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19 de febrero de 2018

El haz de neutrinos más potente atravesará 1.300 kilómetros de la Tierra

El chorro de partículas pasará por un gigantesco detector capaz de observar la formación de un agujero negro en tiempo real y permitirá buscar respuestas al origen del universo.


Extienda la palma de la mano. Cuente hasta tres. Un billón de neutrinos acaba de atravesar la piel, el músculo y los huesos de su mano. Estas minúsculas partículas pasan por el espacio vacío de los átomos casi a la velocidad de la luz en un viaje interestelar que no deja rastro. El Experimento de Neutrinos Subterráneo Profundo (DUNE, por sus siglas en inglés) proyecta un nuevo acelerador y dos nuevos detectores de un haz de neutrinos que recorrerá 1.300 kilómetros por el subsuelo de Estados Unidos. La prueba puede aportar respuestas sobre el origen del universo.
 
Los neutrinos son tan ligeros y escurridizos que pueden atravesar un año luz de plomo macizo sin despeinarse. Y, sin embargo, los científicos han conseguido atraparlos. A cien metros bajo tierra, en un laboratorio a las afueras de Chicago (EE UU) existe una cueva que alberga un contenedor metálico del tamaño de un autobús, repleto de luces, instrumentos de medición y cables. Es un detector de neutrinos.

Estas partículas subatómicas ostentan varios récords en el campo de la física. Son los corpúsculos de materia más abundantes del universo y, a pesar de ello, siguen siendo un rompecabezas. Esto es porque también son los más pequeños, lo cual impide estudiarlos directamente. Nadie sabe cuál es su masa, pero los experimentos indican que debe de ser al menos 100.000 veces menor que la del electrón, que es la siguiente partícula menos pesada. Además, no tienen carga eléctrica, por lo que raramente interactúan con otros cuerpos.

Aunque los neutrinos pueden venir de muchos sitios —como las estrellas o los plátanos—, su mayor fuente terrestre es un acelerador de partículas que arroja protones contra un bloque de grafito y está cerca de esa cueva de EE UU, en las instalaciones del laboratorio de ciencia básica Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory). Los científicos creen que estas partículas podrían ser la clave para descubrir física más allá del Modelo Estándar, el marco teórico incompleto que describe el comportamiento de la materia.

Un detector más grande que el de Chicago se encuentra enterrado a 800 kilómetros de distancia, en la mina Soudan del estado de Minessota. Juntos forman el experimento NOνA. Los científicos estadounidenses han creado el haz de neutrinos —que atraviesa el detector cercano y el lejano, además de toda la materia de la corteza terrestre que los separa— para tener las mejores posibilidades de observar estas partículas y de estudiar su extraño comportamiento. Los neutrinos son como fantasmas, invisibles a los instrumentos de la ciencia, pero muy de vez en cuando alguno colisiona con un átomo del fluido que hay dentro de los detectores. Esto produce partículas con carga eléctrica que dejan rastros visibles. Encontrarlos, entonces, se convierte en cuestión de cifras: cuanto más denso sea el chorro que sale del acelerador, mayor probabilidad hay de que algún neutrino choque contra un átomo en el detector.

Pero NOνA es solo el principio. Esta instalación, que desde 2014 es el mayor experimento de neutrinos de larga distancia, está abriendo camino para algo mucho mayor: DUNE. Un nuevo acelerador y un nuevo detector serán el punto de partida para un haz de neutrinos que viajará desde Fermilab hasta el Centro de Investigación Subterráneo de Sanford (SURF), en Dakota del Sur. Allí, a un kilómetro y medio de profundidad, los investigadores de la colaboración internacional DUNE pretenden enterrar el mayor detector de la historia: cuatro módulos del tamaño de una piscina olímpica cada uno, pero seis veces más profundos, rellenos con 17.000 toneladas de argón líquido.

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El País (Ciencia)

Una inmunoterapia con virus frena al cáncer cerebral más letal

Un tratamiento experimental desarrollado por dos neurólogos españoles aumenta la supervivencia de pacientes con glioblastoma.

Los neurólogos Candelaria Gómez-Manzano y Juan Fueyo, en el Centro de Cáncer MD Anderson (EE UU).
Hace más de un siglo, algunos enfermos de cáncer experimentaron mejorías sorprendentes tras contraer la gripe. Los médicos nunca pudieron determinar si el virus estaba matando al cáncer o si la infección había espabilado a su sistema inmune, que normalmente no identifica a las células malignas del cáncer. Aunque no podían saberlo, estaban ante casos accidentales de inmunoterapia, el tratamiento que actualmente se usa contra un creciente número de tumores.

Un estudio publicado esta semana persigue ese mismo efecto terapéutico usando un virus del resfriado modificado para hacer enfermar selectivamente a las células tumorales. El trabajo se basa en un adenovirus con dos pequeños cambios en su ADN que fue desarrollado en 2003 por Candelaria Gómez-Manzano y Juan Fueyo, un matrimonio de neurólogos españoles que trabaja en el Centro de Cáncer MD Anderson de EEUU desde 1994. El primer cambio hace que el virus se una selectivamente a las integrinas, proteínas que abundan en la superficie de las células tumorales. La segunda modificación solo le permite replicarse y causar una infección si el gen del retinoblastoma está desactivado, un marcador típico de los tumores ausente en células sanas.
         
Los investigadores han usado este virus, llamado DNX-2401, para combatir el glioblastoma, el tumor cerebral más común y también el más letal. Esta clase de cáncer no responde a la inmunoterapia. Los tratamientos convencionales consisten en extirpar el tumor y aplicar radioterapia y quimio, aunque en casi todos los casos hay recaídas y la mediana de supervivencia es de 14 meses.

Los resultados de un estudio con 25 pacientes con glioblastoma acaban de mostrar que el 20% de ellos vivieron más de tres años tras recibir una sola inyección con el adenovirus en el cerebro. Todos habían pasado previamente por el tratamiento convencional, pero los tumores habían vuelto a aparecer. La supervivencia media de este tipo de casos es de unos seis meses. En el ensayo clínico, el virus redujo el tamaño de los tumores en el 70% de los pacientes y los tres enfermos que mejor respondieron llegaron a vivir más de cuatro años.

“Es la primera vez que un virus oncolítico [que combate el cáncer] muestra unos beneficios así contra el glioblastoma”, resalta Gómez-Manzano. “Desde que comenzamos a estudiar terapias contra estos tumores, el beneficio que han mostrado los pocos fármacos nuevos que han llegado al mercado se han medido en semanas más de vida”, resalta la neuróloga.

En los pacientes que mejor respondieron al tratamiento el virus funcionó como una inmunoterapia. Primero el virus penetra en las células tumorales y comienza a destruirlas. Después, el sistema inmune de los pacientes detecta la presencia del virus y lo elimina eliminarlo. “Este proceso provoca que las células tumorales queden desenmascaradas y que el sistema inmune las aniquile incluso después de que el virus oncolítico haya sido eliminado del organismo”, explica Juan Fueyo. Los resultados de este estudio, en el que han participado científicos en EE UU, España y Países Bajos, se acaban de publicar en Journal of Clinical Oncology.

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14 de febrero de 2018

Star Wars: ¿Podría existir de verdad la 'Fuerza'?

¿Existe algo en el campo de la física cuántica que se asemeje a la Fuerza?

La Fuerza "nos rodea y nos penetra, une a la galaxia", decía Obi-Wan Kenobi a Luke Skywalker en la película original de Star Wars.

 Los físicos actuales saben que en realidad existen cuatro fuerzas fundamentales: las dos fuerzas nucleares, la fuerza electromagnética y la fuerza gravitacional. Todas ellas juegan un papel clave en la unión de la materia, desde el más pequeño de los átomos hasta el más grande de los planetas.

Sin embargo, parece que no son estas fuerzas las que estamos buscando. El viejo Ben Kenobi, Yoda y, finalmente, Luke, podían comunicarse telepáticamente a grandes distancias y mover objetos con sus mentes gracias al poder de la Fuerza. ¿Es esto posible?
¿Qué dicen las leyes de la física sobre esto?

La Física de la Fuerza


Para empezar,
la teoría de la relatividad de Einstein pone límites estrictos a la rapidez con la que podemos comunicarnos: el límite de velocidad máximo es la velocidad de la luz. Entonces, si necesitamos enviar un mensaje a Alderaan para advertir a los ciudadanos de un ataque imperial, siempre habrá una demora. No podríamos advertirles a tiempo para una evacuación porque lleva tiempo que la luz viaje para transmitir el mensaje.

Obi-Wan Kenobi no podría haber sentido una perturbación en la Fuerza apenas unos instantes después de que la Estrella de la Muerte destruyera a Alderaan. ¿O sí? ¿Qué dice la física cuántica sobre la información transferida a grandes distancias?

Lamentablemente no podemos romper el límite de velocidad de Einstein, ni aunque poseyéramos el Halcón Milenario. Sin embargo, a través de un truco de mecánica cuántica, puedes unir dos partículas de una manera especial, separarlas y luego observar los efectos de una sobre la otra a grandes distancias. Es lo que se conoce como enredo cuántico, colocando dos objetos en el mismo estado cuántico entrelazado. Y los experimentos de física modernos con partículas de luz han demostrado que el entrelazamiento es real: las partículas se pueden conectar a grandes distancias.

Como curiosidad, en la época en la que George Lucas escribía el guión original de Star Wars, (finales de 1960, principios de 1970), científicos propusieron que el enredo cuántico era una "fuerza" que nos unía a todos.

Esto llevó a la idea de que todos estamos enlazados de alguna manera, y que realmente hay una conexión entre cada ser vivo en la galaxia. Pero... hay una trampa. Los efectos del enredo cuántico tienden a ser muy pequeños para los objetos cotidianos. A no ser que nos introduzcamos en el campo de la superconductividad.

Estos nuevos fenómenos, como un superconductor que flota sobre un imán en el efecto Meissner, provienen de enredos cuánticos macroscópicos de electrones o de una "fuerza" espeluznante que actúa a grandes distancias. La "Fuerza" del enredo cuántico realmente despierta en estos nuevos "materiales cuánticos".

Por ello, podríamos concluir que hay algo de verdad en la idea detrás de "La Fuerza", desde cierto punto de vista.

El enredo cuántico juega un papel fundamental en la física moderna y es un principio vinculante para la materia y la energía. Sin embargo, el enredo cuántico a gran escala es difícil de lograr, y aún es más difícil de observar en las criaturas vivientes.

Referencia: Quantum entanglement in photosynthetic light-harvesting complexes. Nature Physics 6, 462–467 (2010)


Cómo es el "Método Singapur" con el que Jeff Bezos les ha enseñado matemáticas a sus hijos (y por qué lo usan los mejores estudiantes del mundo)


Los mejores estudiantes de matemáticas del mundo están en Singapur, o eso dice la prueba PISA.

No es raro entonces que el llamado "Método Singapur" (también conocido como "Mastery Approach", "Enfoque de Maestría") para la enseñanza de las matemáticas se haya expandido alrededor del mundo.

Tanto es así que Jeff Bezos, el hombre más rico del mundo y dueño de Amazon, decidió junto a su esposa que sus hijos aprendieran el modelo utilizado por los niños singapurenses.

"Hemos intentado todo tipo de cosas, como lecciones de mandarín o el programa de Singapur", le dijo MacKenzie Bezos a la revista Vogue.

El método ha sido destacado y al mismo tiempo duramente criticado por expertos en educación. 

Algunos maestros han optado por usar algunos elementos del enfoque singapurense y mezclarlos con las tendencias occidentales que incluyen una visión más "libre y creativa".

En Estados Unidos, el Método Singapur ha sido una tendencia creciente y quienes lo promueven aseguran obtener excelentes resultados.

"Los planes de estudio para la enseñanza de matemáticas a nivel primario en varios países alrededor del mundo lo usan como modelo", le dijo a BBC Mundo Kevin Mahoney, profesor estadounidense que utiliza este enfoque en sus clases y trabaja en la formación de otros docentes.

¿Y por qué nos niños de Singapur tienen tan buenos resultados en la pruebas sobre habilidades matemáticas?

"Es una combinación entre el currículum, la pedagogía y la cultura", agrega Mahoney.

Las claves del método

Desarrollado en la década de los 80, los profesores trabajan en equipos utilizando objetos y materiales concretos para en enseñar matemáticas. 

La idea es centrarse en la resolución de problemas, entender el razonamiento lógico que hay detrás, más que la memorización del procedimiento para llegar a un resultado.

Los alumnos aprenden a través del enfoque CPA: concreto, pictórico y abstracto.
Se habla de "maestría" en el sentido de buscar la resolución de problemas sin enfocarse en la idea de "aprender para un examen".
            
Las clases usan objetos, fotografías y símbolos para modelar problemas utilizando bloques de colores para representar todo tipo de ideas, como fracciones, por ejemplo.

Es común la incorporación de dibujos y diagramas y por eso se dice que es un enfoque muy visual y en algunas ocasiones también auditivo.

Yeap Ban Har, matemático considerado uno de los referentes mundiales de este modelo, ha dicho que los objetos le permiten a los niños explorar diferentes ideas cuando están aprendiendo un concepto.

"Más que aprender operaciones, el modelo apunta a 'pensar como un matemático'", escribió Andreas Schleicher, director de educación de la OCDE y coordinador de la prueba PISA.

Se trata de enseñar menos temas con mayor profundidad. En teoría, todos los estudiantes avanzan a un ritmo similar, porque los profesores esperan a que todos los niños aprendan un concepto particular, antes de avanzar al próximo.

Estudios realizados por el Instituto de Educación UCL y la Universidad de Cambridge encontraron que con este enfoque mejora la velocidad de aprendizaje de las habilidades matemáticas.

Pero tampoco se trata de una panacea.

"No hay evidencia de que sea el mejor enfoque. Hay alguna evidencia limitada de que sería un poco más efectivo que el status quo en algunos países occidentales como Inglaterra. Pero los efectos parecen ser relativamente pequeños. Y todavía no sabemos sobre su impacto en el largo plazo", le dijo a BBC Mundo John Jerrim, investigador del Instituto de Educación de University College London (UCL).

Singapur en tu propia casa

En el mundo occidental, algunos elementos de este enfoque han sido incorporados en otras metodologías de enseñanza en la escuela y también en la casa.

Por ejemplo, se le recomienda a los padres que estimulen a sus hijos a conversar sobre cómo llegaron a un resultado, a comentar el proceso, los errores, los aciertos y las ideas que al niño se le ocurrieron en el camino.

La idea es que lo verbalicen usando frases completas, haciendo dibujos o construyendo modelos con cualquier material doméstico. Y el papel de los padres es que reconozcan el esfuerzo que los niños pusieron en tratar de llegar a la solución, más que en decir la respuesta correcta. 

Otra forma sencilla de aplicar el Modelo Singapur es transformar las cosas de la vida diaria en conversaciones matemáticas. Por ejemplo, ¿cuántos autos estacionados quedarán en la calle si los vecinos se van o si guardamos estos juguetes en una caja? 

Entre las sugerencias del enfoque, también está la práctica de mirar un mismo objeto desde distintos puntos de vista o llegar al mismo destino usando diferentes caminos.

"La clase igualitaria"

En Asia, particularmente en China, se utiliza el método Maestría de Shangái, que tiene algunos puntos en común con el Método Singapur.

Las clases giran en torno a un concepto matemático específico antes de avanzar hacia ideas más complejas siguiendo una progresión lineal. 

Los niños no son agrupados según sus habilidades intelectuales. Todos los chicos estudian al mismo tiempo el principio básico que deben aprender en la clase y ninguno da el siguiente paso hasta que todos sus compañeros lo hayan aprendido.

En cambio, en otros países las clases son consideradas buenas cuando incluyen una gran cantidad de contenidos o cuando los alumnos aventajados avanzan a un ritmo mucho más rápido que el resto para aprovechar su potencial.

Los críticos dicen que esta idea asiática de una clase más igualitaria desincentiva a los alumnos más capaces. 

Pero la reiteración en voz alta de las respuestas, los asientos en líneas mirando hacia adelante y la falta de interacción entre los niños han hecho que muchos pedagogos critiquen el método por tradicionalista, despersonalizado y con el foco en conseguir resultados en los test de medición internacional.

La discusión es intensa, considerando que la educación actualmente está girando hacia desarrollar habilidades como el pensamiento crítico y creativo, el trabajo en equipo para resolver desafíos cotidianos y el desarrollo de habilidades sociales en ambientes más libres e interactivos.

Y el otro punto debatido es que en varios países asiáticos los padres pagan clases particulares después del colegio para que los niños tengan mejores calificaciones en los exámenes, en contraste con las prácticas en Finlandia, por ejemplo, donde hay más énfasis en el juego que en el trabajo de clase en la primera infancia.

Eso no ocurre en Singapur, pero efectivamente los padres -que tienen los recursos económicos para hacerlo- les pagan a tutores privados.

Más allá de las diferencias culturales y las políticas públicas de los distintos países, efectivamente algunos elementos del Método Singapur han traspasado las fronteras y se han ido incorporando en otros sistemas educativos, aunque no sean similares.

Fuente:

BBC Mundo