Breakfast in America: Nobel laureate on campus.

One of the great things of doing research in one of the best Universities in the U.S. is that you can wake up one morning and, while watching the news during breakfast, you realize that the university you work at has a brand new Nobel laureate.

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When working at Duke, you already know that there are great scientists in its labs. You meet them in talks, conferences, you work with them and you learn a lot from them. That is extremely rewarding, as that improves yourself as a scientist, making you enjoy even more of your work.

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Breakfast in America: relojes, malaria y cerveza.

Este semestre coordino una asignatura de doctorado en la Duke University. En esta asignatura, Physics Research Seminar, he de coordinar que dos profesores cada miércoles, de 7:30 a 9:30 de la tarde-noche, vengan a explicar a los estudiantes de doctorado en qué están investigando. De momento ya hemos escuchado apasionantes ponencias sobre de técnicas de medida y diagnostico mé dico no invasivas mediante diferentes técnicas ópticas, sobre plasmas de quarks y gluones (la sopa liquida que formaba el universo original), hemos visitado el láser de electrones libres y conocido numerosas aplicaciones, o sobre sistema granulares, que dan información desde
terremotos a como se comporta una multitud ante una situación de pánico.
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Photo by Anyi Mazo-Vargas from Dr. Buchler’s group

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Breakfast in America: Fotones mágicos

Los científicos también tenemos esos días del mes. Esos días en que miramos con perspectiva nuestro trabajo, en que pensamos en el significado profundo de nuestros experimentos y disfrutamos de estar viendo las maravillas de la naturaleza. Hoy era uno de esos días.

Tras tomar mi “Breakfast in America”, he salido de casa camino de la universidad. En el paseo, interrumpido solo por algún vecino que me deseaba buenos días, o por alguna ardilla que buscaba comida, antes de esconderse tras un árbol ante mi presencia, iba yo pensando en los experimentos de óptica cuántica que estamos llevando a cabo en la Duke University. Se trata de un proyecto que pretende aprovechar las propiedades cuánticas de los fotones para crear un mecanismo de comunicación 100% segura.

Si bien esto no es nuevo, podemos datar el trabajo inicial en 1984, distintos grupos trabajamos en diferentes protocolos, cada uno basado en propiedades cuánticas diferentes de los fotones, las partículas de luz, para buscar nuevos y m´s eficientes protocolos, optimizar los resultados y entender mejor el comportamiento de la naturaleza.

El proyecto es muy delicado, pues hemos de medir propiedades cuánticas (microscópicas) con instrumentos de laboratorio macroscópicas (no cuánticas). Por ello, para distinguir si lo que medimos es realmente un fenómeno cuántico o fruto de limitaciones del equipo instrumental, hay que calibrar muy bien todos y cada uno de los componentes del experimento. Eso nos lleva a realizar incontables experimentos previos de gran precisión. Este trabajo lleva tanto tiempo (meses) que a veces se pierde la perspectiva del objetivo global.

Pero hoy, en el laboratorio, hemos “visto” como un fotón pasaba por dos sitios a la vez e interfería consigo mismo: apasionante.

Un inciso: las ecuaciones que hay en algunos autobuses municipales de Terrassa, en homenaje a la UPC, contienen la base de estos fenómenos de física cuántica.

Los fotones son las partículas de la luz, pero el que sean partículas elementales no significa que se comporten como canicas: se comportan como partículas elementales. Y eso es lo fascinante, pues una sola partícula elemental puede estar en dos sitios a la vez y puede interferir constructiva y destructivamente consigo misma. Pero a la vez, cuando detectamos la partícula en el laboratorio lo hacemos con un “click” en el detector, como si hubiese llegado una canica. Esto puede resultar difícil de entender con nuestro sentido común y experiencia cotidiana, pero es así como se comporta la naturaleza y como la observamos en el laboratorio.

Hoy hemos lanzado pulsos de fotones a un interferómetro. Los pulsos eran tales que, en promedio, había 0,1 fotones en cada pulso. Esto significa que la mayoría de los pulsos estaban vacíos y algunos tenían un solo fotón. En este último caso detectábamos que pasaban por el interferómetro y salían dándonos un “click” (como si de canicas se tratase). Pero la suma de todos los “clicks” nos ha dado un clarísimo patrón de interferencia (como si de ondas se tratase).

Este resultado no es nada nuevo, pero no deja de ser apasionante el comprobar este comportamiento exótico de la naturaleza.

Ahora nos queda seguir y utilizar este resultado en el experimento más completo que queremos llevar a cabo, y aprovechar este comportamiento casi mágico para entender mejor la naturaleza y para desarrollar algo práctico para la sociedad.

Alcaldes y la superposición cuántica

Las semanas posteriores a cualquier cita con las urnas son entre curiosas y apasionantes. Somos testigos de una pequeña muestra de una dinámica compleja y nada trivial. Tenemos ante nosotros un gran ejemplo de interacciones entre los diferentes elementos políticos, los cuales actúan como nodos de una enorme y compleja red que se teje creando y modificando sus conexiones.

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¿Existe la realidad?

¿Existe la realidad? Cuando decidí ir a trabajar a los EEUU pensé en si me adaptaría al “american way of life”, si disfrutaría de los “breakfast in América” o si echaría de menos la dieta mediterránea. En realidad todo eso quizás no importe si resulta que la realidad física no existe.

Andrew Truscott (profesor) y Roman Khakimov (estudiante de doctorado). Credit: Stuart Hay, ANU

Andrew Truscott (profesor) y Roman Khakimov (estudiante de doctorado).
Credit: Stuart Hay, ANU

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Breakfast in America: La colaboración internacional.

El CERN es un laboratorio de física de partículas situado en Ginebra. Se trata del laboratorio científico más grande y complejo que existe. Surgió hace sesenta años como un gran proyecto de colaboración internacional. A fecha de hoy hay 21 países miembros, aunque científicos de todo el planeta trabajan en él.

Hace poco salió bastante en los medios de comunicación, a consecuencia del descubrimiento del bosón de Higgs, un gran hito de la ciencia y un paso clave para entender el universo. Tras aquel anunció, y el consiguiente premio Nobel en 2013, el laboratorio se ha sometido a una puesta a punto y ahora vuelve a la carga con el doble de potencia, en busca de la materia oscura, entre otros muchos objetivos científicos.

La semana pasada, la prestigiosa revista científica Physical Review Letters (PRL) publicó un artículo con resultados obtenidos en el CERN, en concreto en los experimentos ALTAS y CMS, dos de los cuatro equipos de detectores de partículas del CERN. Este artículo ha batido el record de autores. Más de 5000 personas lo firman, entre los que se encuentran científicos de Barcelona, Madrid, Valencia, Oviedo, Granada, Santander o La Laguna. Una de las autoras, Imma Riu, impartió una conferencia sobre el bosón de Higgs en el mNACTEC en noviembre de 2012, en una jornada organizada por el ayuntamiento de Terrassa y la Associació Planeta da Vinci.

Pero, ¿de que trata el artículo para que haya tanta gente implicada?, ¿cuál es su relevancia para publicar en PRL? En él se presentan resultados sobre la masa de la famosa partícula. Una vez encontrado el Higgs y comprobadas sus propiedades, hay que conocer bien sus detalles con la mayor precisión posible, para entender bien la física que hay detrás y poder seguir avanzando. Pero ya queda atrás la época de los Galileo, Newton, Faraday o Cavendish, científicos que trabajaban en solitario desentrañando los entresijos del universo. Para poder llegar a resultados concluyentes hacen falta muchos ingenieros que desarrollen, mantengan y mejoren el acelerador de partículas, muchos científicos teóricos que hagan predicciones que se puedan verificar experimentalmente, muchos científicos experimentales que diseñen y lleven a cabo los experimentos y muchos científicos que analicen procesen e interpreten los terabytes de datos que se generan.

El CERN es el mayor ejemplo de colaboración internacional donde no hay fronteras ni diferencias de raza, sexo o de ideología política. El gran objetivo común es entender la naturaleza.

Hoy en día la ciencia es trabajo en equipo, trabajo sin fronteras y de grandes colaboraciones. Hoy en día la ciencia se habla en un inglés mezclado con todos los acentos de los cinco continentes. Alguien puede nacer en Madrid, formarse en la UPC de Terrassa e investigar con científicos de Bangladesh y Bruselas, tras tomar un breakfast in America.