clonar embriones de mono mediante transferencia nuclear de células somáticas. A continuación, transfirieron núcleos de células de piel humana en el citoplasma de óvulos humanos, la que generó blastocistos que dieron origen a las colonias de células madre embrionarias humanas. Y, al contrario que con otras técnicas, éstas se parecían a las derivadas de embriones fertilizados, no tenían anomalías cromosómicas, tenían una actividad normal del gen y eran capaces de convertirse en otros tipos de células especializadas que se podrían utilizar en terapia celular.

Y, sorprendentemente, los investigadores vieron que los mejores resultados se observaron en los donantes que produjeron un bajo número de células, pero de alta calidad. «Creíamos que para lograr la transferencia nuclear de células somáticas en humanos harían falta miles de óvulos humanos; sin embargo, hemos sido capaces de producir un linaje de células madre embrionarias humanas utilizando sólo dos óvulos humanos, lo que convierte a este enfoque en muy práctico para el uso terapéutico generalizado».

Los expertos subrayan que a pesar de que su método podría ser considerado como una técnica para la clonación de células madre, comúnmente llamado clonación terapéutica, no es probable que tenga éxito en la producción de clones humanos, lo que se conoce como clonación reproductiva. De hecho, esta técnica lleva investigándose desde hace años en momos y no se han logrado producir clones de mono. 

Y, como aclara Mitalipov, «nuestra investigación está dirigida hacia la generación de células madre para su uso en futuros tratamientos para combatir la enfermedad. A menudo, los avances que se producen en el campo de transferencia nuclear conducen a un debate público sobre la ética de la clonación humana y, éste no es nuestro objetivo. Tampoco creemos que nuestros hallazgos puedan ser utilizados por otros para avanzar en la posibilidad de la clonación reproductiva de seres humanos».

VIDEO: http://vimeo.com/66012007

Entregado el galardón al mejor joven físico de Europa a un español repudiado en su propio país

Martinez Santos (a la derecha) junto a John Ellis y otra investigadora de LHC

Reconocido en el extranjero, ignorado en España. Ese es el destino de centenares de científicos que han tenido que salir al exterior para poder ejercer su vocación. Algunos de esos casos, como el de Diego Martínez Santos, son especialmente sangrantes. Este gallego, nacido en 1983, acaba de ser reconocido por la Sociedad Europea de Física (EPS) con el premio al mejor joven físico experimental de Europa por su participación en el experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Allí analizó las desintegraciones de una partícula, el mesón B o partícula de la extraña belleza, en una investigación que describe las interacciones entre las partículas elementales. El reconocimiento se otorga cada dos años.

Pero ni siquiera este importante galardón le ha abierto a Martínez las puertas para retornar a España. Según él mismo explica en La Voz de Galicia, el mismo día en que conoció la noticia del premio, la Secretaría de Estado de Investigación, dependiente del Ministerio de Economía y Competitividad, le ha denegado la posibilidad de regresar a España a través del programa Ramón y Cajal alegando que el currículum de este investigador, que tiene un contrato de tres años en el Instituto de Física de Partículas de Holanda, el Nikhef, no es lo suficientemente bueno para España.

El delegado en España del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), Carlos Pajares, no entiende esta decisión. “La comisión que lo evaluó o bien no miró bien su currículo o, a lo mejor, quiso dar preferencia a otros investigadores de más edad para los que esta era su última oportunidad de acceder a una Ramón y Cajal, pero lo que no es comprensible es que se diga que está por debajo de la media”.

Mientras tanto, y pese a todas las dificultades, Diego Martínez asegura que lo seguirá intentando. “No, no me veo viviendo toda mi vida ni en Holanda ni en Ginebra. Me gustaría volver a Santiago de Compostela, y si no, a otro lugar de España, o incluso a Italia, un país menos frío”.

Pulmones en una botella

Voy a empezar a publicar una serie de experimentos bastante simples (pero interesantes y atractivos a la vista) realizables tanto por adultos como por niños curiosos. El primero es este: Pulmones en una botella.

Nuestro cuerpo es una obra maestra de bioingenieria con grandes estructuras entrelazadas o conectadas formando maravillas de la naturaleza como el sistema circulatorio, el sistema digestivo entre muchos otros.

Hoy nos vamos a centrar en el sistema respiratorio y vamos a simular su funcionamiento (a pequeña escal obviamente).

Para este experimento necesitaremos los siguientes materiales:

• Una botella de plástico
• Unas tijeras
• 3 pajitas 
• Un tapón de corcho (aunque se puede usar el mismo tapón de la botella)
• Guantes de látex (un par). Se compran en supermercado o farmacias
• Cinta aislante
• 2 globos

Como construir un sistema respiratorio

1. Cortamos la parte baja de la botella.
2. Colocamos el guante, este simulará el trabajo que desarrolla el DIAFRAGMA.
3. Con las tres pajitas, formamos una “Y”.
4. En los extremos que forman la “V” del Sistema “Y” colocamos los dos globos. Para tener un mejor agarre, usamos la cinta para reforzarlo. (Los globos simularan nuestros pulmones.)
5. Atravesamos la pajita, que esta al otro extremo de la “V” del Sistema “Y”, por el corcho y lo colocamos en el pico de la botella. (Esto ayudara a que la botella quede hermético.)

Una vez montado todo el mecanismo, debería parecerse a algo similar a esto:

Ahora ya puede tirar del diafragma (en este caso nuestro guante) y veamos que ocurre. Anda!! Los globos se inflan!!

Explicación

Cuando el guante (nuestro diafragma) se expande hace que los globos (nuestros plumones) se hinchen. Cuando sucede lo contrario, o sea cuando se contrae hace que se expulse el aire.

La estación espacial internacional en alerta

Los astronautas de la Estación Espacial Internacional (ISS) han descubierto una fuga de amoniaco en un radiador de la nave, un problema que ya apareció en años anteriores. Rusia y Estados Unidosconsensuarán hoy una caminata espacial extraordinaria de los astronautas de la NASA para localizar la fuga, según ha anunciado el jefe del segmento ruso de la misión, Vladímir Soloviov.

"La decisión aún no está tomada. Lo trataremos hoy. En general no tenemos nada en contra. Realmente tienen una seria avería, muy seria (en el segmento estadounidense de la ISS). En estos casos debemos cooperar como socios", dijo Soloviov. Una fuente del sector aeroespacial ruso adelantó a la agencia Interfax que la caminata podría tener lugar mañana sábado.

El amoniaco es un elemento fundamental que circula a través de los sistemas externos de control térmico de la estación para enfriar y mantener en la temperatura adecuada la electrónica y otros sistemas de la estación.

Una primera fuga se detectó en 2007. En noviembre de 2012 la astronauta estadounidense Sunita Williams y el japonés Akihiko Hoshide realizaron una caminata espacial para reparar el escape de amoniaco e instalar otro radiador por temor a que el original estuviera dañado por el impacto de un micrometeorito.

"La fuga se ha producido en la misma área, pero no sabemos si es la misma que entonces", ha dicho el portavoz de la NASA, Kelly Humphries, al portal especializado Space.com. Humphries ha agregado que la tripulación de la nave "no corre peligro", si bien era pronto para determinar si sería necesario una nueva caminata espacial.

La fuga podría afectar al funcionamiento del canal generador de electricidad 2B a finales de año. El generador tiene capacidad para alimentar a un gran número de componentes de la estación y si quedara fuera de servicio podría provocar un sobrecalentamiento en los sistemas que afectara a todo el complejo espacial.