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DIMORFISMO SEXUAL CEREBRAL

o

AGUJEROS NEGROS CUANTICOS

JULIO 2005 6,00EUROS

Ed ición española de

SCIENTIFIC

AMERICAN

PROLlFERACION DE LAS CLAMIDIAS: UN PROBLEMA DE SALUD PUBLICA COMPUESTOS HALOGENADOS EN LA NATURALEZA COLISIONES DE ASTEROIDES EN EL SISTEMA SOLAR CICLO CELULAR EL RAYO

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111

9 77 021 0 136 0 04

00 3 4 6

1I

6

INVESTIGACION

Dimorfismo sexual

CIENCIA

cerebral larry Cahil/

Ed ición e spañolo d e

SCIENTIFIC AMERICAN

El cerebro del varón difiere del cerebro de la mujer en organización y actividad. La investigación de las variaciones observadas podría llevar a un tratamiento de patologías mentales específico para cada sexo.

Julio de 2005 Número 346

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Agujeros negros cuánticos

HACE.•.

50, 100 Y 150 años.

Bernard J. Carr y Steven B. Giddings Quizá se creen pronto agujeros negros en el laboratorio.

4 ApUNTES

Telecomunicaciones...

Evolución...

Ciencia nuclear...

Etica científica...

Física.

24 Retinas artificiales

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Kwabena Boahen

CIENCIA y SOCIEDAD Ecología vegetal... Microestriación dentaria y dieta... Ordenadores y algoritmos de visión... CONSTANS, el gen de la floración.

Mediante microcircuitos compactos que remedan la estructura neuronal del cerebro '-.,, ' . podrían fabricarse retinas de silicio que restituyan la visión, ojos robotizados y otros sensores inteligentes.

40 Citoquinesis en células eucariotas Mercedes Pardo En la citoquinesis, etapa final del ciclo celular, se forma una barrera que separará el material genético recién dividido en dos células hijas.

38 DE CERCA

El lago Tanganica.

50 El rayo Joseph R. Owyer Nuevas investigaciones subrayan la sorprendente complejidad de las tormentas eléctricas. El rayo sigue planteando problemas desconcertantes.

85 TAllER Y lABORATORIO Péndulo gravimétrico, por Marc Boada

88 JUEGOS MATEMÁTICOS ¿Amigos para siempre?, por Juan M.R. Parrondo

58

¿Se puede detener a las c1amidias? David M. Ojcius, Tani Darville y Patrik M. Bavail Las clamidias producen una enfermedad de transmisión sexual muy extendida, son la principal causa de ceguera evitable y quizás intervengan en las enfermedades cardiacas. Los descubrimientos recientes sugieren nuevas vías para frenar su proliferación.

90 IDEAS APLICADAS Auriculares anuladores del ruido, por Mark Fischetti

Minería de textos científicos Gary Stix Del mismo modo en que los motores de búsqueda localizan la información en la Red, una nueva herramienta lógica explora la bibliografía científica en busca de nuevas rutas moleculares.

92

78 Halogenuros orgánicos Gordon W. Gribble Aunque suelen asociarse a la industria química, los compuestos halogenados abundan, también, en nuestro entorno natural.

LIBROS Realidad última ¿accesible? Heliosismología.

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COLA BORADORES DE ESTE NUMERO Asesoramiento y traducción:

IENeIA

Luis Bou: Dimorfismo sexual cerebral; Ramón Pascual: Agujeros negros cuánticos; Manuel Puigcerver: El rayo; M." José Báguena: ¿Se pu ede detener a las clamidias ?; M." Rosa Zapatero Osorio: ¿Qué calent á los asteroides ?; Juan Manuel González Mañas: Minería de textos cientificos; Stephan Pohl: Halogenuros orgánicos; J. Vilardell: Hace.... Apuntes e Ideas aplicadas; Ramón Muñoz Tapia: Taller y laboratorio

Jo sé M." Valderas Gall ardo Pilar Bro nch al Ga rfella EDICIONES Ju an Pedro Ca m pos Góm ez La ia Torres Ca sas PRODUCCIÓN M. " Cruz Iglesi as Ca pó n A lbe rt M arín Garau SECRETARÍA Pu ri ficación M ayoral M artí nez ADMINISTRACIÓ N Victo ria Andrés Laiglesia SUSCRIPCIONES Co nce pc ió n Or enes Delgado OIga Bl anco Rom ero EDITA Pr en sa Científica , S .A . Munt aner, 339 pral. La 08021 Ba rce lo na (Es pa ña) Teléfon o 934 143 344 Tel efax 934 145 41 3 www.inve stigac io nyc ie nc ia .es DIRECTOR GENERAL

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ACE

...cincuenta años NUEVO ELEMENTO. «Durante algunos días a principios de este año hubo algo nuevo bajo la luz del sol, aunque no en demasiada cantidad . Químicos de la Universidad de California consiguieron crear 17 átomos del elemento 101. La sustancia, bautizada mendelevio (símbolo Mv; ahora Md) en honor del padre de la tabla periódica, se formó bombardeando el elemento 99 con partículas alfa procedentes de un ciclotrón. El isótopo así obtenido, cuyo peso atómico es 256, se desintegra por fisión espontánea con un semiperíodo comprendido entre treinta minutos y varias horas. »

«El análisis del carbón a partir de sus consti­ tuyentes elementales nada nos dice acerca de él como sustancia. Para ello, necesitamos conocer su estructura química, es decir, de qué modo se enlazan sus átomos para formar moléculas. El es­ fuerzo vale la pena, pues cuan­ to más se sepa sobre cómo se conforma, con más precisión podrá descomponerse para obtener sustancias químicas de interés. Ya se ha perfeccio­ nado un proceso que permite descomponerlo en más de 200 compuestos, algunos completa­ mente nuevos o en cantidades nunca conseguidas. Es este he­ cho el que llevó a químicos y conservacionistas a concluir que lo más despilfarrador que puede hacerse con el carbón es quernarlo.» C ARBÓN.

...cien años EL CANAL DE PANAMÁ. «El pre­ sidente Roosevelt ha compa­ rado los desertores que han vuelto a casa desde Panamá, con la boca llena de críticas y quejas, a los pocos soldados medrosos y gárrulos que se echan atrás en el fragor de la batalla. Nadie supone que el istmo de Panamá sea precisamente ahora un balneario, un sanatorio ni un lugar de vacaciones; al propio tiempo, sí comienza a parecer que hubiésemos acometido los trabajos de construcción sin abordar los preparativos especiales para la recepción, alojamiento y alimentación de la fuerza laboral, que las muy penosas condiciones en el istmo hacen necesarias. Sea como sea, que el ejército se encargue del trabajo. Sería tentar al desastre encargar de los cuidados y la alimentación a los responsables de las casas de hu éspedes.»

INVESTIGACiÓN y CIENCIA,

julio, 2005

DIAMANTES ARTIFICIALES. «Ya en posesión del horno eléctrico, el profesor Henri Moissan , eminente químico francés, intentó reproducir el proceso que se supone sigue la naturaleza para formar diamantes. La opera­ ción esencial consiste en disolver el carbono en hierro mantenido en fusión a 2760 oC. El siguiente paso, enfriar bruscamente la masa para que forme una costra sólida. Luego, cuando el interior se enfría, trata de dilatarse; pero está aprisionado por la capa externa. Por efecto de la enorme presión resultante, el carbono se separa del hierro en forma de finos granos de diamantes negros y transparentes. » H OMBRE y CABALLO. «Nuestra fotografía representa un grupo bellamente compuesto por el esqueleto de un caballo y el esqueleto de un hombre, recientemente expuestos en el Museo Americano de Historia Natural. La imagen muestra que los huesos de un hombre y un caballo son rigurosamente comparables, si bien el primero conserva más de las caracte­ rísticas primitivas comunes a todos los mamíferos, mostran­ do el caballo mayor especiali­ zación en la estructura de sus extremidades y su dentadura trituradora. »

...ciento cincuenta años A NCLAR LA ARENA. «Proceden­ tes de Holanda, se han recibi­ do en la Oficina de Patentes las semillas de junco marino (Arundo arenaría) y de hierba europea de las dunas (Elymus arenaríus) , que hace tiempo se emplean en aquel país para do­ meñar los cúmulos de arena en las costas marinas. Se han importado esas semillas para experimentarlas a lo largo de toda la costa atlántica, desde Maine hasta Florida. Los nu­ trientes que aportan esas hierbas no bastan para que valga la pena cultivarlas, pero la combinación de ambas resulta de gran utilidad, pues traban las arenas sueltas de la costa marina, alzando con ello una barrera perdurable frente a la invasión del océano sobre las costas. De hecho, Holanda debe su propia existencia, en medida conside­ rable, a la acción preservadora de las rn isrnas. » MADERA PARA LA A RMADA. «¿Cuántos árboles forman un buque? Se necesitan 2000 árboles adultos, o la cosecha madura de 18 hectáreas de bosque, para suministrar el maderaje de un solo buque de 74 cañones. .

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! PUNTES

TELECOMUNICACIONES

Fibra en casa

N

o está siendo fácil cubrir también con fibra óptica, en vez de con cobre, esa "última milla" que separa los hogares de las líneas ópticas que forman las redes de telecomunicaciones. La capacidad de transmisión de la fibra es muchísimo mayor que la del cobre: en el laborato­ rio ya canaliza diez terabits (diez billones de bit) por segundo, y podría llegar hasta los cien terabits, mientras que una conexión de ADSL que utiliza el hilo de cobre telefónico sólo alcan­ za unos millones de bits por segundo. El inconveniente hasta ahora había sido el coste. Sin embargo, el precio de cablear con fibra una casa en las nuevas urbanizaciones ha disminuido hasta igualarse al de la instalación del hilo de cobre. Verizon Communications planea ofrecer acceso a Internet por fibra en Estados Unidos al menos a tres millones de hogares para fina­ les de 2005. Divide la señal de una línea de fibra de 620 megabits por segundo en 32 líneas de abonados, cada una de 19,38 megabits, si bien se puede elegir la recepción de un sexto de la señal, unos cien megabits por segundo. En Japón, el servicio B Flet de NTI ofrece a los domicilios conexiones por fibra de hasta 100 megabits. Sólo esta última prestación supera la de las mejores conexiones de ADSL, que descargan 25 megabits en hogares que se encuentren a menos de kilómetro y medio de un nodo de la red, e incluso 100, pero sólo cuando esa distancia no pasa de los 150 metros (en Japón se ofrecen 50 megabits por unos 30 euros al mes, con la advertencia de que esa velocidad máxima se degrada con la distancia al nodo). Los 25 megabits dan de sí para un solo canal de televisión de alta definición, varios canales ordinarios y servicios de datos y telefonía, con compresión en el caso del ADSL y sin ella en las conexiones de fibra (la televisión va por la misma fibra, pero a otra frecuencia). Sin embar­ go, más tarde o más temprano, la fibra desplazará al cobre también en las viviendas. Los cien megabits de las mejores conexiones ópticas domésticas sólo realizan una millonésima de la capacidad teórica de la fibra. -Lamont Wood

En España, en 2004, sólo un

0,8 por ciento de los accesos

de banda ancha a Internet se

realizaba mediante conexiones

de fibra óptica. Pero en algunas

partes del mundo éstas empiezan

a llegar incluso a los hogares.

EVOLUCION

Especiación en el desierto

C

uando unos organismos quedan apartados de su población original, su evolución divergirá de la que ésta pueda seguir. Esta es una de las premisas de la biogeografía. No sólo la geología crea ese tipo de aislamientos. También el clima puede ser una barrera eficaz. Lo ha demostrado el descubrimiento de dos especies de anfibios, Nigerpeton ricqlesi y Saharstega moradiensis, hasta ahora desconocida. Vivieron hace unos 250 millones de años en el norte de Níger. Guardan alguna semejanza con las sala­ mandras, aunque fueron mucho mayores, como un cocodrilo. Pero han sorprendido no por eso, sino por sus hondas diferencias con respecto a otros seres de aquellos tiempos. La unión de casi todas las ma­ sas terrestres en el supercontinente Pangea permitió a los tetrápodos difundirse por todas partes. El clima de ese período cambió: de unas condiciones en que el hielo llegaba hasta Sudáfrica se pasó a otras mu­ cho más cálidas. El centro de Pangea, donde hasta ahora se había excavado mucho menos, se volvió El Sahara tenía enterrados fósiles de un anfibio gigante, el Saharastega sequísimo. Grupos de tetrápodos quedaron aislados (recuadro), que vivió en los oasis de un desierto parecido hace 250 millones en zonas a las que ahora rodeaban desiertos. Esa de años. puede ser la razón del gran primitivismo de las dos especies recién descubiertas. Las especies más afines vivieron en Norteamérica y Europa entre 40 y 90 millones antes. Nigerpeton y Saharastega serían, pues, relictos de una radiación de la que se creía que había desaparecido mucho antes. El mismo aislamien­ to explicaría además la ausencia en los sitios de los hallazgos de los dicinodontes, reptiles con rasgos de mamífero que dominan los yacimientos fosilíferos de la época. -Kate Wong

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INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

CIENCIA NUCLEAR

Una fusión realmente fría

N

ormalmente, la fusión nuclear requiere un calor de muchos millones de grados. Existe, sin embargo, un dispositivo del tamaño de un balde que funde nú­ cleos a temperaturas inferiores a la de congelación del agua. El elemento central de la máquina en cuestión es un cristal de tantalato de litio, que genera un campo eléctrico cuando se calienta. Una aguja de tungsteno, que se conecta a la sustancia piroeléctrica enfriada por medio de nitrógeno líquido, enfoca ese campo de tal modo que cuando el cristal se calienta hasta unos -3 grados, los iones de deuterio que rodean a la aguja salen impulsados a velocidad suficiente para que se fusionen en un blanco cargado también con deuterio. Los generadores de energía por fusión piroeléctrica son una quimera: un solo ciclo de la máquina produce alrededor de 10 nanojoule, energía que apenas basta para calentar unas pocas millonésimas de grado el agua contenida en un dedal. Aun así, el proceso podría llevarnos hasta ge­ neradores de neutrones de tamaño de bolsillo, mucho más simples que los actuales, que valdrían como propulsores en astronaves de miniatura o para terapias médicas de vanguardia. -Charles Q. Choi

Luz de fusión. Un blanco de plástico de 2,5 centímetros de ancho cargado con deuterio brilla en la oscuridad cuando sobre él inciden iones de deuterio.

ETICA CIENTIFICA

Insospechada magnitud de las irregularidades científicas

E

n 2000, un organismo del gobierno estadounidense consi­ deraba actos de mala conducta científica "amañar, inven­ tar o plagiar". Las investigaciones, bastante limitadas, que se han realizado con la intención de averiguar el alcance de estos fraudes arrojan una incidencia del uno o dos por ciento. En 2002, instancias de la administración propusieron, también en Estados Unidos, un estudio más amplio que tuviese en cuenta otros tipos de prácticas reprobables, pero las instituciones cole­ giales de las áreas biológicas y médicas se negaron a llevarlo a cabo. Ahora, en junio, tres investigadores han publicado en Nature los resultados de unas encuestas anónimas remitidas a 3600 científicos que recibieron por primera vez fondos para un proyecto de investigación entre 1999 y 2001 (edad media, 44 años) y a 4160 científicos que siguieron alguna formación posdoctoral en 2000 y 2001 (edad media, 35); los casi diez mil eran perceptores de fondos de los Institutos Nacionales de la Salud, el conglomerado de centros de investigación biomédica del gobierno de Estados Unidos. Aproximadamente la mitad de la muestra aportó respuestas útiles. Sólo un 0,3 por ciento admitió

haber falsificado o plagiado, pero el 6 por ciento confesó que no había presentado datos que contradecían sus investigaciones anteriores, el 15,5 que había cambiado el diseño o los resulta­ dos de un experimento por presiones de un patrocinador y el 12,5 que había hecho la vista gorda al uso por otros de datos defectuosos. En total, la tercera parte - 38 por ciento del primer grupo, 25 del segundo- admitía haber cometido al menos una de diez irregularidades que, de ser descubiertas, seguramente le supondrían una sanción al responsable; pero además un 13,5 por ciento dice haber recurrido a diseños experimentales deficientes y un 15,3 que ha suprimido datos por una sensación "visceral". Los autores del trabajo manifiestan cuánto les han impresionado los resultados de la encuesta. El director del Centro de Bioética de la Universidad de Pennsylvania, en cambio, declara a Nature que no deben hacer pensar que la ciencia esta "corroída". Sin embargo, ¿cuál es la "robustez", como dicen los estadísticos, de la validez de un resultado científico ante las conductas dudosas que puedan intervenir en su obtención? ¿Cuántos resultados publicados y admitidos no son de verdad fiables?

FISICA

Congelación granular uando la materia, en la mayoría de sus formas, se calienta, se vuelve más fluida. Pero las masas granulosas parecen una excepción. Bob Behringer y Karen Daniels, de la Universidad Duke, llenaron de canicas de plástico una tolva cilíndrica y cerrada. En reposo, parecían un sólido cristalino, como el hielo. Cuando se las cizallaba girando la parte superior del recipiente, la energía que se les cedía así "fundía" el cristal hasta un estado más amorfo y fluido, como era de esperar. Pero al inyectar más energía mediante vibraciones de la tolva, ocurría algo extraño: se "recongelaban". Un golpeteo intenso torna las canicas momentáneamen­ te ingrávidas, lo que les permite apretarse más unas a otras, según la hipótesis con que ambos investigadores quieren explicar el fenómeno. El resultado contradice la razón por la que se usan alimentadores vibratorios en el procesamiento de polvos y granulados, a saber, que la agitación favorece la fluidez de los granos. - J. R. Minkel

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Las canicas sometidas a vibración muestran un comportamiento a primera vista paradójico.

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

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DIMORFISMO SEXUAL

El cerebro del varón difiere del cerebro de la mujer en organización y actividad. La investigación de las variaciones observadas podría llevar a un tratamiento de patologías mentales específico para cada sexo 6

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n un día gris, a medi ado s de en ero, Lawrence Summers , rector de la Univers idad de Harvard, dej ó caer que entre las cau sas de la escasez de muj ere s dedi cad as a las ciencias podrían co ntarse unas difer encias innata s en la co nstitución de los cerebros masculino y femenino. Esas declaraciones atizaron el fuego de un debate que lleva hum eando desde hace un sig lo, desde que algunos medidores del cer ebr o humano se valiero n de uno de los resultados qu e habían obtenido, que el tam año medio del cerebro de las mujeres es me­ nor que el de los hombres, para ratificar la superioridad intelectual de éstos . Nadie, hasta la fecha, ha descubiert o pru eba alguna de que la muj er, por sus peculiaridade s anatómicas, sea incapaz de alca nzar la excelencia en mat emáticas, física

INVESTIGACi ÓN y CIENCI A, julio. 2005

LOS AGUJEROS NEGROS ASTROFISICOS son, se cree, los cadáveres de estrellas de masa elevada que se derrumbaron bajo su propio peso. A medida que otra materia cae en ellos, liberan energía potencial gravitatoria, como si fuesen plantas hidroeléctricas cósmicas. Se trata de la única fuente de ener­ gía que explica los intensos rayos X y chorros gaseosos que surgen de distintas estructuras celestes, por ejemplo el sistema este lar binario de rayos X represen tado aquí.

co lapso porque las fuerzas repulsivas cuá nticas entre las p artículas suba­ tómic as lo es ta bilizarían. Las estre­ llas m ás ligeras qu e podrían llegar a convertirse en ag ujero negro cue nta n co n un as se is masas so lares . Si n e mbargo, el cola pso estelar no es la única man era e n qu e se crean ag ujeros. A principios de los años se te nt a, S tephen W. Hawking, de la U n ivers idad de Cambr idge, y un o de los autores (Carr) investigaron un

LAS MASAS DE LOS AGUJEROS NEGROS MICROSCO­ PICOS llegan hasta la de un asteroide. Quizá los colapsos gravitatorios de la materia produjeron al principio de la gran explosión objetos de ese tipo. Si el espacio tiene dimensio­ nes extra no observadas , podrían crearse también en las colisiones de partículas energéticas del universo actual. En vez de engullir materia, emitirían radiación y se desintegra­ rían enseguida.

mecanismo para ge nerar ag ujeros e n el universo primitivo, ag ujeros ne­ gros "primordiales". A m edid a qu e el espacio se expande, la de nsi dad medi a de materia dis mi nuye . Fue, pues, mu ch o m ás alta en e l pasado, hasta el p un to de qu e excedió de los nivel es nu cl eares du ran te e l pr imer mi crosegundo tras la gran explosión (big bang) . Las leyes co nocidas de la fís ica per mi ten un a de nsidad de m ateri a de h asta 10 97 kilogramos po r

• Los agujeros negros no tienen por qué ser monstruos enormes, vora­ ces. De las teo ría s fís icas fundamentales se sigue que los hay de los tamaños más diversos, incluso menores que las partículas subatómicas. Los efectos cuánticos destruirían enseguida los agujeros minúscu los; los más pequeños estallarían e n cuanto se formaran . • Podría habe r agujeros negros pequeños, residuos de las primeras eta­ pas de la gran explosión , cuyo estallido ocurrir ía en el universo actual. Los instrumentos astronómicos lo observar ían en algún caso. • Los teó ricos han propuesto recientemente qu e cie rtas co lisiones ge ­ nerarían en el universo actual agu jeros negros pequeños, incluso e n la Tierra. Se creía que las energías indispensables e ran demasiado altas, pero si el espacio tiene dimensiones extra con las características adecuadas, el umbral de energía para la producción de agu jeros ne­ gros será mucho más bajo de lo que se suponía. En tal caso, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN generará aguj e ros negros como los que ya se habrían estado creando en las colisiones de los rayos cósmicos e n la alta atmósfera. Los aguje ros perm itirían estud iar las dimensiones adicionales del espacio.

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m e tro cúbico, o de nsidad de Planc k, la densidad a la c ual la fuerza de la gravedad llegaría a ser tan int ensa, que las fluc tuacio nes mecán ico-cu án­ ticas ro mperían el tejido del es pacio ­ tiempo y c rearía n ag ujeros negr os de só lo 10-35 m etros (o lon gi tud de Pla nck) co n un a m asa de 10- 8 kil o­ gramos (o m asa de Planck) . No pu ede hab er un ag ujero negro más ligero q ue ése, según las for­ mu laciones o rdi narias de la grave­ dad . Pesa mu ch ísimo m ás que un a pa rtícula ele me ntal, co n un ta maño muc hís imo men or. A medida qu e iba dis mi nuyendo la densidad cósm ica se irían for ma ndo ag ujeros negros primordiales cada vez m ás pesados. C ualq uiera más ligero q ue 10 12 kilo­ gramos todavía sería men or qu e un protó n, pero m ás allá de esa masa los ag ujeros ten drían ta maños prop ios de los objetos que nos so n fa m iliares . Los que se formaron durante la época en que la de nsi da d cósm ica co inc id ía co n la de ns idad nuclear tendrían un a masa comparable co n la del Sol y serían, por lo tanto, m acr oscó picos. Las altas de ns idades del uni verso prim itivo eran necesari as pa ra la fo r­ m ació n de ag ujeros negro s pr imor­ di ales, pero no suficientes . Pa ra que un a reg ió n dej ara de expand irse y se

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

convirtiese en un agujero negro tenía que ser más densa que el promedio; es decir, se requerían también fluc­ tuaciones de densidad. Se sabe que tales fluctua ciones existiero n, por lo menos a esca las gra ndes, pues de lo contra rio nunca se habr ían en­ samblado las galaxias y los cúmulos de galaxias . Para que se formara n aguje ros negros primordiales, estas fluctuaciones tuvieron que ser más intensas a las escalas pequ eñas que a las grandes, lo que es posible pero no inevitable. Incluso sin fluctuacio­ nes podrían haberse crea do agujeros espontáneamente, en varias transi­ ciones de fase cos mológ icas; por eje mplo, cuando el universo termin ó su período primitivo de expansión acelerada, o inflación, o en la épo­ ca de densidad nuclear, cuando se condensaron los protones en la sopa de sus quarks constituyentes. Por lo que se refiere a todas estas posibles vías de construcción de agujeros, una condición rigurosa han de cumplir los modelos del universo primiti vo: al fin y al cabo, no fue tanta la cantidad de materia que terminó dent ro de agujeros negros primordiales.

más y más deprisa . Cuando llega a una masa de unos 106 kilogramos, el juego se ha aca bado: al cabo de un segundo, estalla con la energía de una bomba nuclear de un millón de megatones. El tiempo total para que un agujero negro se evapore es pro­ porcional al cubo de su masa inicial. Para un agujero de masa solar, ese tiempo de vida es de 1064 años, una inmensidad inobservable. Para uno de 10 12 kilogramos, es de 10 10 años, aproximadamente la actual edad del universo. Por lo tanto, cualquier agu­ jero negro primordial de dicha masa estaría terminando su evaporación y estallando ahora. Cualesquiera más pequeños, se habrían evaporado en una época cosmológica anterior. El tra bajo de Hawki ng sup uso un enorme avance concep tual por­ que relacionó tres áreas de la física hasta entonces dispares: la relativi­

ASI PUEDE CREARSE UN MINIAGUJERO NEGRO

FLUCTUACIONES PRIMORDIA· LES DE DENSIDAD Al comienzo de la historia de nuestro universo, el espacio estaba lleno de un plasma caliente y denso. La densidad variaba de un lugar a otro; donde la densidad relativa era suficientemente alta, el plasma pudo transformarse, tras su colapso gravitatorio, en un agujero negro.

La evaporación El haber comprendid o que los agu­ jeros podían ser pequeños alentó a Hawking a considerar qué efec tos cuánticos les afectarían. En 1974 lle­ gó a su famosa conclusión de que los agujero s negros no sólo tragan partículas, sino que tambi én las es­ cupen hacia el exterior [v éase "La mecánica cuánti ca de los agujeros negros", por S. W. Hawking; INVES­ TIGACIÓN Y CIENCIA, marzo, 1977]. Hawking predijo que un agujero radia térmicam ente como un carbón calien­ te, con una temperatura inversamente proporcional a su masa. Para un agu­ jero de masa solar, esa temperatura es de alrededor de una millonésima de kelvin, totalmente insignificante en el universo de hoy. Mas para un agujero negro de 10 12 kilogramos, la masa de una montaña, es de 10 12 kelvin, que le permiti ría emitir partículas sin masa (fotones) y partículas con masa (electrones y positrones). Como la emisión se lleva energía, la masa del agujero tiende a dismi­ nuir ; de ahí la inestabilid ad de un agujero negro. Mientras se contrae, se va calentando, emite partículas cada vez más e nergé ticas y se contrae

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

dad general, la teoría cuántica y la termodinámica. Fue tam bién un paso hacia una teoría cuántica comp leta de la gravedad. Quizá nunca hubo agujeros negros primordiales; sin em­ bargo, reflexionar sobre ellos condujo a notables resultados físicos . Incluso estudiar algo que quizá ni siquiera existe puede resultar provec hoso. En particular, el desc ubri miento planteó una profunda paradoja, que apunta a la razó n funda mental de que cueste tanto reconciliar la relati­ vidad general y la mecá nica cuántica. Segú n la teoría de la relatividad, la información sobre lo que cae en un agujero negro se pierde para siempre. Pero si el agujero se evapora, ¿qué sucede con la información que contie­ ne en su interior? Hawki ng pensaba que los agujeros negros se evapo ran totalmente y destruyen la informa­ ción, en contradicción con los prin-

COLISIONES DE RAYOS

COSMICOS

Los rayos cósmicos -partículas muy energéticas provenientes de fuentes celestes- formarían agujeros negros en la atmós­ fera terrestre que, al explotar, emitirían un chorro de radiación y de partículas secundarias detectable en tierra.

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ACELERADOR DE PARTICULAS Un acelerador de gran energía, el LHC en concreto, estrellaría una partícula contra otra a una energía tal, que experimentarían un colapso gravitatorio y crearían un agujero negro. Los detec­ tores detectarían su inmediata desintegración.

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cipios de la mecamc a cuántica. La destrucción de la inform ación choca con la ley de la conservación de la energía, de ahí que este panorama resulte difícil de aceptar. Una alternativa, que los agujeros negros dejen remanentes, repele igual­ ment e. Para que es tos remanentes codificasen toda la información que hubiese podido entrar en el agujero negro , tendrían que aparecer en una variedad infinita de tipos. Las leyes de la física predicen que el ritmo de produ cción de una part ícul a es proporcional al número de tipos de dicha partícula . Por lo tanto, los re­ manentes de los agujeros negros se produci rían a un ritmo infinito; in­ cluso procesos físicos diarios, como encender un horno de micr oondas, los generarían. La naturaleza sufri­ ría una inestabilidad catastrófica. Hay una tercera posibilid ad: que falle el principi o de localidad , según el cual los acontecimientos que ocurren en puntos espacialmente separados se influyen entre sí sólo después de que la luz haya tenido tiempo para viajar entre ellos. Los teóricos siguen sin en­

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contrar la respuesta [v éase "Compu­ tación en agujeros negros", por Seth Lloyd e Y. Jack Ng; INVESTIGACIÓN y CIENCIA, enero de 2005].

La búsqueda El progreso de la física requiere por lo genera l una cierta guía experi­ mental. Las pregunta s que plant ean los agujeros negros micro scópic os motivan su busca empírica. Cabría la posibilidad de que los astrónomos lograran det ectar agujeros negros primordiales, dotados de una masa inici al de 10 12 kilogramos estallaran en el universo actual. La mayor par­ te de la masa de estos aguje ros se convertiría en rayos gamma. En 1976 Hawking y Don Page, por entonces en el Instituto de Tecnología de Ca­ lifornia, argumentaron que las obser­ vaciones del fondo de rayos gamma ponen límites superiores rigurosos al número de tales agujeros. No cons­ tituir ían una proporción significativa de la materi a oscura del universo y sus explosiones rara vez sucedería n tan cerca como para que pudiésemos detectarlas. Sin embargo, a mitad de

los años noventa David Cline, de la Universidad de California en Los An­ geles, y sus colabora dores sugiriero n que las erupciones de rayos gamma más cortas que se detectan en los cie­ los podrían atribuirse al estallido de agujeros negros primordiales. Aun­ que se piensa que las erupciones más largas está n asociadas a explosiones o fusio nes de estrellas, los sucesos cortos podrían tener otra explicación. Las obse rvac iones futu ras deberán resolver la cuestión. Sin embargo, la posibilid ad de que las observaciones astronómicas capte n las etapas finales de la evapor ación de los agujeros negros resulta atrac tiva. La producción de agujeros negros por los aceleradores de partículas es una posibilid ad aún más apas io­ nante. Cuando se trata de producir altas densidades, ningún dispositivo aventaja a los mayores aceleradores, el LHC y el Tevatrón del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi, cerca de Chicago . Estas máquinas aceleran partículas subatómicas, como los pro­ tones, a velocidades muy cerca nas a la de la luz. Las partículas adquieren INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

energías cinéticas enormes . El LHC impartirá a los protones energías de alrededo r de sie te terae lectro nvolt (TeY). Seg ún la famosa ecuación de Einstein E = meé, esta energía equi­ vale a una masa de 10- 23 kilogra mos, unas 7000 veces la masa en reposo del protón . Cuando dos partículas chocan en esas condiciones frontal­ mente, su energía se concentra en una región minú scula del espacio. Cabe imaginar que, de vez en cuando, las partículas que choquen se acercarán tanto que formen un agujero negro. Así expues to, el argumento adole­ ce del siguiente problema: una masa de 10- 23 kil ogramos cae lej os del valor de Planck de 10- 8 kilogra mos que, según la teoría ordinaria de la gravedad, carac ter iza al agujero más ligero posibl e. Este límite inferi or surge del principio de incertidumbre de la mecánica cuántica. Debido a que las partíc ulas también se com­ portan como ondas , se difuminan a lo largo de una distancia que disminuye con el aum ento de la energía: a las energías del LHC, unos 10- 19 metros, la región más pequeña, pues, en que INVESTIGACiÓN y CIENCIA,

julio, 2005

se puede empaquetar la energía de una partícula. Corres ponde a una den­ sidad de 10 34 kilogramos por metro cúbico, alta aunqu e insuficiente para crea r un agujero . Para que una partí­ cula resultase a la vez tan energética y tan compacta como para crear un ag uje ro negro, debería tener la masa de Planck, 1015 veces más allá de la ene rgía del LHC. Los aceleradores pod rían quizá producir obje tos ma­ temátic amente relacionados con los ag ujeros negros (y, seg ún algunos teóricos, ya lo han hecho), pero los verdaderos agujeros quedarían fuera de su alcance.

Las otras dimensiones No obstante, a lo largo de los últi­ mos años se ha ido viendo que el valor que se le atribuye a la densidad planckiana quizá peque de excesi­ vo. La teoría de cuerdas, una de las principales competidoras en la pugna por obtener una teoría cuántica de la graveda d, predice que el espacio tiene más dimensiones que las tres usu ales. La gravedad, al co ntrario que otras fuerzas, se propagaría por

estas dim ensiones y, en consecuen­ cia, aumentaría inesperadamente de intensidad a distancia s cortas. En tres dimensiones, la fuerza de la gravedad se cuadruplica cuando se divide por dos la distanci a entre un par de ob­ jetos; en nueve, se multiplicaría por 256. Este efec to adquiriría relevancia especial si las dimensiones extra del espacio fuesen grandes. Se ha investi­ gado a fondo esta posibil idad en años recientes [ véase "N uevas dimensio­ nes para otros universos", por Nima Arkani-Hamed, Savas Dimopoulos y Georgi Dvali; INVESTIGACIÓN y CIEN­ CIA, octubre 2000]. Hay también otras configuracio nes de las dimensiones adicionales, las "co mpactaciones cur­ vadas" , que, con el mismo efec to de magnificar la gravedad, parecen aún más probables, al menos si la teoría de cuerdas es correcta. Este vigoroso cre cimiento de la fuerza de la gravedad significa que la verdadera escala de energía en la que las leyes de la gravedad y la me­ cánica cuántica chocan -y se forman agujeros negros- quedaría muy por debajo de su valor tradicional. Aun­

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ES DIFICIL FABRICAR AGUJEROS

¿Cuánto hay que comprimir un pedazo de materia para que se convierta en un agujero negro? A mayor ligereza del cuerpo, mayor compresión se requerirá para que su gravedad alcance una intensidad tal, que lo convierta en un agujero. Los planetas o un cuerpo humano están más lejos del límite de compresión que las estrellas (gráfico). La naturaleza ondulator ia de la materia resiste la compresión; las partículas no se pueden comprimir en una región menor que su longitud de onda característica (diagrama); ningún agujero podría pesar menos de 10- 8 ki­ logramos. Pero si el espacio tiene dimensiones adicionales, la gravedad sería intrínsecamente más intensa a distancias cortas y no tendría que comprimirse tanto el objeto. Esta posibilidad mantiene vivas las esperanzas de fabricar aguje­ ros negros en un futuro próximo.

Agujero negros u maSiVO yer Sol

Protón Cuerpo Ti~ra •

Agujero negro humano Agujero negro

de un acelerador • estelar Agujero negro primordial eo,-q en evaporación . ~~ eo, u'eros negros e~ unespaCIO 00, e~i,'o~ Ag I de9 dimenslon~ _ - e~.§:'e~ --------

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parti cipa en el guiado es calonado: determina dónd e irá el rayo y có mo se bifurcará. Un mecanismo similar entra tambi én en funcionami ent o du­ rante las fases de dardo guía de las descargas subsiguientes. Las emisiones de rayo s X de la s descargas naturales se parecen mu­ cho, pues, a las que se detectan en las pro vocadas. Está cad a vez más claro qu e la ruptura desbocada es un fenóm eno co mún de nuestra at­ mósfera. Pese a que las moléculas del aire dificult an la aceleración de los elec tron es veloces, obse rvamos indicios de rupturas desb ocada s in­ clu so cerc a del suelo, dond e el aire es más denso. (La mayor ía de los rayos X qu e observa mos pro venían de los 100 metros inferiores, más o menos, del canal del ray o eléc trico .) Por lo tant o, la ruptura desbocada debería oc urrir co n mayor frecuencia a la altura de las tormentas.

Otra vez en la tormenta Volvamos a la ini ciación del rayo dentro de la torm enta. En los últi­ mos años, se han construid o modelos prom etedores en los que la acción co mbinada de las lluvia s de partí­ culas crea das por el impa cto de la radiación cós mica y la ruptura des­ bocada ge nera los rayos . Co mo basta un elec tró n semilla de alta energía par a desen cadenar una gran avalan­ cha de e lec tro nes desb ocad os, la descarga generada por una inten sa lluvi a de ra yos cós micos - millo nes de partícul as semilla de alta energía que lleguen simultáneame nte- debe de ser enor me . Una descarga de esa magnitud aportará un reforzamient o local del ca mpo eléc trico en el fre nte de la avalancha; por una razón: el gran aum ento de la carga eléc trica en dich o frent e. Este refuerzo equi­ valdría a la cerca nía de un dedo y el pomo de una puert a; el ca mpo eléc trico se intensificaría brevemente hasta el punto de que se ge nerase una ruptura eléc trica ordinaria. Nues tro s ex pe ri me ntos en e l ICLRT del vera no de 2004 aportaro n un extrao rdinario eleme nto de juicio a favor de la existe ncia de rupturas desbocadas en las nub es. Dura nte el lan zamien to del último cohete de la ca mpaña, captamos un enor me esta­ llido de radiación de muy alta energía - rayos gamma, no rayos X- co n tres detectores coloca dos a 650 me-

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tras del ca na l del re lámpago. Las energías de los fotones de esos rayos ga mma super aban los 10 millon es de elec tro nvolt; eran 40 veces mayores que las energías de la radi ación X que habíamos obse rvado previamente en las guías de rayos . Basándonos en nuestras medi cio­ nes de la co rrie nte del ca na l del re lámpago , los ca mpos eléc tricos y las propi eda des de los rayos gam­ ma, hemos dedu cid o que la fu ente de la emisión se hallaba a mu chos kilóm etros de altura, en el int erior de la nube torm ent osa. No esperá­ bamos ver rayos gamma proc edent es de es ta altitud porque la atmósfe­ ra abso rbe dich a radia ción , pero al parecer la int en sid ad de la fue nte era tan gra nde, que algunos foto nes co nsiguieron llegar hasta el suelo. Es te descubrimiento da a entende r que debieron de producirse poderosas rupturas desbocadas en la nube en un proc eso relacionado co n la iniciac ión del rayo pro vocado. Nues tras obser­ vaciones demu estran que es po sibl e observar el fenómeno desde el suelo, lo que resulta mu cho más senc illo qu e subir los detectores a bord o de aviones o globos . Ade más, se ha sabi­ do hace poco que el Creador de Imá­ ge nes Espec troscópicas So lares de Alta Energía Reuven Ramary (RHE­ SSI) detectó brotes de rayos gamma asociados a tormentas parecidos al nuestro desde su órbita a 600 kiló­ metros de altura . Co n un a nu eva subve nc ió n de la Fundación Nacional de Cie ncia de los EE .UU. , estamos ahora in­ cre me ntando el núm ero de in stru -

menta s de rayos X en el ICLRT de cinco a más de 36; cubri rán un kilómetro cuadrado de la instalación de Ca mp Blanding. Es te incremento debería mejorar nuestra capacidad de estudiar los relámp ago s naturales y provocad os; esperamos que aumen­ te la pro babilidad de detectar brotes de rayos gamma pro ceden tes de las nub es tormentosas. Las emisiones de rayos X y ga mma servirá n de sonda de los campos eléctricos en regiones difíciles de medir por otros medi os. Co n esos datos deberíamos entende r mejor los procesos de ro­ tura qu e inician el rayo y fac ilitan su prop agación. El recurso a la radi ación X para es tudia r los rayos se enc ue ntra dand o los prim eros pasos . Por eso, cada vez que llevam os a ca bo un ex perime nto hall amos algo que no co nocíamos antes. Ya hem os descu ­ biert o qu e el rayo no es un a chispa ordinaria de la mism a clase que las qu e se produce n cua ndo se toca el pom o de un a puert a. Se trata de un tipo de descarga mucho más ext raño, qu e produce elec tro nes desbocad os y rayos X.

El autor Joseph R. Dwyer es profesor de física y ciencias del espacio en el Instituto de Tecnología de Florida. Tras doctorarse por la Universidad de Chicago en 1994, investigó en las de Columbia y Maryland. El autor agradece las aportaciones a esta investigación de H. Rassoul, V. Rakov, M. Al -Daved. J. Jerauld, L. Caraway, B. Wright, K. Rambo y D. Jordan.

Bibliografía complementaria THE ELEC TRICAL NATURE OF STORMS . Donald R. McGorman y W. David Rust. Dxford University Press, 1998. THE lIGHTNING DISCHARGE. Martin A. Uman . Dover Publica tions, 2001. ENERGETIC RAOIATlON PROOUCEO OURING ROCKET-TRIGGEREO LIGH TNING . Joseph R. Dwyer et al. en Science, vol. 299, págs. 694·697; 31 de enero, 2003. lIGHTNING PH YSICS ANO EFFECTS. Vladimir A. Rakov y Martin A. Uman. Cambridge llni­ versity Press, 2DD3.

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¿Se puede detener a las clamidias? Las c1amidias producen una enfermedad de transmisión sexual muy extendida, son la principal causa de ceguera evitable y quizás intervengan en las enfermedades cardiacas. Los descubrimientos recientes sugieren nuevas vías para frenar su proliferación David M. Ojcius, Toni Darville y Patrik M. Bavoil

a palabra clamidia evoca, de inmediato, una en­ fermedad de transmisión sexual muy extendida. Pero, en puridad, es el nombre de un género de bacterias responsables de un extenso repertorio de enfermedades graves. En Africa, una madre pobre quizá nos cuente que las moscas que transmiten la clamidia son las responsables de que sus hijos sufran conjuntivitis, una dolorosa alte­ ración ocular. Esta enfermedad, causada por una cepa de Chlamydia trachomatis (la misma especie que origina la enfermedad de transmisión sexual aludida), deriva en tracoma, una afección que en ocasiones termina en ceguera. En los países industrializados, una especie aérea, C. pneumoniae, provoca resfriados, bronquitis y alrededor del diez por ciento de las neumonías adquiridas fuera de los hospitales. Se ha sugerido incluso una relación entre C. pneumoniae y la aterosclerosis, el estrecha­ miento arterial que desemboca en infartos de miocardio y accidentes cerebrovasculares. Al tratarse de bacterias, las clamidias responden a los antibióticos. Sin embargo, la enfermedad a menudo pasa inadvertida. Por varias razones. Las infecciones genitales, por ejemplo, no suelen producir síntomas al principio. Por lo que respecta al tracoma, auténtico azote de países en vías de desarrollo, la población apenas tiene acceso a un tratamiento y a una higiene adecuados. Si no se toman medidas, buena parte de los 600 millones de personas infectadas con una o más cepas de Chla­ mydia seguirán viviendo sin atención médica hasta que las consecuencias sean irreversibles. Pecaríamos de ingenuos si confiáramos en la posi ­ bilidad de detectar absolutamente todos los casos de enfermedad de transmisión sexual o esperáramos que una mejora de las medidas higiénicas erradicaría en poco tiempo el tracoma en el Tercer Mundo . Las mayores esperanzas para frenar la proliferación de las clamidias están puestas en las vacunas y otros tratamientos preven­

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tivos. Para hallar agentes que eviten la infección, necesi ­ tamos ahondar en la biología de estos microorganismos: su multiplicación, proceso de infección y mecanismos moleculares de actuación. No es fácil recabar toda esa información. Disponen de un sinfín de estrategias para eludir el sistema inmuni­ tario del huésped. Además, su estudio en el laboratorio entraña notables dificultades técnicas. Pese a todo , desde hace cinco años, han venido sumándose nuevos descu­ brimientos -entre ellos la secuenciación completa del genoma de varias cepas de Chlamydia-, que permiten empezar a sortear los obstáculos y pensar en desarrollar estrategias de prevención inéditas.

Lesiones silenciosas Una de las principales barreras que se alzan contra la pro­ ducción de una vacuna se esconde en el carácter insidioso de la bacteria. Los microorganismos agentes del tétanos o el cólera empapan los tejidos con toxinas que dañan o matan células vulnerables. Las clamidias, en cambio, no induce ningún daño directo en los tejidos . Opta por desencadenar una intensa respuesta inflamatoria que se prolonga mientras queden bacterias en el organismo. Paradójicamente, semejante forma de luchar contra la infección se vuelve contra el propio huésped: a largo plazo, produce lesiones irreversibles. Las vacunas pre­ vienen la enfermedad enseñando al sistema inmunitario a reaccionar con fuerza ante agentes patógenos específicos; en el caso de las clamidias, sin embargo, el componente inflamatorio asociado a tal respuesta comportaría más perjuicio que beneficio. Lo mismo en el tracto genital, en los párpados o en cualquier otro tejido, la respuesta inflamatoria comienza cuando determinadas células del sistema inmunitario del huésped secretan citoquinas, pequeñas proteínas de señalización que atraen células de defensa adicionales al lugar de la infección. Células atraídas y citoquinas se

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aprestan a amurallar la zona para im­ pedir la proliferación de las bacterias. En la piel, este proceso origina los síntomas de la inflamación (rubor, tu­ mefacción y calor). Al propio tiempo, las citoquina s inflamatorias estimulan la fibrosis, respuesta reparadora que conduce a la cicatrizac ión. En el tracto genital, la inflamaci ón inicial pasa inadvertida. Entre el 85 y el 90 por ciento de los tres millo­ nes y medio de estadounidenses que las clamidias infectan cada año por transmisión sexual no presenta sínto­ mas. En los varones, la inflamación afecta al pene; podrí an, pues, notar una pequeña molestia en la micción. Las mujeres no suelen apreciar nin­ guna alteraci ón mientras las bacterias asciend en por el tract o genital hasta las trompas de Falopio. Al carec er de una consciencia del problema , los portadore s se convierten, sin saberlo, en transmisores de las bacterias. Pue­ de inclu so que una mujer no sepa que está infectada hasta que, al intentar quedarse embaraza da y no lograrlo , le diagnostiquen esterilidad. En otros casos, la persistenci a de la inflama­ ción y la cicatri zación de las trom­ pas de Falopio causan dolor pélvic o crónico o aumentan la posibilidad de embarazos ectópicos o tubáricos, la principal causa de muerte en el primer trimestre de embarazo en los Estados Unidos . La inflama ción de los párpad os, en cambio , se percibe enseguida. Se calcula que afecta a unos 150 mi­ llones de personas en los países en vías de desarrollo de clima cálido. En una pobl ación carent e de me­ dios eficaces de tratamiento y falta de agu a para la higiene de manos y cara, las moscas y el jejé n transmiten sin obstáculo las bacteria s. (El tra­

coma no se da en los EE.UU. ni en Europa occidental, que disfrutan de sistemas de salud pública.) Cuando las infecciones producen cicatrices en el párpado superior repetid as veces durante varios años, el párpado puede evertirse, de forma que las pestaña s lesionen la córnea. Si no se detecta a tiempo, la alteración cornea l causa ceguera, decenio s después de con­ traer la infección. Si la mayoría de los efectos pro­ ducidos por las clamidias respond en a la inflamación, las futuras vacu­ nas deberán cumplir un requi sito: no inducir una reacción inflamat oria exces iva, sino regularla finament e, provocarla sólo en la medid a en que ayude a los otro s sistemas de defensa a eliminar la bacteria . Al ocuparse de las infeccion es cau­ sadas por clamidias y otros patóge­ nos, muchos estudios se centran en los factores desencadenantes de la se­ creción de citoquinas inflamatorias o en los factores que frenan la respuesta inflamatori a una vez la infección ha desaparecido. En los último s años, se han descubi erto micromol éculas que, en condiciones normal es, esti­ mulan o inhiben estas respuestas. El próximo paso consistirá en desarrollar compuestos capaces de regular la ac­ tividad de dichas moléculas; podrían utilizarse para una inhibición artificial de la inflamac ión, tras la adminis­ traci ón de un antibi ótico contra el microorganismo.

Enfermedad latente Además de causar inflamaci ón, las clamidi as encierra n otras prop ieda­ des que impiden el desarrollo de una vacuna. Quien ha pasado las paperas o el sarampión, o se ha vacunado contra estas enferm edades, queda in­

• Las clamidias atacan de múltiples formas. Las infecciones no tratadas han causado ceguera a más de seis millones de personas en todo el mundo, dejan estériles a más de 10.000 mujeres cada año en los EE.UU. y son las responsables del 10 por ciento de los casos de neu­ monía en los países industrializados. • La mayoría de las personas afectadas por clamidias no reciben trata­ miento con antibióticos hasta que el daño es irreversible, bien porque no se les detecta la enfermedad a tiempo, bien porque no tienen acce­ so a una higiene o a una atención sanitaria adecuadas. • Las campañas de educación sexual o las mejoras higiénicas ayudarán a reducir la proliferación de la bacteria. Para erradicar la epidemia . habría que disponer de vacunas y otras medidas preventivas.

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muni zado de por vida. No así con la clamidia. El organismo no elimina la bacteria co n facilidad; la inmunid ad natural que sigue al ataque de los mi­ croorga nismos se manti ene sólo du­ rant e unos seis meses. Una infección en aparie ncia curada puede rebrotar unos meses o años más tarde, cuan­ do apenas queda protección frente a nuevos brotes. Por tanto , una vacuna que remedara la respuesta natural del organi smo contra la infección tampo­ co resultaría eficaz: no conferiría pro­ tección a largo plazo. En esencia, la vacun a debería aumentar la potencia del sistema defensivo, sin provocar una inflamaci ón exces iva. Una de las forma s en que las vacu­ nas o el sistema inmunitario protegen frente a futuras infecciones consiste en inducir la producción de linfocitos B de memoria, específicos del invasor en cuestión. Estas células inmunita­ rias realizan una tarea de vigilancia dur ante toda la vida del organismo, prestas a secretar anticuerpos que se adhieren a cualquier nuevo eje mplar del invasor y lo marcan para que sea destruido antes de que infecte células sanas . Los anticuerpos resultan efi­ caces contra varios agentes patóge­ nos, sobre todo co ntra las bacteri as extracelulares. Las atacan antes de que entren en la célula o cuando las copias recién ensambladas viaja n de una célula a otra. Cuando se enfrenta a las clam idias, en cambio, el siste­ ma de linfocitos B pierde eficacia; las bacteria s medran en el interior celular y aquí no pueden alcan zarlas los anticuerpos circulantes. Para evitar que las clamidi as per­ manezcan latentes en las célula s y luego vuelvan a proliferar, la futura vacuna debería activar el brazo ce lu­ lar del sistema inmunitario, amén de provocar el ataque con anticu erp os. Este brazo, indispensable para erradi­ car los virus - que viven también en el interior de las célula s- , se sirve de células T asesinas y coadyuvan­ tes, así como de células carroñ eras o macrófagos, para eliminar a los invasores . Pero, por desgracia, se­ mejant e trío de células inmunitarias tamp oco acaba con las clamidia s, lo que permite que las células infectadas sobrevivan y se conviertan en fábri ­ cas produ ctoras de bacterias. Desarrollar una vacuna que des­ pierte una respuesta celular superior en eficacia a la que organiza el propio

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

ESPECIE

ENFERMEDAD

DISTRIBUCION

FORMA DETRANSMISION

NUMERO DEAFECTADOS

C. pneumoniae

Neumonía, posiblemente aterosclerosis

Mundial

Inhalación de la bacteria mediante los aerosoles que una personainfectada produceal estornudar

Causaalrededor del 1Opor ciento de los casosde neumonía en los paísesdesarrollados

C. psittaci

Psitacosis, infección pulmonarsemejante a la gripe que causa inflamación del hígado, del corazóny del cerebro

Mundial

Inhalación de la bacteria mediante aerosoles o el polvo; picadura o contacto con el plumaje o los tejidos de un ave infectada

Comúnen aves salvajes y domésticas; rara pero potencialmente letal cuando se transmiteal hombre

C. trachomatis

Tracoma, dolorosa infección ocular que empieza como una conjuntivitis y produce cicatrices corneales y, posiblemente, ceguera

Sudeste asiático, América del Sur, India, Oriente Medio, Africa

Contactodirectocon secrecionescorporales de personas infectadas o contacto con moscasvectores o ropascontaminadascon dichas secreciones

Más de 500 millonesde personas en todo el mundopadecentracoma; entre siete y nuevemillonesse han quedado ciegas a consecuencia de esta enfermedad. Muy rara en zonas con una higiene adecuada

C. trachomatis

Enfermedad de transmisión sexual (ETS) del tracto genital adulto; produce conjuntivitis y neumonía en los recién nacidos

Mundial

Contactosexual; los recién nacidos adquieren la bacteriade su madre infectadacuando, al nacer, atraviesan el canal del parto

Entre50 y 100millonesde nuevas infeccionesde ETSse producen cada año en el mundo

C. trachom atis

Lymphogranulom a venereum, una ETS

Asia, Africa, América del Sur, América Central

Contacto sexual

La incidencia global se desconoce

(Cepas distintas producen alteraciones diferentes)

de los ganglios linfáticos de la zona genital

organismo constituye casi una utopía. Las vacunas existentes sue len provo­ car una resp uesta humoral específica (anticuerpos); de ahí a activar una in­ munidad celular contra enfermedades infecc iosas media un largo trec ho. Además, ello entraña especial dificul­ tad en el caso de las clarnidias, que sabe n cómo eludir el brazo celular del sistema inmunitario.

Evasión y camuflaje Las c1amidias comparten con deter ­ minadas bacterias patógenas la fun­ ción siguie nte: promueven que las células epite liales -en su caso, las que tapizan el tracto genital, párpa ­ dos o pulmones- las absor ban en el interior de una vesícula o vacuola de membra na. En condiciones nor­ males, la célula sana dest ruye los patóge nos interiorizados fusionando las vacuolas con lisosoma s, estruc­ turas celulares que contie nen enzi­ mas que digieren proteínas, lípidos y ADN . L uego presenta los frag­ mentos troceados en la superfic ie, en las proteínas del com plejo mayor de histocompatibilidad (CMH) . Las células T ases inas y coady uvantes, que circulan continuame nte por todo

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

el cuerpo, se unen entonces a las moléculas del CMH que present an frag mentos de proteínas extrañas. Si una célula T recibe a la vez otras seña les de alterac ión, deducirá que la célula prese ntadora de antíge no está infecta da y dirigirá un ataq ue contra ella. Pero las c1amidias consiguen que las vacuolas en las que se han ins­ talado eludan los lisosomas; ello les permite proliferar libremente, aisla­ das del resto de la célula infectada. Si los lisosomas no consiguen hacerse con fragme ntos de la bacte ria para prese ntarlos en el CMH, las patrullas de células T no reco nocerá n a la cé­ lula infectada. El compre nder cómo las bacterias logran desarro llarse y escapar a los lisosomas podría sugerir nuevas formas de impedir o detener la infección. La sec uenciación del genoma de Chlamydia y otros ha­ llazgos recie ntes permiten encarrilar las investigaciones. El geno ma codifica las proteínas que un organismo sintetiza; éstas, a su vez, se encarga n, en buena me­ dida, de las funciones celulares . Por tanto, la secuencia de un gen cons­ tituye un buen indicador de cómo

opera un organismo. A partir de las similitudes génicas hall adas entre Chlamydia y Salmo ne lla typ himu­ rium - bacteria de mayor tamaño tristemen te famosa por causar intoxi­ cac iones alimentarias-, Ru-c hing Hsia y uno de nosotros (Bavo il), de la Universidad de Mary land, en colaboración con otros expertos han descubi erto un elemento de la mayor importanc ia: las c1amidias cuentan con todo lo necesario para forma r un apara to secre tor de tipo 111, una proyección versátil en forma de aguja que atrav iesa la membrana de la va­ cuola de interna lizació n; opera como un conducto entre la c1amidia y el citoplasma de la célula huésped. Merced a esa conexió n, las c1ami­ dias pueden inyectar en la membr ana externa de la vacuola proteínas que bloquean la actividad de los lisoso­ mas. Además, se ha obse rvado que las c1amidias sustraen lípidos (seña ­ lados con marcadores fluoresce ntes en los experimentos) del aparato de Golgi y otros org ánulos celulares para recom poner la membrana de la vacuola. En general, la membrana de una vacuola de internalización consta de

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EL ATAQUE SIGILOSO DE LAS CLAMIDIAS

Las clamidias transmitidas por contacto sexual pasan inadver­ tidas para la mayoría de sus víctimas hasta que el daño es irreversible. En el peor de los casos, la infección de las trompas de Falopio produce tejido cicatricial que impide al óvulo fecunda-

1

do llegar al útero (figura principa~ , dando lugar a un embarazo tubárico (ectópico) de pronóstico grave. Nuevos hallazgos sobre los mecanismos de supervivencia de las bacterias (insertos ) quizá permitan evitar su ataque insidioso.

LAS BACTERIAS INVADEN LAS CELULAS

Formas esporuladas de clamidias, o cuerpos elementales, invaden las células que tapizan el tracto genital; forman una invaginación en la su".,•• perficie celular (abajo). Encerrados en el inte- ,••;\\.,., . rior de un pliegue de la membrana celular ~;; . externa (vacuola de internalización), los cuerpos elementales comien­ zan a diferenciarse en cuerpos reticulados no infecciosos. Para su mantenimiento, la bac­ teria sustrae nutrientes del citoplasma de la célula huésped.

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3

COMIENZA LA INFLAMACI

El organismo libera enzimas que dilatan los vasos sanguíneos y aumentan la permeabilidad de las paredes vasculares, de forma que las células inmunitarias que elimi­ nan las clamidias y otras moléculas migran hacia el tejido infectado. En -, este proceso, se destruye parte del " _" tejido sano.

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2 . .Y ELUDEN LAS DEFENSAS DEL HUESPED

Las clamidias eluden el sistema defensivo del huésped frustrando la acción de los lisosomas: estructuras celulares que se fusionan con las vacuolas de internalización para digerir los cuerpos extraños que éstas albergan (derecha). Mediante un conducto en forma de jeringuilla, el aparato de secreción de tipo 11 1, la bacteria inyecta proteínas en la membrana externa de la vacuola que bloquean el ataque de los lisosomas.

molécu las fabricadas por el patógeno que alberga en su interior; estas mo­ léculas extrañas delatan la presenc ia del intru so, que la célul a marca de inmediato para que los Iisosoma s lo destru yan. Las c1amidias, en cambio, recomponen la membrana de su va­ cuola de internalización con lípid os de la célul a huésped : ello convier­

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te a las vacuolas en indi sting uible s del resto de orgánu los celulares y resultan , por tanto, invisibles para los lisosomas. Si se identificaran las proteínas sec retadas por las bacter ias par a camufla r las vacuolas, podrían de­ sarrollarse dos tipo s de tratamientos preventivos. Uno se basaría en un

fármaco que obstaculizara la acti ­ vidad de dichas prot eínas de sue rte tal, que la vacuola se viera forzad a a fusionarse con los lisosoma s; así se activaría un ataque inmunitario justo después de que las c1amidias invadieran la célula . Otro fármac o podría inutilizar el mecanismo em­ pleado por la bacteria para sustraer

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

LAS BACTERIAS PASAN INADVERTIDAS...

Las c1amidias también se esconden de los Iisosomas.

Para ello recomponen su vacuola de internalización mediante

moléculas que sustraen del centro de distribución de Iípidos

de la célula huésped, el aparato de Golgi (izquierda). Estos

lípidos robados convierten a la vacuola en virtualmente indis­

tinguible de los orgánulos unidos a la membrana de la propia

célula.

4

5 ..

Y LANZAN UN NUEVO ATAQUE 72 horas después de la invasión inicial, nuevos corpúsculos elemen­ tales escapan de la célula huésped, posiblemente tras inducir su suicidio, o apoptosis (derecha). Mientras aqué­ lla se degrada, algunos corpúsculos elementales infectan nuevas células; otros quedan encerrados dentro de los cuerpos apoptóticos, que son fagocita­ . dos por c ~ul as sanas. Ovulo bloqueado

LA CICATRIZACION OBSTRUYE LAS TROMPAS. Cuando la alteración tisular es tan grave que las células normales ya no pueden retomar su desarrollo tras remitir la inflamación, unas células especializadas, los fibroblastos, se dirigen a la zona para reparar la lesión mediante la formación de tejido cicatricial. Este puede llegar a obstruir el paso de los óvulos proce­ dentes del ovario.

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Ovario

lípidos de la célula huésped, anulan­ do su capac idad para camuflarse. Los medicamentos en cuest ión podrían incorporarse en microb icidas de uso tópico para combatir las clamidias de transmisión sexual. Algunas de las proteínas menciona­ das y otras exclusivas de las bacterias (no sintetizadas por las células huma-

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

nas) quizá resulten ingredientes útiles para la fabricación de vacunas. Las recientes secuenciaciones genómicas de berían facilitar la identificación de buenos candidatos.

Tendencias suicidas Nuevos hallazgos acerca de la fun ­ ción de las células T parecen abrir

nuevos caminos terapéuticos . Las cé­ lulas T ases inas destruyen las células infectadas por la vía regular de la inducc ión de la apoptosis. Durante ese suicidio cel ular, la célula recurre a sus propias enzimas para lisar pro­ teínas y ADN de sí misma. Se sabe también que las células inmun itarias - incluidas las células T y los ma­

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crófago s- es ti mulan la pr oducción de citoquinas qu e ayudan a det ener las bacteri as y di sparan la respuesta inflamatoria qu e impide su pr olife­ raci ón . Una de la s citoquinas q ue reali za am bas fun ci ones es el fac tor de necrosi s tumoral alfa (FNT-alfa) . Se ha demostrado, sin em bargo, que algunas células infect adas so bre vive n a pesar de se r tr atadas con FNT-alfa y otras cito quinas inductoras de la apoptosi s, lo qu e llev a a infec ci on es per sistentes. Pero el o rganismo no se rinde con fac ilida d . Las citoq uinas continúan estimul an do una inflama­ ció n c ró nica en un es fue rzo por re­ fr enar la infecci ón , aun cuando no lo gr en acaba r con e ll a del todo . A hora bi en , ni siq uiera las cé lulas infec tadas vi ven e terna me nte . Parec e qu e la s cl am idias han desarrollado su propia es trateg ia para pro vocar la mu erte de la cé lula hu ésp ed y asegu ­ rarse así su propia lo ngevidad . (La célula hu ésp ed deb e perecer antes

de qu e la bacteria infecte a otras cé ­ lulas.) Y, según descubrió Jean-Luc Perfettini mi entras realizaba el docto­

rado con un o de no sotros (Oj cius) en el In stituto Pasteur de París, las cla­ midias matan y abandonan la s cé lulas infectadas de sue rte ta l, que recortan la capacidad del sistema inmunitario del huésped para det ectar cualquier peli gro ; co n ello, la infección puede propagar se s in ser descubierta. Ente nde r es ta última fase del ci­ clo biológi co de la bacteria requerirá ulteriores in vesti gaciones so bre las proteínas implicadas en la inducción de la apoptosi s y e n la protección continuada de las célul as infectad as a nte las seña les suicidas. Parece qu e es ta última vía podría fru ct ificar e n el desarrollo de una vac una. Si la s células infectadas adquirieran ma ­ yor se ns ibilidad a la ap optosi s, se ­ ría po sible e limina r la s bact eri as qu e permanecen lat entes durante larg os períodos de tiempo, así como di s-

m inuir lo s efect os duraderos de la

infección crónica.

Múltiples vías de ataque

A pesar de los descubrimientos antes

men ci on ad os, no será fáci l o bte ne r

una vacuna óptima co ntra la clamid ia .

Deberá activar el brazo humoral (a n­

ticuerpos) y el bra zo celular (células

T) del sistem a inmunitario con mayor

eficacia qu e el propio orga nismo, a la

vez qu e limitar la inflamació n. En el

caso de las e nferme dades de transmi­

sió n sex ual orig inadas por clamidias,

la vac una deb erá asegurar la perma­

nencia e n el tracto ge nital de linfo­

ci tos de memoria, prestos a combatir

la infec ción e n c ualquie r momento.

Estas cé lu las de m emori a, qu e no se producen in situ, tienden a desa lojar la zo na, dejando al individuo a mer­ ce d de una nu eva infección , tra s un br ev e períod o de inmunidad . Las muj er es padecen los efectos más duraderos de la infec ci ón ge n i­

las c1amidias y las enfermedades cardiovasculares obstruidas. Desde entonces, el Instituto Nacional de la Salud,

Resfriados, bronquitis y neumonías quizá no sean las la Asociación Norteamericana del Corazón y otras organiza­

únicas enfermedades que pueda contraer quien haya inha­ ciones estadounidenses han invertido millones de dólares en

lado una especie aérea de Chlamydia. Ha llazgos recientes estudiar la relación entre C. pneumoniae y esta enfermedad

sugieren que las infecciones por C. pneumoniae interven­ drían también en trastornos cardiovasculares. De se r así, cardiovascular.

La investigación realizada con animales de ex­

los antibióticos podrían indica rse para combatir perimentación a lo la rgo del último quinquenio ha

la infección y la cardiopatía. aportado pruebas de dicha conexión. As í se ha

La aterosc lerosis, el estrec hamiento arterial demostrado en ratones que las c1amidias viajan

que desemboca en infartos de miocardio y acci­ de los pulmones a otras partes del organismo en

dentes cerebrovasculares, causa alrededor de el interior de los leucocitos, las células blancas

la mitad de todas las muertes en los adultos de la sangre responsables de la inflamación.

del mundo occidental. Sin embargo, los factores Otros trabajos han demostrado que las infeccio­ de riesgo tradicionales - hipercolesterolemia nes por C. pneumoniae adelanta n la aterosc lero­ y tabaq uismo- están prese ntes sólo en la mitad sis en ratones y en conejos, ace leración que se de los casos. En cuanto a las causas del cin­ C. PNEUMONIAE soslaya con la administración de antibióticos. cuenta por ciento restante , los expertos empie­ (flecha) identifica­ Estos resultados experimentales, si bien provi­ zan a pensar en las infecciones, puesto que se sionales, fueron suficientes para justifica r el inicio ha comprobado que la infl amación -respuesta da en las arterias de una serie de ensayos clínicos en humanos. inmunita ria gene ralizada contra cualquier elemen­ caronarias ateroscla­ Cinco de ellos concluyeron que un tratamiento to percibido como invasor- subyace también en rásicas del 54 por con antibióticos que durara entre uno y tres la formació n y la rotura de los depós itos lipídicos ciento de los 272 meses lograría frenar el avance de la ate roscle­ que constriñen las arterias coronarias [véase pacientes examina­ rosis; en cambio, no confirmaron la capac idad de "Una nueva teoría sobre la ateroscle rosis", por dos en un estudio los antibióticos para prevenir alte raciones cardia­ Peter Libby; INVESTIGACIÉN y CIE NCIA, julio, 2002]. publicado en 2000. cas graves. Otros dos ensayos, completados en Tras descubrirse que se trataba de una espe­ 2004, evaluaron la eficacia de los tratamientos cie independiente de clamidia en 1983, C. pneua largo plazo; cada uno de ellos contó con la participación moniae se convirtió en la primera sospechosa en razón de 4000 voluntarios, que recibieron antibióticos durante de su ubicuidad: más del 60 por ciento de los adultos de un período de entre uno y dos años . Los resultados, sin

todo el mundo presenta n anticuerpos contra ella (señal de embargo, fueron negativos.

haber contraído la infección). La hipótesis fue avalada en ¿ Existe realmente una conexión clara entre la infección

1988 cuando un grupo de médicos fi nlandeses hallaron una por C. pneumoniae y la aterosc lerosis? Ca recemos de una

correlación positiva entre la presencia de estos anticuer­ respuesta sólida. En la enfermedad ca rdiaca intervienen

pos y el riesgo de desarrollar aterosc lerosis. Cinco años múltiples factores.

después, la bacteria se identificaba en arterias humanas

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INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

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4. NU ME ROSOS CONSU MIDORES MARI · NOS de orden superior, entre ellos el del­ fín mular (Tursiops truncetus, izquierdal, los pingüinos, las focas y los humanos, muestran bioacumulación de Q1. Este organoclorado natural es retenido en el tejido adiposo de forma similar a los PCB (bif enilos policloradosl industriales.

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2. Estructura social estacionaria de "cooperantes".

tienen una puntuación baja pero que tienen como vecinos a "cooperantes exitosos". Las conf iguraciones estacionarias están entonces formadas por 3 tipos de jugadores: los líde res, que son jugadores que cooperan, tienen un gran número de conexiones con otros cooperantes y por ello alcan­ zan la máxima puntuación entre todos sus vecinos ; los conformistas, que cooperan , tienen una puntuación menor que alguno de sus vecinos cooperantes , pero no cambian de estrategia ; y los explotadores, que son defraudadores que juegan con uno o más conformis­ tas que no rompen relaciones con ellos porque tienen también como vecino a un cooperante más exitoso que el propio explotador. En la figura 2 se puede ver la red social que se alcanza cuando se simula en el ordena­ dor el modelo con 10.000 jugadores y una plasticidad p =0,1. En la figura sólo se muestran los cooperantes más exitosos. Vemos que aparecen tres líderes, Lo, L1 y L2 , siendo el primero de ellos el que obtiene mayor puntuación . Según nos alejamos del centro del círculo , los cooperantes tienen menos conexiones y su puntuación es más baja. Como ya hemos dicho, los explotadores , que no se muestran en la figura 2, "cuelgan" de algunos cooperantes que no son líderes y tienen puntuaciones intermedias . El trabajo del grupo dellMEDEA profundiza mucho más en este modelo. Por ejemplo, muestra cómo la fracción de explotadores aumenta cuando se reduce la plasticidad social. El mismo grupo de investigación ha estudiado la influencia de la plasticidad social en otro modelo que intenta reproducir la difusión de rasgos culturales entre la población, el llamado modelo de Axelrod; se demuestra con ello que la plasticidad puede estabilizar un cierto grado de diversidad cultural. Los lectores interesados en este y otros problemas de matemática social pueden visitar la página web del grupo: http://www.imedea.uib. es/physdept/eng/lines/social .html

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DEAS APLICADAS

Mark Fischetti

AURICULARES ANULADORES DEl RUIDO

Reducir el estruendo bordo de un reactor comercial, los motores aturden a los pasajeros con un zumbido de 75 a 80 decibelios. En metros, trenes y co­ ches acelerados nos acosan fragores implacables. Ponerse unos auriculares y subir el volumen de un reproductor de CD al objeto de ahogar el es­ truendo sólo sirve para aumentar el castigo sobre nuestros oídos. Los tapones hondos y las orejeras de los traba­ jadores industriales reducen por lo general el ruido entre 15 y 25 decibelios, pero son incómodos y no permiten escuchar a bordo de un avión una película, un canal musical o el reproductor de música propio. Mejor van los auriculares reductores de ruido. Los modelos más avanzados están hechos de materiales estructurales que bloquean pasivamente el ruido de alta frecuencia (por encima de unos 200 hertz). La anulación de los ruidos de baja frecuencia, difíciles de detener de otro modo, es activa, mediante un circuito electrónico y un altavoz. Dentro de cada auricular , un micrófono capta las ondas sónicas que atraviesan el casco externo y un altavoz crea ondas de presión que las contrarrestan. Puede en­ tonces introducirse a voluntad música a un volumen confortable. Los mejores modelos reducen pasivamente el ruido entre 15 y 25 decibelios; encendiendo el cir­ cuito activo, se recortan otros 10 o 15 decibelios de tonos de baja frecuencia. El micrófono, el circuito y el altavoz internos -que constituyen un sistema retroalimentado- deben crear unas ondas antago­ nistas lo bastante intensas y con rapidez suficiente para casi igualar al sonido en tiempo real. Un re­ traso de menos de 25 grados respecto al necesario desfase de 180 grados puede recortar el ruido en 20 decibelios. Unos auriculares de reacción más lenta son menos efectivos. La electrónica puede también atacar algunos de los sonidos infiltrados de frecuenc ia media, con lo que los cascos pueden ser más ligeros o me­ nos ajustados y, por tanto, más cómodos. Pero la atenuación de frecuencias super iores, entre 500 y 1000 hertz, sigue siendo difícil porque la parte mecánica dispone cada vez de menos tiempo para generar las ondas antagonistas. (Como referencia, el habla femenina media ronda los 225 hertz.) Se dispone de sistemas "sin retroalimentac ión" que captan el ruido fuera del auricular e introducen la señal antagonista, pero requieren una electrónica más compleja.

A

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1. LA ONDA DE PRESION debida al ruido es anulada por interferencia destructiva; el altavoz crea una onda de amplitud similar pero desfasa­ da 180 grados. El ruido está compuesto de un gran número de frecuencias.

ONDA DE RUIDO (CABINA DE HELlCOPTERO)

Tiempo -

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ONDA OPUESTA DEL ALTAVOZ

RUIDO RESIDUAL

Filtro

INVESTIGACiÓN y CIEN CIA,

julio, 2005

. UN VIAJERO AGOTADO: En 1978, Amar Bose, fundador de Bose Corporation, sintió el primer impulso de fabricar auriculares supresores de ruido durante un molesto vuelo a baja altura desde Europa. Ya en la década de 1950, la Fuer­ za Aérea de EE.UU. había experimentado con auriculares de supresión activa, pero la invención en los años setenta del minúsculo micrófono de electretes abrió paso a dispositivos mucho más ligeros. Bose trabajó con clientes de las fuerzas aéreas y en 1989 empezó a vender unidades comerciales. . SORDERA: Según el Instituto Nacional de Higiene y Seguridad en el Trabajo una exposición prolongada a un sonido superior a los 85 decibelios puede dañar la audición. La investigación ha demostrado que un estruendo persistente aumenta la fatiga, eleva la tensión nerviosa e incluso alarga los efectos del desfase horario. La escala de decibelios es

logarítmica: 50 decibelios es 10 veces más potente que 40 decibelios y suenan el doble de fuerte. Algunas muestras de nivel de decibelios: conversación, de 50 a 60; interior de un automóvil de cuatro cilindros en autopista, de 70 a 75; avión de pasajeros, clase turista, de 75 a 80; segadora de césped, 95; sierra de mesa, 105; concierto de rock, en los momentos de mayor intensidad, 110 a 120. . CABINAS SILENCIOSAS: Los ingenieros han intentado anular el ruido en todos los puntos de las cabinas de los aviones militares instalando micrófonos y altavoces en cada palmo del interior. Lograrlo requiere un gran número de alta­ voces, a menudo grandes, que ocupan espacio y consumen potencia; además, hay que contrarrestar la reverberación y las ondas estacionarias. En la práctica se han conseguido zonas silentes, pero no un silencio uniforme.

2. EN CADA AURICULAR, el casco y la almohadilla de gomaespuma atenúan el sonido de alta frecuencia. Las bajas frecuencias penetran y crean ondas de presión den­ tro de la cavidad frontal. Un micrófono percibe esas ondas y la electrónica hace que un altavoz emita ondas de signo contrario, de modo que se anule la variación de presión antes de que llegue al tímpano. Cierre de gomaespuma

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-fr-- Electrónica

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Ondas de alta frecuencia Altavoz -,\-;f-+-++----¡i¡J---Micrófono Respiradero

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Electrónica

Ondas de baja frecuencia

3. LOS RESPIRADEROS aumentan la eficacia del altavoz

- + ----i'--- Respiradero

al evacuar el aire atrapado tras él. Para anular un ruido de 90 decibelios, el altavoz debe ser lo bastante potente para crear una onda de presión opuesta de intensidad compara­ ble, una función de gran consumo, para la que es clave el rendimiento.

4. LA ELECTRONICA incorporada al casco recibe la señal de audio procedente de un CD, un reproductor MP3 o el brazo de un asiento de avión y ordena al altavoz no anular las frecuencias del ruido que coincidan con las frecuencias de audio sí deseadas.

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IBROS

Realidad última ¿ accesible? THE ROAO TO REALITY. A COMPLETE GUlDE TO THE Lxws OF THE UNI­ VERSE, por Roger Pe nrose , Jonatahn Cape; Londres , 2004. SCIENCE ANO ULTIMATE REALITY: QUANTUM THEORY, COSMOLOGY ANO COMPLEXITY. Dirigido por John D. Barrow, Pau l C. Davies y Charles L. Harper, Jr. Ca mbridge Universi ty Press; Cambridge, 2004 . THE PARTlCLE OOYSSEY. A JOURNEY TO THE HEART OF MATTER, por Fra nk Close, Michael Marten y C hris tine Sutton. Ox ford University Press, Oxfo rd 2004 . FACTS ANO MYSTERIES IN ELEMENTARY PARTICLE PHYS ICS, por Ma rtinus G. Veltman . World Sc ientific; Singa pore, 2003 .

la fís ica podem os aprox imarnos desde una dobl e óptica. O bi en cons iderándo la una disciplina cientí­ fica autó no ma, co n sus conten idos y métodos, o bien identificándola co n la ex plicac ión última de la realidad. Con ese seg undo enfo que han venido apareciendo libros imp ortantes de fir­ mas señeras (Brian Gree ne, Stephe n Hawking y much os más) . Pres tigian esa tradi ción las recient es The Road to Realíty, de Pe nrose , y el hom e­ naje a John W hee ler present ado en Science and Ultima te Realíty. Mas para ace rcarse a la naturaleza última de cua nto ex iste, necesit amos, com o pas o previo, co nocer sus co mpone n­ tes indi visibl es, cristaliname nte des­ critos en The Particle Odyssey y en Facts and Mys teries in Elementary Particle Physics. So bre qué sea la realid ad fís ica y cuáles sus leyes regul adoras han venido reflexio nando filósofos y cie n­ tíficos de todos los tiempos. Desde Galil eo la respuesta se ha expresado en térm inos dinámi cos, es decir, en la es pecificación del desarrollo seguido por un siste ma físico en el transcur­ so del tiemp o, a partir de un punt o de partid a prefijado. Esa trayectoria particular viene determinada por ecua­ ciones diferenciales. Obje tos, sistemas y procesos de l mun do se describ en mediante modelos matem áticos. Toda la materi a co ns ta de mo­ lécul as. Las molécul as son estados

A

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ligad os de átomos, de los qu e se han obse rvado 92 tip os di fe rent es. (E l ele mento 43, el tecnecio , no se da en la naturaleza .) En torn o al núcleo de los áto mos giran en órbitas los electro nes, partícul as descubi ertas en 1897 por Joseph John Tho mso n. El tam año de los átomos (el tamaño de la órbita externa de los elec tro nes) es del orde n de l/l 00.0 00.000 cm; unas 100.000 veces menor, el núcleo. Eso significa qu e el átomo es tá, en buena part e, vacío, seg ún descubriera en 1911 Ernest Rutherfo rd al disparar co ntra el núcl eo par tículas alfa. Seis años antes, en 1905, Einstein propuso que la radi ación electromag nética se hall aba cua ntizada y apa recía só lo en paquetes de energía definidos, los fotones . La energía de los foto nes depende del tipo de radia ción electro­ magnéti ca ; los fotones de las ondas de radi o portan una ene rgía menor que los de luz visi ble; los foto nes de luz roja, menor que los de luz azu l; los fotones de rayos X, menor que los de rayos gamma . En 191 3 Niels Bo hr realizó una descripción pormen ori zad a de los electro nes en los átomos que daba fe liz cue nta de los espectros de luz emitidos por ciertos áto mos , el de hidrógen o en parti cul ar. El modelo de Bo hr iniciaba una revolución en fís ica de cuyas reper cu sion es nos ben eficiam os tod avía, la mecáni ca cu ánti ca. La fís ica del siglo vei nte

se co nstruyó so bre dos pil ares: la teor ía ge neral de la rela tividad de E instein, verificada co n preci sión , y la mecán ica c uántica. La primera descr ibe el uni verso m acro scópico del espaciotiempo y la grave dad , en tant o que la seg unda es una teor ía de la materi a y la radi ación en el domi ­ nio ató mico y subatómico . Aunque el rango de fenó me nos co ntemplados por la mecán ica cuántica es inm en­ sa me nte mayor qu e el abarca do por la teo ría ge nera l de la relativid ad , no alcanza tod avía la cohere ncia intern a necesa ria para repu tarl a una teor ía co mpleta. Debería incluir la teoría de Einste in como caso límit e para masas y distancias grandes . Todav ía en 1928, c ua ndo Paul Dirac propu so la ecuac ión sobre el elec tró n, qu e supuso un ca mbio de inflexión en la mecáni ca cuá ntica, recién sis tema tizada por Werner He i­ se nberg y Erwin Schrodinger, las úni­ cas part ícul as co nocidas eran elec tro ­ nes, proton es y fotones. Apuntalada la descripción del fotón en el mar­ co de las ec uaciones de Maxwell, e l for malis mo de Di rac pe rmi tía ahora extender lo prop io al protón y al electrón. Co n la idea de aforo recibía, ade más, un funda me nto la interacción electro mag nética, vehic u­ lad a por el fotón. Se co ntaba, pues, co n las her rami ent as básicas pa ra la descrip ción de tod as las part ícul as co nocidas de la naturaleza, junto co n sus interacc iones más manifi esta s. Pero si los prot on es y elec tro nes de Dirac, que só lo interaccion aban electromagné ticame nte, co ns tituye­ ran los único s co mponentes de los áto mos, entonces tod os los núcl eos (sa lvo el prot ón solitar io del núcleo de hid rógeno) se desintegrarían ins­ ta ntánea mente, en virtud de la repul ­ sión electrostática del predom ini o de ca rgas positivas. Algo más ten ía que haber en el núcl eo que ejerciera una influ encia determinante. En 1932, Ja­ mes Chadw ick descub rió el neutrón. El modelo protón/electr ón , vigente hasta entonces, se sustituyó por un m odel o de proton es y neutrones, dond e una interacción protón-n eutrón manten ía unid o el núcleo (la fue rza

INVESTIGACi ÓN y CIENCIA, julio, 2005

fuerte). En otr o orden, la radi activi­ dad del urani o, conocid a desde las observaciones de Henri Bec querel en 1896, dem ostró ser resultado de la fuerza débil , distint a de la fuerte y de la elec tro magnética. De acuerd o con el mod el o están­ dar, los nucleones se hallan, a su vez, constituidos por quarks. El protón co nsta de tres quarks: dos quarks arriba y un quark abajo, ca da uno de un color distint o. El neutrón se co mpone de un quark arriba y dos quarks abajo , co n sendos colores di­ ferentes. En efec to, hay quarks arriba (" up", u) y qu arks abajo ("down" , d); cada uno de ellos se presenta en una tripl e variedad de color: roj o, verde y azul (una denominación arbitraria sin nada que ver co n el color real). Ex iste, por tanto, un qua rk arriba rojo, un quark arriba verde y un quark arriba azul. Dígase lo propi o del quark abajo. Con los diagramas de Feyn man las partículas co menzaron a representar­ se por líneas y, las interacciones, por puntos (vé rtices), donde esas líneas se juntan . A cada diagrama podemos agregar una especificación precisa del estado inicial y final del sistema. Los estados inici ales suelen ser part ículas que proceden de los acelerado res ; los estados finales, partículas reg istradas en los detectores. Para co nocer la posibl e estruc tura de los qu arks se provocan colisiones entre prot ones y antipro tones con una energía de 1,96 teraelectronvolt en el ace lerador de part ículas más potente del mundo, el Tevatró n. De moment o, los quarks se co nsidera n pun tiform es, pri vados de estructura interna , lo mism o que el elec trón. ¿Por qué los físicos de partículas necesitan ace lerar las partí cul as has­ ta altas energías? En algunos casos, la energ ía pu ede facilitar la mat e­ riali zación de nuevas part ícul as, de acuerdo co n la famosa equivalencia de Einstein entre masa y energía : E = mc 2 . Un ejemplo ex tre mo es cuando la materi a y la antimater ia se aniquilan mutu ament e en energ ía pur a, que puede remateri alizarse de nuevo en diferentes partículas. De ese modo, los físicos de partículas están 1. Así podría ser el bosón de Higgs, partícula decisiva para comprender el origen de la masa.

INVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

capacitados para crear partícul as y formas de materia qu e no oc urre n en la Tierra en condicione s naturales, pero que bien pueden darse en rinco­ nes más viol entos del universo. Cre ar las co ndic iones ex tre mas, más calientes que las de cualquier estre lla, próxim as a las del univers o primitivo, co nstituye sólo part e del reto. No serviría de nada si no pu ­ diéramos ver qué sucede y registr ar los result ados. Las partículas creadas en las actuales colisiones de altas energías pueden tener un diámetro inferi or a 10- 16 cm, más pequ eñas co n resp ecto a un grano de are na que un grano de arena respect o a la distancia que nos separa del Sol. Y no só lo son pequ eñísim as esas par ­ tículas, sino que ade más viven só lo una cienmillonési ma de segundo o men os. Corresponde a los detecto­ res registrar esas pieza s efím era s de materia. Los detectores modernos son ingenios híbridos con stituidos por numerosos subde tec tores - conta­ dores de centelleo, cá maras de de ­ riva, contadores de Cerenkov, tira s de silicio- cuya tarea consiste en

medir las trayectori as, los ángulos, las curvaturas , las velocidades y las energías de las partículas creadas en las co lisiones . Se ignora el origen de la masa de las partícul as, velo que se espera ras­ gar con la obse rvación del bosón de Higgs, si no en el Teva tr ón, en el LHC (gran coli sion ador de hadro­ nes) del CE RN, que tom ará de aquí a pocos años su relevo . A prop ósito de la masa, el modelo es tándar es­ tablece un a simetría entre materi a y antim ateria que no se manifiesta en nuestro uni verso, dominado por ma­ teri a. A cada partí cula le corre spond e una antipartícula, que posee la misma masa y cuyas demás propi edades se definen ex actamente con respecto a las propi edades de la part ícul a. Por eje mplo, la carga eléctrica tiene signo opuesto. Se admite el caso especial en que la ant ipartíc ula correspon ­ diente a una partícul a sea la propi a partícula, 10 que exige qu e la carga de la partícul a sea necesari amen ­ te ce ro . El fo tón es es a partícula; co nstituye su propia antipartícula. La operac ión que sustituye ca da part ícu­

la por su antipartícula se denomina C (de conj ugac ión de carga) . Una

al curso central de la investigación física, lo que condujo al explosivo

interacción fís ica que sea invariante

desarrollo de la astrofísica y la cos­

bajo la sustitución de partículas por sus antipartículas (y a la inversa) será invariante en e. La operac ión de re­ flexión espacial se conoce por P (de parid ad). Las interaccio nes débiles no son invariantes ni en P ni en C por separado, pero sí lo son en la operación combinada Pe. Del ostracismo en que parecía ha­ ber quedado la teoría general de la rel atividad la sacó John Archibald Wheeler, discípul o de Bohr, en su afá n por tender puentes para alla ­ nar la incompatibilidad aparente en­ tre aquélla y la mecánica cuántica, con su extensión a la teoría cuántica de campos . Propuso que, llegados a cierto nivel, los efectos cuánticos repercutirían de una forma signifi­ cativa en la física de la gravitación. y puesto que la teoría de Einstei n anud a fís ica grav itato ria con geo ­ metría, el resultado neto debería ser una suerte de dinámica cuántica del espac iotiempo. En ella, la geometría del espaciotiempo se halla sometida a reglas cuánticas, incluid o el principio de incertidumbre de Heisenberg. Gra­ cias a Wheeler, la gravitación tornó

mología de nuestros días. A este res­ pecto, suyas son las expres iones de "ag ujero negro", agujero de gusano, espuma de espaciotiempo y otras de semejante tenor. Aunque el conce pto de agujero negro se encontraba implícit o en la teoría general de la relatividad, no se reparó en sus extrao rdinarias propiedades físicas hasta la segun­ da mitad de los años sese nta, a raíz de los tra bajos de Whee ler, Roger Penrose, Stephen Hawking, Robert Geroch, Brandon Carter y otros. Des­ de el comienzo se advirtió que una ley básica de la física - la segunda ley de la termodinámica- quedaba en entredicho con la existencia de tales obje tos, pues menguaban la en­ tropía del universo. A la inversa, si un agujero negro era perfectamente negro, su propia entropía parecería ser infinita. Whee ler pensó que la mecánica cuántica aportaría una for­ ma de obviar esa aporía y salvar la seg unda ley de la term odin ámi ca. Con su discípul o Jaco b Beke nstei n barrunt ó que el área del horizonte de sucesos del agujero negro cons­

tituía una forma nueva de entropía, de suerte que, cuando un aguje ro negro abso rba calor, aumentará de tamaño, y su entropía crece rá en la proporció n al menos de la pérdid a de entropía térmi ca. En septiembre de 1939, el mismo día en que empezó la segunda guerra mundi al, aparec ió en la revista Phy ­ sical Review un artículo que llevaba por título "The mechanism of nuclear fission", escrito por Bohr y Wheeler. Se trata de una pieza maestra sobre el núcleo de uranio 236. Se forma cuando un neutrón es capturado por un núcleo de uranio 235 . El núcleo de uranio bascul a en la frontera entre la física clás ica y la física cuántica . Visto desde un punto de vista clási­ co, constituye una gota de un fluido dotado de carga positiva. La fuerza electrostática que tie nde a partirlo queda equilibrada por la tensión su­ perficial nuclear que lo mantiene en su integrida d. La energía aportada por el neutrón capturado provoca la oscilación de la gota en diversos mo­ dos normales que pueden calcularse clásicamente. Considerado desde una óptica cuántica , el núcleo constitu­ ye una superpos ición de diversos estados cuánticos, que conduce n a

Heliosismología SUNQUAKES, PROBING THE INTERIOR OF THE SUN,

por Jack B. Zirker. Johns Hopkins University Press; Baltimore, 2003.

uando recibí el encargo de escribir una reseña sobre este libro lo tomé con mucha precaución. Es un tema que conozco lo suficiente como para saber que su divulgación entraña gran dificultad. Por otro lado, es el segundo sobre física solar escrito por el autor, cuyo primer libro encontré muy interesante. El libro trata de heliosismología; es decir, se ocupa de las técnicas de sismología aplicadas al Sol que permiten, con observaciones muy precisas de las deformaciones de su superficie debido a las ondas acústicas (al igual que sucede con la Tierra), obtener información sobre su estructura interna. Este tipo de técnicas ha extendido su empleo a la ingeniería y otras disciplinas. En medicina, por ejemplo, la ecografía ha significado un extraordinario avance de diagnóstico no invasivo del estado del interior del cuerpo humano. Mas, a diferencia del cuerpo humano, de un puente y de la Tierra, con el Sol no es posible generar, ni, por tanto, controlar, las ondas acústicas que después de viajar por el interior del objeto de estudio vuelven a la superficie y son detectadas, estudiadas y los resultados interpretados en términos de la estructura de las capas que han ido atravesando. A lo largo de los treinta años de aplicación solar hemos asistido a los rápidos progresos de las técnicas en cuestión: desde los experimentos pioneros desarrollados en diferentes observatorios hasta el lanzamiento de los experimentos GOLF, VIRGO Y MDI en la misión espacial conjunta ESA-NASA, pasando por el establecimiento de redes heliosísmicas mundia­ les que requieren la colaboración internacional. Ello ha supuesto un avance sustancial de nuestro conocimiento sobre la estructura interna del Sol, la estrella originaria del sistema planetario solar y de la vida. El libro constituye una crónica de lo acontecido en estos años. El autor explica qué, quién, dónde y cómo se han ido desarrollando los experimentos, los hitos y la sistematización del cuerpo doctrinal de la disciplina. Se advierte, no obstante, cierta falta de documentación para escoger los hitos más relevan­ tes; con otras palabras, presenta un claro sesgo pro-estadounidense, amén de caer en algunos errores de importancia. Para su comprensión, además, requiere una formación cercana a la especialización; el lenguaje y las técnicas matemáticas reque­ ridas para la interpretación de los resultados que se presentan en el libro están muy poco desarrollados. El libro abunda en resultados experimentales, gráficos e imágenes, que no siempre logran aclarar los avances que se relatan.

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- TEODORO ROCA CORTÉS

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2. Arbol de electrones en un fragmento de plástico.

resultados finales dispares. Un re­ sultado final puede se r un núcl eo de uranio 235 con la reemi sión de un neutr ón ; otro pued e ser un nú­ cleo de uranio 236 con emisión de rayos gamma , o puede ser tambi én núcleo s de fragmentación de emisión con uno o más neutr ones libr es. En un prodi gio de demostración de la poten cia de la mecánica clásica y de la mecánica cuántica cuando operan conjuntas, Bohr y Wheeler calcul a­ ron la sección eficaz de la fisión de uranio 235 para un neutr ón lento. Al ahondar en los pormenores de ese proceso, demostraron que las tesis de la complementariedad aport adas por las descripciones cuá nticas y clá sica s resultaban esenciales par a la comprensión de la naturaleza. Wheeler llevó la teoría de la in­ formación a los fund am entos de la física en su famo so dictum " it from bit" , dond e " i t" rem ite a un obje to (por ejemplo, un átomo) y "bit" constitu ye la información con él relacionada. Par a un teórico, un bit es una abstracción : una cantid ad de información; para un pro grama­ dor, un bit es una variable booleana; para un ingeniero, es un biestabl e, una pieza de hardware. ¿P ara un físico? Whe eler lo rela ciona con la epistemología de la mec ánica cu án­ tica , con el dilema clásico de si la funci ón de onda de Schrodinger des­ cribe una realidad física ("it") o una clase de información ("bit") . Para muchos físic os actual es, en efec to, la mecánica cuántica no aporta un cuadro de la realidad, sino que, en su entraña, debe con siderars e un for­ mali smo pur amente matemático. Tal form alismo no nos diría nada sobre una realidad cuántica existente del mundo , sino que sólo nos permitiría calcular probabilidades para realida­ des alternativas que pudi eran ocu­ rrir. En cambi o, para otro s, el vector de estado sí representa la realid ad, aunqu e niegan que se produzca una reducci ón del estado cuántico cuando se realiza una medi ción. En la apli cación de la mecánica cuánti ca al universo, quizás una ex­ trapolación sin par en la historia de la ciencia, Wheel er desemp eñó un papel deci sivo. Estableció una anaINVESTIGACiÓN y CIENCIA, julio, 2005

logía entre la inestabilidad del átomo clásico, resultando en la emisión de una cantidad infinita de radiación , y la curvatura infinita espaciotempora l del colapso gravi tatorio. Conje turó que , así como la mecánic a cuántica hab ía salvado a la mecánica clás ica de la divergencia de las magnitud es y predecía un átomo finito y esta­ ble, del mismo modo la mecánica cuánti ca mej orab a la singular ida d de la gran explosió n. Pero, ¿po día

tomarse en serio la aplicac ión de la mecánica cuántica, una teoría del do­ minio subatómico, a la cos mología, el mayor sistema que ex iste? Whee­ ler creyó en ello y co n Bryce De Witt produj o una suerte de ecuación de Schrodinger para el cos mos . Así nació la cosmología cuá ntica, una nueva disc iplina. Hoy la mayoría de los cos mólogos están de acuerdo en que el universo se originó en un proceso cuántico. La

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3. Un antiprotón (azul pálido) golpea contra un protón en un cámara de burbujas.

idea recibió un empujón a comienzos de los oche nta con la doctri na de l universo inflacionario de Alan Guth . Algunos cosmó logo s sugirieron que las fluctuaciones cuánticas de la era inflacionaria crearo n las irregularida­ des del universo prim itivo que ser­ vían de semillas para una estructura de macroescala. Si estuvi eran en lo cierto , las ligeras variaciones de tem ­ peratura detectadas en la radiación térmica del fondo de microondas serían sólo fluctuaciones cuánticas . Andrei Linde desarrolló su prop ia variante de la teoría inflacionaria, a la que denom inó inflación caótica. Una de sus principales predicciones estab lece que "el universo" bien pu­ diera ser una "burbuja de Hubble"

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dentro de un multi verso de vastas proporciones . La teoría del multi ver so sugiere que nuestra burbuj a pudiera cons­ tituir un raro oasis de habit abilidad en un desierto hostil a la vida. En cuyo caso , muchas de las propi e­ dades felic es que observa mos, in­ cluido el hecho de que la física de "nuestro universo" pos ibilite la vida, deriven de una suerte de selección cósmica. Esta teoría se insiere en el marco genera l del principio antróp i­ co. ¿Por qué goza nuestra región de esas condicio nes privilegiadas para la vida? No sería desca bellado pen­ sar que dete rminadas propi edades de nuestro mund o no fueran realmente fundamenta les, sino resultado de ac­

cidentes congelados; por eje mplo, la intensidad relativa de las fuerzas de la naturaleza. De un modo más radi­ cal hay quienes rechazan que exis tan rea lmente leyes fundamentales de la física genuinamente fijas. Harto di­ vulgada está la polémica en torno a la cuestión de la posibilid ad de que hubiera leyes diferentes. La teoría de cuerdas, por fin, es­ pera reco nciliar la teoría de la gra­ vedad de Einstein con las reglas de la mecánica cuántica, responde r a las cuestiones centrales de física de partículas e incluso explicar por qué apareció el universo. En el contexto de la teoría, las partícula s son finas cuer das vibra tor ias y el universo co nsta de 10 dimensiones. Aunque só lo nos es dado percibir las cua­ tro familiares (tres espaciales y el tiempo). Muchos físicos, además, se es fuerza n en reco nciliar la teoría de cuerdas con el modelo está ndar. A la teoría de cuerdas se recurre para explicar la expansión acelerada del universo, descubierta en 1998 en el transcurso de un rastreo de super­ novas, explosiones estelares remotas. Las observaciones sugerían que algo produ cía el estiramiento del espa­ ciotiempo. Yeso era precisamente lo que Einstein imagin ó 80 años antes cuando pensó en una energía ampliadora del espacio, la constante cos mológica. Aunque Einstein rene­ gó luego de su "error", la constante cos mológica aparece ahora con toda su fuerza y los teóricos de cuerdas esperan calcular su valor. Las obser­ vaciones de los últimos años parecen favorece r un valor positivo. A lomos de la teoría de cuerdas, se está imponiendo la idea de que nos hallamos en las puertas de una teoría del todo. Para algunos, así Penrose, nos encontramos muy lejos de una teo­ ría final. Es cierto que determinad os avances matemáticos han procedido de la teoría de cuerdas. Pero no son más que piezas de matemática, aunque con cierta dosis de ideas físicas. La teoría de cuerdas es una teoría de la gravedad cuántica. Hallar una teoría de gravedad cuántica no es sólo una cuestión de cohere ncia matemática; existen procesos físicos que no pode­ mos describir co n las teorías dispo­ nibles. El más notable de éstos es el comienzo del universo, los momentos iniciales de la gran explosión. - L UIS ALONSO

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