miércoles, 9 de octubre de 2013

Premio Nobel de Física 2013 (Bosón de Higgs)


Peter Higgs y François Englert predijeron la existencia de esta escurridiza partícula, responsable de dar masa a todas las demás y que reafirma el Modelo Estándar de la Física


Este año no había lugar a dudas. Si no eran ellos, ¿quién podría llevarse el premio? No existía ninguna otra investigación en el campo de la Física que superara estos impresionantes resultados, aunque la tardanza de los miembros de la Real Academia Sueca de las Ciencias en Estocolmo en dar el anuncio -alrededor de una hora y con varios retrasos- hacía pensar que existía alguna duda. Pero no, como todo el mundo esperaba, los «padres» del famoso bosón de Higgs, el físico escocés Peter Higgs y su colega belga François Englert, han ganado el Nobel de Física 2013 por predecir, de forma independiente, la existencia de esta escurridiza partícula que da masa a todas las demás y que reafirma el Modelo Estándar de la Física. Sin su existencia, el Universo no existiría tal y como lo conocemos. Fuera del premio han quedado los físicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) que con sus experimentos confirmaron la existencia del bosón, quizás porque la Academia Karolinska tiene como tradición no distinguir a instituciones, sino a personas.

Higgs, de 84 años (Universidad de Edimburgo en Escocia), Englert, de 81 (Universidad Libre de Bruselas) y su colega el físico belga Robert Brout, fallecido en el año 2011, postularon en 1964 la existencia de un bosón popularmente conocido como el de Higgs o «la partícula de Dios», aunque al británico no le gustara el término. Desde entonces, la partícula ha sido buscada sin descanso. Por fin, en julio del pasado año, los físicos de CMS y ATLAS, los dos mayores experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ubicado en el CERN, cerca de Ginebra, en Suiza, confirmaban que, en efecto, habían encontrado una partícula que coincidía con la descripción. El hallazgo se hizo merecedor del Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2013 y fue reconocido por la revista Science como la investigación del año.


Higgs, «abrumado»

Entonces, en esa primera presentación, el veterano Higgs no pudo contener las lágrimas. Lo que este físico tímido y sencillo llevaba sosteniendo desde hacía tanto tiempo y que llevaba su nombre se había convertido en una realidad probada. Esta mañana, en cuanto ha conocido que recibía el Nobel, el británico ha admitido sentirse«abrumado». En una declaración divulgada a través de la Universidad de Edimburgo, el investigador también ha querido felicitar a todos los que han trabajado para conseguir este avance y ha manifestado su esperanza de que este «reconocimiento de la ciencia fundamental» ayude a mejorar el «valor de la investigación teórica». Por su parte, Englert confesaba por teléfono estar «muy, muy feliz de ser reconocido» con «un premio extraordinario».
«La relación que debe existir entre teoría y experimento culmina con este premio que supone un gran reconocimiento para la teoría de la física de partículas y que es el fruto de una cooperación científica internacional con sabor europeo», ha dicho el director general del CERN, Rolf Heuer. Por su parte, el científico español Juan Alcaraz - investigador principal del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)- ha señalado a ABC que aunque el CERN no haya sido premiado, se ha reconocido internacionalemente su trabajo, informa María Teresa Benítez de Lugo desde Ginebra. «Para nosotros es un orgullo», ha explicado el físico.
La teoría de Higgs explica que existe un campo que permea todo el Universo, y las partículas se mueven a través de ese campo igual que peces en el agua. La masa sería precisamente la cantidad de resistencia encontrada por las partículas al moverse por el campo de Higgs. Algunas partículas, como los fotones, no tienen masa y pueden viajar a la velocidad de la luz. Todas las demás (protones, electrones, neutrones...) se mueven más despacio porque se encuentran con esa resistencia e interactúan con las «piezas» mínimas que componen el campo, esto es, los bosones de Higgs.
Cuando colisionan con ellos, las partículas pasan de ser «paquetes de energía» a «paquetes de materia». De esta forma, se crean todos los objetos sólidos, desde las estrellas al más diminuto insecto, pasando, por supuesto, por nosotros mismos.

A por el Universo invisible

La confirmación de la existencia del bosón de Higgs ha requerido la participación de miles de investigadores y una inversión de al menos 5.500 millones de dólares. «Sin embargo, aún son necesarios más experimentos, a través de colisiones, para comprobar sus propiedades con más precisión», advierte Alcaraz. A partir de 2015, cuando será puesto de nuevo en funcionamiento el gran acelerador del CERN, se aumentarán las colisiones y se producirán partículas en grandes cantidades para poder estudiarlas con más detalle.
El bosón de Higgs era el eslabón que faltaba para comprender el origen de la parte visible del Universo, formada por las estrellas y todo lo que está iluminado. Esta parte corresponde a solo el 5% del total por lo que el próximo desafío de la ciencia será estudiar el 95% restante formado por materia y energía oscuras, que no vemos a simple vista, informa Benítez de Lugo. «Con el descubrimiento del bosón de Higgs se ha cerrado una teoría estándar. El próximo paso será el de tratar de entender la materia y la energía oscuras usando el potente acelerador de partículas del CERN porque sabemos que existen y habrá que encontrarlas», ha explicado el científico español.
Aún no está claro a dónde conducirá este descubrimiento en el campo de la Física, considerado uno de los mayores del siglo, pero su impacto es innegable.


Historia del Nobel de Física


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Acaba de anunciarse el Premio Nobel de Física 2013,  otorgado a Peter W. Higgs y François Englert. Según el comunicado oficial, el galardón les fue entregado “por el descubrimiento teórico del mecanismo que contribuye a nuestro conocimiento del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que fue confirmado recientemente a través del descubrimiento de la predicha partícula fundamental, por el ATLAS y los experimentos CMS en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN”. Conozcamos un poco más sobre estos científicos y su descubrimiento.


Es uno de los descubrimientos más importantes de la física, es EL descubrimiento de esta generación. El  bosón de Higgs es una manifestación del llamado
 campo de Higgs, que interactúa con todas las demás partículas subatómicas. Algunas de estas, como los protones y los neutrones, poseen masa, pero otras, como los fotones, no la tienen.

¿Qué es el bosón de Higgs?

Lo que enunciaron Englert y Higgs, es que al interactuar las partículas con este campo de Higgs, llevan a una diferencia de masa que es la que tiene cada partícula elemental. El campo de Higgs enlentece a algunas partículas como los protones, del mismo modo que una pelota de fútbol en un campo de miel, es decir, se hacen lentos. El haber probado de forma teórica que este campo –y la partícula Bosón de Higgs– existe, permitió comprender cómo obtienen su masa las partículas.
Esto abrió nuevos horizontes en la física, más cuando se probó su existencia mediante experimentos el año pasado. Ahora pueden comprender cómo funciona la naturaleza, esto lleva a la búsqueda de nuevas partículas, y abre muchas puertas para la física teórica.

lunes, 7 de octubre de 2013

Nobel de Medicina para quienes revelaron el misterio del "tráfico" celular

Los trabajos que, con décadas de separación, publicaron los estadounidenses James Rothman y Randy Schekman, y el alemán Thomas Südhof, han permitido entender por qué ocurren diversas enfermedades como trastornos inmunológicos y diabetes.
El sistema de transporte de las células funciona como un puerto donde el tráfico de moléculas debe estar cronometrado a la perfección para que no haya problemas.
Cada célula es una fábrica que produce y exporta moléculas. Por ejemplo, la insulina se produce y libera en la sangre, y señales químicas llamadas neurotransmisores se envían de una célula nerviosa a otra. Estas moléculas se transportan por toda la célula en pequeños paquetes llamados vesículas.
"Los tres laureados descubrieron los principios moleculares que gobiernan cómo se envía esta carga al lugar y la hora correcta", explicó el Instituto Karolinska de Estocolmo, tras anunciar a los ganadores de 2013.
Esto es crucial en la forma en que se comunica el cerebro, en la liberación de las hormonas y en partes del sistema inmune.

"Exacta organización"

Las vesículas son pequeñas burbujas de grasa que contienen las mercancías de las células. Ellas pueden enviar diversos materiales como enzimas, neurotransmisores y hormonas, alrededor de la célula. O pueden fusionarse con la superficie exterior de la célula y liberar su contenido al resto del cuerpo.
"Sin esta exacta organización maravillosa, la célula podría caer en el caos", señaló la fundación.
Un sistema defectuoso de transporte de vesículas es en parte responsable de la diabetes y los trastornos del cerebro.
Este largo camino para entender esta parte del funcionamiento del cuerpo humano empezó en los años 70 con el trabajo de Randy Schekman, quien estaba fascinado con cómo las células organizan su sistema de transporte, por lo que decidió estudiar sus bases genéticas utilizando la levadura como sistema modelo.
De acuerdo con el diario británico The Guardian, Schekman pudo identificar células de levadura con problemas de transporte, muy parecido a lo que ocurre cuando hay problemas en el sistema de transporte público.
Descubrió que la causa de este tráfico era genética, por lo que se propuso identificar esos genes mutados. Al final detectó tres clases de genes que controlan las diferentes facetas del sistema de transporte de células.

Origen ancestral evolutivo

Años más tarde, James Rothman decidió tomar el relevo. En los años 80 y 90 estudió el tráfico vesicular en células de mamíferos. El estadounidense descubrió que era una proteína la que permitía que las vesículas llegaran y se fusionaran con las membranas.

El equipo de periodistas científicos de The Guardian explica que en el proceso de fusión las proteínas en las vesículas y las membranas sólo se juntan bajo una combinación especial. Un poco como lo hacen los dientes de cada lado de un cierre.
"El hecho de que existan muchas proteínas de este tipo y que se unan sólo en combinaciones específicas asegura que la carga sea llevada a un lugar preciso", explican los reporteros.
El trabajo de Rothman también sirvió para descubrir que existe un origen ancestral evolutivo en el sistema de transporte, pues algunos de los genes que identificó Schekman en la levadura también estuvieron presentes en el estudio con mamíferos de Rothman.
El alemán Thomas Südhorf fue un paso más allá, pues su curiosidad lo llevó a estudiar cómo las células se comunican entre ellas en el cerebro.

El momento adecuado
Para que una persona piense, actúe o sienta, las neuronas en su cerebro deben comunicarse. "Esta comunicación ocurre en sinapsis, uniones especializadas que permiten a las neuronas intercambien información en cuestión de milisegundos", se puede leer en el sitio del laboratorio de Südhof de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford.
Así, la contribución de Südhof en resolver este rompecabezas celular está en el tiempo.
Todo el proceso del tráfico vesicular descrito por sus antecesores Schekman y Rothman sólo puede ocurrir cuando las células nerviosas envían señales a sus vecinos.
Para que esto ocurra de una forma precisa, Südhof descubrió que los iones de calcio entran en acción. El especialista, junto a su equipo identificó la maquinaria molecular que responde al influjo de iones de calcio y dirige a las proteínas para que las vesículas se junten con la membrana exterior de la célula nerviosa.
En ese momento se abre una ventana que permite la liberación de la carga que será transportada. Cuando esto no ocurre en el momento adecuado, ocurren problemas.

El trabajo de Südhof ha permitido en que aumente la evidencia que relaciona las deficiencias en la transmisión de la información con enfermedades como el Alzheimer y el autismo.