jueves, 7 de noviembre de 2013

Semana de la Ciencia 2013. Visita a la Facultad de Ciencias

Con motivo de la XIII Semana de la Ciencia en Andalucía, el alumnado de primero de Bachillerato del grupo A ha asistido a la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada. La visita ha comenzado con la recepción en el Aula Magna por parte de la vicedecana de la institución, doña Ana Isabel García López, quien ha destacado la importancia de la ciencia en la sociedad y de actos como la Semana de la Ciencia que contribuyen de una forma muy importante a la difusión del trabajo de los científicos.


Seguidamente se ha iniciado el itinerario en sí con el Café con Ciencia titulado Las Ciencias Forenses y su relación con la Química Analítica. Este, dirigido por el profesor Diego Airado Rodríguez del departamento de Química Analítica, ha comenzado con una breve exposición de los pasos que los estudiantes deberían de seguir para llegar a la carrera investigadora. A continuación ha pasado a describir las principales técnicas analíticas que se emplean para la detección de sustancias como drogas o tóxinas cuya principal dificultad radica en que se encuentran a concentraciones muy bajas en las muestras biológicas y que son útiles para la detección de aditivos prohibidos en alimentos o para la identificación de drogas u otros tipos de productos, principalmente con una finalidad judicial. 
La visita ha continuado en el departamento de Biología Celular, donde el alumnado ha podido estudiar las formas de vida que se pueden encontrar en el agua. Para ello han observado al microscopio muestras de agua de distinta procedencia en las que han podido ver protozoos, algas uni y pluricelulares, dinoflagelados y algunos metazoos como nematodos o rotíferos.


En el departamento de Genética se han ofrecido tres actividades. En la primera se han podido observar preparaciones microscópicas de mitosis y meiosis y los organismos empleados habitualmente en la investigación genética como fenotipos normales y mutantes de Drosophila melanogaster, embriones de ratón, etc. En la segunda se ha procedido a la extracción de ADN de la saliva de alguno de los participantes en la visita. Finalmente se han explicado las técnicas más habituales para trabajar con ADN, como son la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) -técnica que permite obtener un número muy elevado de copias de un fragmento de material genético- o la electroforesis en gel de agarosa, procedimiento que separa fragmentos de ADN en función de su tamaño.


La última visita ha sido al departamento de Fisiología Animal donde se ha desarrollado la actividad titulada Si yo corriera el tour: respuestas fisiológicas de los animales a la acción. En esta actividad se pretende que los estudiantes comprendan los cambios funcionales que tienen lugar cuando los seres humanos nos sometemos a esfuerzos, principalmente aquellos en los que intervienen el aparato respiratorio y el sistema circulatorio. Para ello, el alumnado ha determinado en primer lugar algunos de sus parámetros biológicos en reposo, tales como la frecuencia cardíaca, la tensión arterial y la frecuencia respiratoria. De igual modo se les ha practicado una espirometría en la que han podido comprobar la cantidad de aire inspirado en reposo y forzando la respiración. Posteriormente han realizado ejercicio físico sobre una bicicleta y han vuelto a medir los parámetros reseñados anteriormente. Los datos se les han entregado para su posterior estudio en el instituto.


La jornada ha acabado con una actividad musical protagonizada por un cuarteto de cuerda. El concierto ha sido precedido por una breve explicación de las distintas cualidades del sonido y su explicación desde el punto de vista de la física y las matemáticas. El concierto en sí, se ha dividido en dos partes. En la primera se han interpretado obras como el Canon de Pachelbel, el Adagio de Albinoni o la habanera de la ópera Carmen de Bizet. En la segunda parte, dedicada a la música moderna, se han interpretado bandas sonoras como La lista de Schindler de John Williams o canciones actuales como Viva la vida, del grupo inglés Coldplay.

jueves, 31 de octubre de 2013

Acerca de la relatividad del tiempo y del espacio


La relatividad en juego es el título de la conferencia que el doctor José Ignacio Illana, profesor titular del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada pronunció el pasado martes en nuestro instituto para el alumnado de los bachilleratos científico y tecnológico.
A lo largo de una exposición clara y muy amena el doctor Illana desentrañó los secretos de una teoría aparentemente poco intuitiva, que ofrece respuestas que parecen estar en contradicción con la realidad, pero que se hacen patentes a velocidades próximas a la de la luz o la presencia de campos gravitatorios intensos.

José Ignacio Illana en un momento de la conferencia.
Comenzó la charla destacando los postulados de la teoría especial de la relatividad, a saber: que es imposible distinguir el reposo del movimiento para un observador no acelerado y que la velocidad de la luz en el vacío es la misma para cualquier observador, independiente de que este se mueva hacia el foco emisor de luz o se aleje de él. Las consecuencias de estos principios son sorprendentes: tanto el tiempo como el espacio son relativos, sus medidas son diferentes si los observadores están en reposo o se mueven a velocidades próximas a la de la luz. A pesar de esta dificultad, estos efectos están ampliamente confirmados. Un ejemplo proviene del estudio de los muones producidos por los rayos cósmicos al impactar en las capas altas de la atmósfera. Estas partículas tienen una vida media muy corta en la que únicamente podrían recorrer unos cientos de metros; sin embargo, llegan a la superficie porque para nosotros su tiempo se ha dilatado y el espacio se ha contraído. Otra evidencia la aporta el experimento de Hafele y Keating, quienes demostraron en 1971 que dos relojes atómicos previamente sincronizados marcaban tiempos diferentes después de que uno de ellos viajara en un avión para volver a reunirse con el otro.
El experimento anterior es la puesta en práctica de la paradoja de los gemelos, la más conocida de la relatividad. Si uno de los dos gemelos hiciese un viaje espacial a una velocidad próxima a la de la luz y regresara a la misma velocidad, el hermano que se marcha sería más joven que el que se queda en tierra, por efecto de la dilatación temporal. La aparente contradicción surge cuando consideramos el problema desde el punto de vista del gemelo viajero, que tiene perfecto derecho a pensar (mientras viaje con velocidad uniforme) que es su hermano el que se mueve respecto a él y por tanto debería encontrarlo más joven. Esta paradoja se resuelve notando que el reencuentro solo es posible si el gemelo viajero sufre una aceleración que cambia su trayectoria y por tanto sus observaciones no se pueden predecir usando la relatividad especial durante el periodo en el que se halla acelerado. Lo cierto es que mientras se alejan o se acercan a velocidad uniforme ambos verían que el otro envejece más lentamente. La predicción correcta es por tanto la del gemelo que se queda en tierra. Deducimos que el efecto neto de la aceleración en el gemelo viajero deber ser, para compensar, un enlentecimiento de su reloj biológico con respecto al de su hermano. Este resultado está de acuerdo con las predicciones de la relatividad general, que trata de observadores acelerados.
También consecuencia de la relatividad es la equivalencia entre masa y energía que postula la ecuación más famosa de la física, E=mc2, cuyos efectos se comprueban en el Sol, las centrales nucleares o los aceleradores de partículas. En estos cuando chocan protones a velocidades próximas a la de la luz originan nuevas partículas, como el bosón de Higgs, con una masa muy superior a la de los protones que colisionaron.
Seguidamente desgranó la teoría general de la relatividad, aquella que se aplica cuando los sistemas son acelerados. Uno de sus pilares fundamentales es el principio de equivalencia, que en esencia propone que en una pequeña región del espacio los efectos de la gravedad son los mismos que los producidos por una aceleración. A partir de ellos se deduce la igualdad de masa inercial y masa gravitatoria, la dilatación temporal gravitarioria (un reloj en un campo gravitatorio intenso se ralentiza frente a otro sometido a una gravedad menor) y una nueva teoría de la gravedad, en la que la ésta no es una fuerza sino una distorsión del espacio-tiempo causada por objetos muy masivos. Así, los planetas no se mueven alrededor del Sol por la fuerza de atracción que éste ejerce sobre ellos, sino que viajan por el camino más corto (línea geodésica en un espacio curvo) que resulta ser una órbita 'casi' cerrada
Estos efectos fueron ya comprobados en 1919 cuando el astrónomo Arthur Eddington comprobó como en un eclipse, la trayectoria de la luz que llegaba de las estrellas se desviaba al pasar cerca del Sol debido a la curvatura que este causaba sobre el espacio tiempo por su gran masa; otros fenómenos que lo confirman son el el avance del perihelio de Mercurio, las lentes gravitacionales o los agujeros negros.

Los efectos de la relatividad general se pueden apreciar en las lentes gravitacionales.

La conferencia concluyó destacando como las teorías de Einstein también han influido sobre la concepción actual del universo en expansión y sobre conceptos como los de materia oscura o energía oscura, está última responsable de la expansión acelerada que se observa en el universo.
Tras la conferencia hubo un interesante turno de preguntas en el que se plantearon cuestiones tan interesantes como la posibilidad de los viajes temporales, la utilidad de la relatividad general para el descubrimiento de exoplanetas, si la velocidad de la luz ha tenido siempre el mismo valor o la posibilidad de taquiones, partículas que viajasen a mayor velocidad que la luz.
Desde aquí nuestro agradecimiento al doctor José Ignacio Illana por su espléndida charla y al CPAN (Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear) institución que ha tenido la cortesía de ofrecer esta conferencia dentro del ciclo que ofrece gratuitamente para los Institutos de Enseñanza Secundaria. (http://www.i-cpan.es/bachillerato/).

domingo, 20 de octubre de 2013

La relatividad en juego


En 1905, Albert Einstein, un desconocido trabajador de la oficina de patentes de Berna publicaba una serie de artículos que, a la postre, acabarían por revolucionar la física. En uno de ellos, titulado "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" estableció las bases de la teoría especial de la relatividad, en la que se establecía que el tiempo y el espacio no son absolutos, sino que dependen de la velocidad con la que nos movemos. Tras esta afirmación hay dos pilares fundamentales: el primero de ellos establece que las leyes de la fisica son invariables en cualquier sistema de referencia mientras que el segundo postula que la velocidad de la luz en el vacío es la misma para cualquier observador. Las consecuencias son asombrosas: si alguien pudiese moverse a velocidades próximas a la de la luz, el tiempo transcurriría más lentamente para él que para un observador inmóvil, mientras que el espacio igualmente se contraería para el sujeto en movimiento. Otra consecuencia de estos principios es la famosa equivalencia entre masa y energía que propone la ecuación más famosa de la física y que fundamente la energía nuclear o el funcionamiento del Sol: E = mc2
La teoría de la relatividad especial se aplicaba para sistemas no inerciales, es decir, aquellos caracterizados por un movimiento rectilíneo y uniforme. Pero ¿que sucedería en sistemas sometidos a aceleración, como es el caso de la gravedad? La teoría general de la relatividad, propuesta por Albert Einstein en 1915, daría solución a esta pregunta. Entre sus consecuencias más sorprendentes estaban que el espacio dejaba de ser plano y se curvaba en respuesta a la presencia de grandes masas; paralelamente, el tiempo transcurriría de modo diferente en función de la proximidad a estos cuerpos masivos.
El próximo martes, 29 de octubre de 2013, a las 11:45, el Dr. José Ignacio Illana, profesor del Departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada, tras su espléndida conferencia sobre el bosón de Higgs, de nuevo vuelve a visitar nuestro instituto, en esta ocasión para introducirnos en los postulados e implicaciones de la teoría de la relatividad de Einstein. A través de sus palabras veremos como la ciencia real con frecuencia supera a la ciencia ficción.

Más información acerca de Einstein y la teoría de la relatividad se puede encontrar en los siguientes enlaces:
Sobre Albert Einstein:
Albert Einstein (1879-1955) y su ciencia por José Adolfo de Azcárraga.

Sobre la teoría de la relatividad:
Descubre la relatividad. Por José Ignacio Illana.
1915. El Universo relativista de Einstein.  Por Rafael Bachiller, para El Mundo.



martes, 8 de octubre de 2013

Ganadores en Ciencia en Acción 2013

Durante el pasado fin de semana tuvo lugar en Bilbao la fase final del certamen internacional Ciencia en Acción. A él concurrian cuatro de los proyectos participantes en la última edición del PIIISA (Proyecto de Iniciación a la Investigación e Innovación en Andalucía). En tres de estos proyectos, nuestro instituto tenía representantes. En el primero de ellos, Descubriendo nuevas especies de bacterias a través de la Bioinformática, dirigido por el investigador de la Estación Experimental del Zaidín Francisco Martínez-Abarca, participaron Cristina Megías y Paula Obeso; en el segundo, Astrofotografía en la montaña, coordinado por Javier Cáceres, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía, colaboraron Irene Rodríguez y Pablo Alcaide; del tercero, titulado Detección y caracterización de exoplanetas y dirigido por el investigador y divulgador científico Emilio García, también del IAA, fueron miembros Julia Bolivar Expósito y Manuel Valdivia Medina, quienes se desplazaron hasta Bilbao.
Manuel Valdivia, Julia Bolívar y Emilio García reciben el primer premio de la mano de Jocelyn Bell, descubridora de los púlsares.
Este último trabajo obtuvo el primer premio de la categoría Adopta una estrella: investiga en Astronomía, siendo decisivos para este logro la defensa del mismo que realizó Julia Bolívar ante los miembros del jurado, que contó con la prestigiosa astrónoma Jocelyn Bell, descubridora de los púlsares, y la presentación y exposición de resultados que Manuel Valdivía hizo ante los numerosos visitantes que acudieron al certamen.
Del igual modo, los otros dos trabajos en los que participaron alumnos y alumnas de nuestro instituto, aún no obteniendo el premio final de su categoría, fueron seleccionados por su calidad para la exposición en el Ágora, sesión en la que se exponen públicamente los mejores trabajos presentados.

Julia Bolívar, Emilio Garcia y Manuel Valdivia mostrando los diplomas acreditativos del premio obtenido.
Los miembros del jurado siguen atentamente las explicaciones de Julia Bolívar sobre el trabajo realizado en este proyecto.

Manuel Valdivia expone a los asistentes sobre las características de los exoplanetas estudiados.



Desde aquí nuestra enhorabuena a Julia y a Manuel, junto al resto de compañeros participantes en los proyectos seleccionados para la fase final de Ciencia en Acción y nuestro agradecimiento a los investigadores Emilio García,  Francisco Martínez-Abarca y Javier Cáceres por haber dirigido de un modo espléndido a nuestros jóvenes en estos proyectos.

sábado, 25 de mayo de 2013

Participación en el III Congreso PIIISA


El pasado miércoles 22 de mayo tuvo lugar en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada el III Congreso PIIISA. El acto se inició con la actuación de los representantes de las distintas instituciones que participan en el PIIISA. Por la Universidad de Granada intervinieron Felipe Pascual (vicedecano de la Facultad de Ciencias) y María Dolores Suárez (vicerrectora de Investigación de la UGR), por parte del CSIC, Nicolás Toro (director de la Estación Experimental del Zaidín) y por parte de la Consejería de Educación, Ana Gámez, delegada provincial de Educación de Granada. Junto a ellos participaron representantes de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología y de la obra social de La Caixa. Por parte del proyecto intervino Francisco Javier Cáceres, coordinador general del PIIISA.
El acto continuó con una conferencia titulada Investigaciones en las tumbas del Egipto faraónico,pronunciada por el doctor Miguel Botella, catedrático de Antropología de la Universidad de Granada e investigador responsable de uno de los proyectos desarrollados, en la que dio cuenta de los descubrimientos realizados por su equipo en las excavaciones de Qubbet el Hawa.

La sesión dedicada a las comunicaciones orales comenzó justamente con la exposición del proyecto titulado Origen y evolución de las enfermedades a través de los huesos humanos, dirigido por el prestigioso antropólogo, en el que han participado nuestras alumnas de cuarto de ESO Ana Villar del Paso y María Ángeles Yélamos Lorente. Otros proyectos en los que participaron estudiantes del IES Zaidín-Vergeles fueron Descubriendo nuevas especies a través de la bioinformática, con Cristina Megías Molero y Paula Obeso Benítez; En el denominado Determinación y caracterización de Exoplanetas han colaborado Julia Bolívar Expósito y Manuel Valdivia Medina. La sesión de la mañana concluyó con la ponencia titulada Estudio de la historia mediante el recurso del patrimonio urbano, que fue defendida por Elisabeth Castillo Rienda.

Seguidamente tuvo lugar la sesión de pósters en la se presentaron múltiples trabajos en cuya realización han intervenido nuestros jóvenes. Uno de los que acaparó más interés fue el dirigido por Javier Cáceres llamado Astrofotografía en la montaña, en cuya exposición participaron Irene Rodríguez y Pablo Alcaide. Junto a ellos, Alicia Martínez Casares, Celia Ramos Lorente, Clara Pérez González, Ana Ruiz Serrano, Laura Martín Quirantes, Nuria Moreno González, Lucía Gómez Montoya, Ángel Sánchez Reinoso, Alejandro Serrano Arco, Alejandro Montoro Valero, Luz Divina Muñoz, Lorena López Muñoz defendieron pósters de temas tan variados como la inteligencia artificial, la dispersión de semillas por las ovejas, el mito de Frankenstein, el síndrome de Burnout, la traducción al inglés de términos relacionados con la arquitectura o los referentes culturales en las novelas de Harry Potter, también dirigido desde la facultad de Traducción e Interpretación.
En la sesión de tarde, en la que tuvieron mayor importancia las comunicaciones relacionadas con las humanidades, Luis Baena participó en el proyecto titulado Los medios de la comunicación y la Justicia.
El acto contó con la presencia de la directora del certamen Ciencia en Acción, Rosa María Ros, quien junto a representantes de la FECYT y del CSIC premiaron a los proyectos de bioinformática -dirigido por Francisco Martínez-Abarca- y de exoplanetas -coordinado por Emilio J, García- con sendas becas para asistir a la fase final de Ciencia en Acción, a celebrar en octubre en Bilbao.


martes, 7 de mayo de 2013

Sesenta años del artículo que cambió un paradigma

We wish to suggest a structure for the salt of deoxiribose nucleic acid (D.N.A.). This structure has novel features which are of considerable biological interest.
Con estas palabras comenzaba un artículo publicado el 25 de abril de 1953 por la prestigiosa revista Nature titulado Molecular Structure of the Nucleic Acids. A Structure for Deoxiribose Nucleic Acid (Estructura molecular de los ácidos nucleicos. Una estructura para el ácido desoxirribonucleico). Un breve artículo, no más de 120 líneas, con el que dos investigadores, el estadounidense J.D. Watson y el británico F.H.C Crick., revolucionaban la biología y abrían la puerta hacia los actuales avances en genética molecular. 
Atrás quedaba un largo camino en el que investigadores como Griffiths, Avery, McLeod, Mc Carthy, Hershey, Chase, Chargaff... habían contribuido a confirmar al ADN como la molécula de la herencia. Pero faltaba aún descubrir cómo era su estructura. 
Con todos los datos existentes, más los proporcionados por los estudios de difracción de rayos X llevados a cabo por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, Watson y Crick descifraron la estructura de la molécula de la herencia. Seguidamente también establecerían las bases del proceso por el que esta molécula se duplicaba, basándose en el principio de equivalencia de las bases nitrogenadas. Watson, Crick y Wilkins verían recompensado su esfuerzo con el premio Nobel. Lamentablemente Rosalind Franklin no les pudo acompañar: había fallecido unos años antes a consecuencia de un cáncer de ovarios en que probablemente tuvieran mucho que ver esas radiaciones que ayudaron a desentrañar la estructura de la molécula de la vida.
Comenzaba entonces un cambio de paradigma en la biología y se abrían nuevos caminos hacia avances sorprendentes e inimaginables entonces. Pero, fuera de este ámbito científico, el ADN también empezó a seducir a determinados sectores de la sociedad. Pintores, escultores, arquitectos o incluso músicos vieron en esta molécula helicoidal fuente de inspiración.
En estos días se han cumplido sesenta años de la publicación del artículo de Watson y Crick, y de un modo soprendente en una sociedad que celebra efemérides de casi todo, este aniversario ha pasado tristemente desapercibido. Desde aquí nos queremos sumar al mismo y hemos tenido la gran satisfacción de contar con la colaboración del doctor D. Manuel Ruiz Rejón, profesor de Genética de la Universidad de Granada, quien gentilmente nos ha cedido el texto al que se puede acceder en el enlace adjunto y en el que explora de qué manera el ADN está presente en distintas facetas de nuestra sociedad, particularmente en el mundo de las Bellas Artes. 

sábado, 4 de mayo de 2013

Congreso PIIISA en la Estación Experimental del Zaidín



El pasado jueves 2 de mayo tuvo lugar el II Congreso PIIISA en la Estación Experimental del Zaidín en el que fueron presentados cinco trabajos dirigidos por investigadores de dicho centro del CSIC y en los que participaron estudiantes de ESO y bachillerato de centros públicos de Granada y provincia.
En la presentación del acto intervinieron Nicolás Toro, director de la EEZ, Juan de Dios Alché, moderador de la sesión,  Concepción Martínez, coordinadora IES en este centro y el coordinador general del PIIISA, Javier Cáceres.
Seguidamente se procedió a la exposición de los trabajos que trataron trataron sobre el efecto del exudado del estigma en la función biológica del polen, el papel que desempeñan las ovejas en la dispersión de las semillas de plantas en las montañas mediterráneas, la caracterización y usos potenciales de aislados proteicos de las semillas de aceituna y argán, la relación etren hongos y semillas y el descubrimiento de nuevos grupos de la bacteria Massilia en el ADN de comunidades bacterianas del suelo. Estos estudios han estado dirigidos por los investigadores José Manuel Palma, Carmelo Ruiz, Javier Corpas, Ana Belén Robles, Maria Eugenia Ramos, Adoración Zafra, Agnieszka Zienkiewicz, Francisco Mario Cabeza, Inmaculada García-Romera, Juan de Dios Alché, Antonio Jesús Castro, Francisco Martínez-Abarca y Alfonso Clemente.
En dos de estos proyectos han participados alumnas del IES Zaidín Vergeles, concretamente Lorena López Muñoz y Luz Divina Muñoz Travé (ambas de tercero de ESO), en el titulado Sheep and shepherds: great allies of the Mediterranean mountains, y Cristina Megías Molero (cuarto de ESO) y Paula Obeso Benítez (primero de bachillerato) en el llamado Novel groups of Massilia in the DNA of a bacterial community of soils. Todas ellas hicieron sus exposiciones en inglés.
En el primero de ellos se estudió si el pastoreo puede ser un método apropiado para la repoblación de los montes mediante la capacidad de dispersión de semillas que tienen los herbívoros; para ello se estudió la recuperación de semillas en las heces de las ovejas y se estudió la germinación de estas últimas en tres especies propias del monte mediterráneo (Anthyllis cytisoides, Astragalus edulis y Genista versicolor). La investigación ha demostrado la capacidad de la ovejas para dispersar grandes cantidades de semillas a grandes distancias, permitiendo a la plante colonizar áreas lejanas.
En el segundo de ellos se demostró como las nuevas técnicas de identificación de microorganismos a partir de las secuencias de ADN se han convertido en una poderosa herramienta, mucho más potente que las tradicionales técnicas de microscopía o bioquímicas. El estudio se ha llevado a cabo mediante la comparación de secuencias del ADNr 16S de muestras extraídas del suelo de Méjico de bacterias del género Massilia. Los resultados revelan cambios compensados en la secuencias de estos ADNs indicativos de la presencia de nuevos grupos de Massilia en las muestras analizadas.

domingo, 28 de abril de 2013

Concurso de relojes solares

En páginas anteriores se convocaba por parte del departamento de Biología de este instituto un concurso de relojes solares con motivo de la celebración de la Semana Solar, al que concurrieron un total de 71 relojes elaborados por estudiantes de primero a cuarto de ESO. En la exposición de los trabajos se pudieron ver modelos muy diferentes construidos con los materiales más diversos, de los que se incluyen las fotos de los más representativos.


Destacó por su originalidad y magnífico diseño el presentado por Irene Rodríguez García, de 4º de ESO en el que representó un sistema planetario inscrito en una corona circular sobre la que se proyectaba la sombra de las horas, reloj por el que obtuvo el primer premio del concurso. Los premios restantes correspondieron a Ana Sánchez Reinoso, Biqui Pacarina Moles Otavalo, Isabel Vázquez de Toro, Manuel Valdivia y Antonia Olgoso. El premio otorgado por el departamento de Biología y Geologia fue otorgado a Cristina Megías Molero, de cuarto de ESO.



miércoles, 10 de abril de 2013

¿Qué conocemos y qué no conocemos del Universo?

El pasado martes 9 de abril, la doctora Mar Bastero Gil, profesora titular del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada impartió una conferencia en nuestro instituto titulada "Un paseo por el Universo en expansión".

La charla se inició destacando la importancia de la observación del cielo estrellado como primera forma de conocer el Universo y cómo a partir de ahí se ha llegado a observaciones realizadas desde sondas como la Planck que nos aportan información de cuando el Universo era muy joven, con apenas unos 300.000 años.

Recordó que el modelo que explica hoy el origen de Universo, propuesto por Gamow, Alpher y Herman, es el Big Bang, un modelo que propone que el Universo se originó en una gran explosión a partir de una estructura de volumen mínimo donde se condensaba toda la materia y la energía del universo y que, como consecuencia de ello, el universo se expande aunque a la vez se enfría. Destacó que lo importante de los modelos que se proponen para explicar cómo es y cómo se originó el Universo son las predicciones que se hacen a partir de ellos y si estas se confirman o no. 

Destacó que la teoría que describe la interacción gravitatoria es la relatividad general de Einstein, elegantemente representada en una ecuación matemática en la que un miembro representa la geometría del espacio tiempo mientras que el otro muestra el contenido de materia y energía del universo. De ésta se deduce que el ritmo de la expansión del Universo depende del contenido de materia y energía del mismo. Aunque inicialmente las ecuaciones indicaban que debía de estar en expansión, Einstein introdujo un valor, la constante cosmológica, para hacer que fuese estacionario. Aunque lo consideró el mayor error que cometió, como se vio posteriormente es un concepto que se ha vuelto a retomar. 

La confirmación de que el Universo estaba en expansión vino de las observaciones de Hubble. En 1929 midió la velocidad con la que se movían las galaxias comprobando que todas se alejan unas de otras. La representación de la velocidad frente a la distancia daba una recta cuya pendiente era la llamada constante de Hubble, la relación existente entre la distancia que separa a las galaxias y la velocidad con que se alejan entre sí. La estima de este valor ha ido mejorando a medida que lo han hecho las observaciones. 

Mar Bastero destacó que inicialmente el Universo era opaco. Inicialmente se formaron los núcleos atómicos y los electrones, ambos por separado. Cuando ambos se unieron para formar los átomos, la luz se desacopló de la materia y dio lugar a la radiación. Cuando esa luz inicial se emitió el Universo estaba muy caliente. En la actualidad, su temperatura es de unos 3 K, lo que da lugar a una radiación en el rango de las microondas. Justo lo que se observa y confirma una de las predicciones. Los primeros en detectar esta radiación fueron Penzias y Wilson, quienes intentaban eliminar un ruido de fondo que captaba una antena de telecomunicaciones y que venía de todas partes. Por este descubrimiento recibieron el premio Nobel.

La radiación que ellos detectaron era uniforme. Pero si el universo hubiese sido homogéneo no se podrían haber formado las estrellas y las galaxias. No debía de serlo y eso implicaría que debió haber fluctuaciones en la temperatura. Y esto es lo que han confirmado inicialmente los satélites COBE, WMAP y hace unas semanas Planck, cada uno mejorando la resolución del anterior. Las imágenes de estos muestran que la temperatura del universo no era homogénea, confirmando la heterogeneidad del universo que dio lugar a la estructura que presenta. Esta heterogeneidad coincide con la distribución observada de las galaxias en el cosmos.

La doctora Bastero destacó que vivimos en un universo esencialmente plano, en el que apenas un 5% está constituido por la materia ordinaria, un 27% es materia oscura y un 68% energía oscura.Explicó que la materia oscura se detecta de diversas formas. Una de ellas es observando la rotación de las galaxias. Atendiendo a la mecánica de Newton se puede calcular como debe decaer la velocidad de rotación de las galaxias a medida que nos alejamos del núcleo. El hecho de que este decaimiento sea inferior al esperado según la masa estimada a partir de la observación de la galaxia indica que debe existir una cantidad mayor de masa, inobservable puesto que no emite luz. Otra evidencia proviene de las lentes gravitacionales, grandes estructuras masivas que desvían los rayos de luz creando imágenes fantasma de galaxias.

La existencia de la energía oscura se ha deducido de la comprobación de que el Universo está acelerando su expansión. Estudiando supernovas, explosiones estelares en las que la estrella moribunda emite tanta luz como una galaxia, se cambia la escala de distancia para la estimación de la constante de Hubble, a la vez que nos vamos más atrás en el tiempo.Y supernovas lejanas resultan menos brillantes de lo que se esperaba, lo que indicaba que debáin estar aún más lejos y que el universo se debía de haber expandido más de los estimado. 

Comentó que de la materia oscura sabemos que tiene masa, que no tiene carga (no presenta interacción electromagnética) y presenta interacciones débiles con el resto de la materia. En cuanto a su constitución, no estaría formada por ninguna de las partículas subátomicas de las familias conocidas. Para la energía oscura existen muchos modelos, aunque ninguno ha confirmado la naturaleza de aquella. 

La expansión acelerada del Universo requiere introducir de nuevo la constante cosmológica, en un sentido contrario a cómo la planteó Einstein, en este caso para acelerar la expansión del universo. Es a lo que se ha llamado energía del vacío, a la a cual sería sensible dicha constante.

La estructura actual de universo se está conociendo gracias a las observaciones realizadas desde telescopios como DES (Darl Energy Survey) o Euclid  (ESA). Con estos telescopios se ha hecho un catálogo de un millón de galaxias que aparecen dispuestas en filamentos que muestran una gran coincidencia con los mapas obtenidos a partir del estudio del fondo de microondas por satélites como COBE, WMAP o Planck. Es otra de las predicciones que se confirma acerca del modelo que tenemos del Universo.


Concluyó la charla destacando la importancia de conocer la energía oscura para desvelar el futuro del Universo. Dependiendo de su magnitud las posibilidades son el colapso del universo, su expansión uniforme o la expansión acelerada que llevaría a un desgarramiento del mismo. Conocer, por tanto la composición del Universo será la clave para desentrañar su futuro.

lunes, 1 de abril de 2013

Un paseo por el Universo en expansión





El próximo martes 9 de abril, la doctora Mar Bastero Gil, profesora titular del departamento de Física teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada pronunciará una conferencia en nuestro instituto titulada "Un paseo por el Universo en expansión" en la que nos hablará del  Universo conocido y de todo aquello que aún desconocemos de éste.
Sabremos, gracias a la información que nos aportan distintos instrumentos, cómo ha sido la evolución del universo desde sus inicios hasta nuestros días y cómo esto nos ha llevado a plantearnos nuevas preguntas a las que dará respuesta la charla: ¿por qué se expande? ¿por qué decimos que es plano? ¿qué tipo de materia compone nuestro Universo?
Previo a la conferencia, la Dra. Mar Bastero nos aporta una serie de enlaces a interesantes paginas webs relacionadas con la Cosmología.

Español
Exploremos el Universo
Cosmología: Origen, evolución y destino del Universo.
Agujeros negros y ondas gravitacionales (grupo de relatividad y gravedad de la Universidad de las Islas Baleares).
Charlas sobre el origen del Universo del IAC.

Inglés
Página del satélite WMAP para la observación del fondo cósmico deradiación de microondas.
Tutorial de Cosmología. 
Cambridge Cosmology
Algunos applets
Cosmic Mystery Tour.
 
Esta conferencia es cortesía del Centro Nacional de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

viernes, 22 de marzo de 2013

Semana Solar 2013

Como es ya habitual en los últimos días de abril se va a celebrar en nuestro instituto la Semana Solar 2013. Entre el 22 y el 26 de abril se van a llevar a cabo una serie de actividades encaminadas a poner de manifiesto la importancia que tiene el Sol en la vida de las personas.

El departamento de Biología y Geología del IES Zaidín-Vergeles se une a esta iniciativa y, entre otras propuestas, invita al alumnado a participar en los siguientes concursos:
Concurso de hornos solares. Va dirigido al alumnado de bachillerato y consiste en la construcción de un horno solar en el que se habrá de cocinar a lo largo de una mañana utilizando únicamente la energía solar. Para su elaboración se pueden seguir las instrucciones que la profesora Mª Ángeles Sánchez Guadix ofrece en el documento que se puede descargar aquí
El equipo ganador recibirá como premio un reproductor digital de música. El equipo que quede en segundo lugar recibirá unos auriculares de calidad.
Concurso de relojes solares. Va dirigido al alumnado de Secundaria Obligatoria. El objetivo de este concurso es la construcción de un reloj de Sol; se podrá participar con cualquier modelo de reloj solar y se valorará la exactitud del mismo así como su diseño. El alumnado participará a título individual, no pudiendo hacerlo en grupos. El ganador recibirá igualmente un reproductor digital de música y el que quede en segundo lugar recibirá unos auriculares. Se valorará especialmente el uso de materiales reciclados para la construcción de los relojes.
Se adjuntan unos esquemas para la construcción de relojes de sol básicos. En estos las medidas vienen referidas a la unidad; si se quiere construir un reloj de sol 30 veces más grande, habría que multiplicar todas las cantidades que aparecen en los esquemas por 30. En caso de duda, consulta con tu profesor de Ciencias Naturales.
Cuadrante ecuatorial.
Cuadrante vertical.
Cuadrante horizontal.
Reloj de Sol recortable (NASA).
Reloj de Sol (Parque de las Ciencias).
Cuadrante horizontal para la latitud del IES Zaidín Vergeles.
Existen númerosas páginas web que informan acerca de los relojes solares y de cómo construirlos. Aquí se muestran algunos ejemplos:
Esperamos vuestra participación.

domingo, 3 de marzo de 2013

Convocatoria del programa Campus Científicos de Verano

La Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología y el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte han puesto en marcha la cuarta edición del programa Campus Científicos de Verano, con 1808 plazas para estudiantes de cuarto de ESO y de primero de Bachillerato. En esta iniciativa colaboran 16 Campus de Excelencia Internacional y Regional en los que se ofrecen distintos proyectos de investigación a desarrollar por el alumnado participante. 
Los campus tienen una duración de una semana durante la cual el alumnado seleccionado estará en contacto con la investigación científica, partipando en un proyecto diseñado por profesores de Universidad y de Enseñanza Secundaria. El programa se completa con actividades de ocio científico-cultural (conferencias, visitas a museos, centros científicos) y deportivas.
El plazo de presentación de solicitudes estará abierto desde el día 2 de marzo de 2013 hasta las 14:00 horario peninsular del día 25 de marzo de 2013. Más información acerca del programa se puede encontrar en la web del programa: http://www.campuscientificos.es
Aquellos estudiantes interesados en participar deberán ponerse en contacto con el profesorado del departamento de Biología y Geología.

miércoles, 13 de febrero de 2013

Campos cuánticos, simetrías y el bosón de Higgs

El pasado martes 12 de febrero el Dr. José Ignacio Illana, profesor titular del departamento de Física Teórica y del Cosmos venía a nuestro instituto a pronunciar una conferencia sobre un tema de máxima actualidad e interés: el bosón de Higgs y su importancia dentro de la física.
Inició su charla haciendo referencia a qué es la ciencia y en qué consiste el método científico. Habló a continuación acerca de la materia, de cuáles son las partículas que la componen y las fuerzas mediante las que éstas interaccionan: la gravitatoria, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil. La primera es muchísimo más débil que las otras tres en el mundo subatómico; sin embargo, es la que gobierna el cosmos. Las demás se estudian tanto en los aceleradores de partículas como en los rayos cósmicos. En los primeros, generalmente protones y/o electrones se aceleran a velocidades próximas a la de la luz dotándolos de una gran energía. La energía disponible en la colisión da lugar a la formación de nuevas partículas elementales gracias a la equivalencia entre masa y energía que predice la famosa ecuación de Einstein.
Comentó que los pilares de la física actual son la teoría de la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica, que combinadas dan lugar a la teoría cuántica de campos. Tras explicar qué es un campo, comentó que las partículas se entienden como vibraciones o excitaciones de los campos cuánticos, las cuáles pueden ser de dos tipos: de materia y de interacción. Entre las primeras están las partículas con masa como los quarks o los leptones; entre las segundas están los fotones, los gluones sin masa de las interacciones electromagnética y fuerte respectivamente y los gluones W y Z con masa de las interacciones débiles.
Planteó a continuación qué es la masa, una medida de lo que cuesta ser acelerado, y explicó cómo el 99% de la masa de los protones se explica en términos de la energía que mantiene unidos a los quarks que los forman, mientras la masa de estos constituyentes elementales sólo representa un 1%. Y a esta cuestión de qué es la masa de las partículas elementales, que consideramos puntuales, es a lo que responde el campo de Higgs.
Higgs se basa en la simetría, un elemento muy importante y frecuente en la naturaleza. Sin embargo, es en las leyes básicas de la física donde hay que buscar la simetría más profunda de la naturaleza. Una ecuación es simétrica si queda invariante, es decir, sus soluciones son las mismas cuando se hace alguna transformación matemática a los parámetros de los que depende. Y por cada simetría que existe en las leyes físicas hay una magnitud que se conserva. Un ejemplo de ello es el principio de conservación de la energía, basado en la simetría bajo traslaciones temporales. Además si se imponen unas sencillas simetrías internas a las ecuaciones (invariancia bajo ciertas transformaciones de los campos) se obtienen inmediatamente todas las interacciones fundamentales que conocemos. Sin embargo, esta sugerente idea parece no realizarse en la naturaleza porque requiere que todos los campos carezcan de masa, y sabemos que muchos de ellos son masivos. El mecanismo de Higgs, basado en la llamada rotura espontánea de la simetría, permite entender qué es la masa sin renunciar a este principio de simetría que dicta la forma de las interacciones, en el que se basa el modelo estándar de la física de partículas.
El Dr. Illana destacó que la idea consiste en introducir nuevos campos, cuya configuración es tal que su estado de mínima energía no sea único, sino un conjunto de ellos, todos conectados con la simetría. Es algo parecido a lo que ocurre cuando dejamos una bolita (en equilibrio inestable) sobre la copa de un sombrero mejicano, como el de la figura adjunta. La situación es perfectamente simétrica, pero la bolita caerá espontáneamente a un estado de mínima energía, que puede ser cualquier punto en la base del ala del sombrero. Recordemos que las partículas (de cualquier campo) son excitaciones sobre el estado de mínima energía, que llamamos el vacío. En el caso de la figura tenemos dos campos, cuyas excitaciones son de dos tipos: unas a lo largo de la base del ala (que no cuestan esfuerzo) correspondientes a una partícula sin masa, y otras en dirección radial (que cuestan esfuerzo) correspondientes a una partícula con masa. Si la simetría que el vacío rompe espontáneamente es de las que da lugar a interacciones, entonces estos campos que hemos introducido se llaman genéricamente campo de Higgs y ocurre lo siguiente: el campo de interacción asociado a la simetría rota adquiere masa (decimos que engorda al comerse a la excitación sin masa del campo de Higgs, que desaparece) y existirán además excitaciones con masa del campo de Higgs, los bosones de Higgs que son la pista que hay que encontrar. Eligiendo convenientemente la configuración del campo de Higgs se logra en el modelo estándar que se rompa espontáneamente la simetría electrodébil, con lo que los bosones W y Z de la interacción débil adquieren masa mientras que el fotón queda sin ella. Los gluones están asociados a una simetría que no está rota. Las partículas de materia también adquieren masa al interaccionar con el campo de Higgs. 


Para aclarar esto, el Dr. Illana asemejó el vacío a una habitación llena de gente (el campo de Higgs). Alguien no muy conocido (una partícula con poca masa) se puede mover con facilidad entre la gente. Si es una persona famosa (una partícula con mucha masa), le costará atravesar la habitación, tanto más cuanto más famoso sea, es decir, cuanta más interacción haya. Si en esa reunión se dice que viene alguien importante, se produce una excitación que se propaga como si de una persona se tratara y esta excitación es el bosón de Higgs, que tiene cierta masa no predica por la teoría.
Y esto es lo que se busca en el CERN. El bosón de Higgs es muy difícil de detectar ya que únicamente se produce en una de cada 100.000 millones de colisiones y cuando se forma se desintegra muy rápidamente. Sin embargo el modelo estándar predice en qué partículas se desintegra y en qué proporción aparecen. Y esto es lo que hay que buscar.
Lo que se ha encontrado es una nueva partícula con propiedades compatibles con las del bosón de Higgs; la probabilidad de que se trate de una fluctuación estadística es despreciable. Pero todo esto no acaba aquí; los hallazgos realizados en el CERN podrían llevar al descubrimiento de nuevas partículas que nos ayudarían a entender ese 96% del universo constituido por materia y energía oscuras de las que todavía no se sabe casi nada.


La conferencia fue grabada por Canal Sur TV como parte de un reportaje sobre el bosón de Higgs en el que interventrán algunos de los alumnos y alumnas de nuestro instituto. 

Nuestro más sincero agradecimiento al Dr. José Ignacio Illana tanto por su magnífica conferencia como por la revisión de este texto.

miércoles, 6 de febrero de 2013

¿Qué es el bosón de Higgs y por qué es tan importante?















El próximo martes día 12 de febrero a las 11:45 el Dr. José Ignacio Illana, del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada pronunciará en nuestro instituto una conferencia titulada ¿Qué es el bosón de Higgs y por qué es tan importante?
El bosón de Higgs es una partícula elemental propuesta en el Modelo estándar de física de partículas que explicaría el origen de la masa de las partículas elementales. En julio del pasado año se presentaron los resultados preliminares de experimentos realizados en el LHC (el gran colisionador de hadrones) que indicaban que la llamada partícula de Dios podía haber sido descubierta.
Esta conferencia es cortesía del Centro Nacional de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

Más información acerca de la física de partículas se puede encontrar en los siguientes enlaces:
Anuncio del posible descubrimiento del bosón de Higgs.

martes, 5 de febrero de 2013

PIIISA 2012-2013. Segunda sesión en horario lectivo

Este martes, 5 de febrero ha tenido lugar una nueva sesión del proyecto PIIISA en los centros de investigación.; esta ha sido la segunda en horario lectivo, aunque en muchos de los proyectos ha habido un número variado de sesiones en turno de tarde. Las impresiones sobre la marcha de los diferentes proyectos es muy satisfactoria y hay progresos importantes en algunos en los que participan nuestro alumnado. 



Las dos imágenes superiores muestran la sesión del proyecto "Análisis y evolución de las enfermedades a través de los huesos humanos" desarrollado en el Laboratorio de Antropología de la Universidad de Granada. En ellas se puede ver Ana y María Ángeles, alumnas de nuestro instituto, identificando parámetros biológicos como sexo y edad, patologías y causas de defunción en restos esqueléticos de la colección del laboratorio.
La imagen inferior muestra a los participantes en el proyecto "Descubriendo nuevas especies de bacterias a través de la informática" de la Estación Experimental del Zaidín, entre ellas a Cristina y a Paula junto a su investigador Francisco Martínez-Abarca.