Nobel de química. Els quasicristalls i el palau de l’Alhambra.

dijous, 6/10/2011

Quasicrystal1.jpg Una tendència que tenim tots quan obtenim un resultat inesperat és pensar que hem fet alguna cosa malament. Si aquest resultat, a més d’inesperat resulta que és impossible, doncs encara més motiu per dubtar. Però si ho repeteixes i et torna a sortir, pots buscar l’error o presentar el resultat a la comunitat científica i que decideixin si és un error o es una cosa nova que cal investigar. Quasi sempre resulta que era un error, però de vegades no. I el premi Nobel de química l’ha guanyat en Daniel Shechtman per un resultat impossible que va obtenir l’any 1982 i que va resultar que NO era un error.

Un concepte que tenim fàcilment present és el de cristalls. A la natura n’hi ha de molts tipus, alguns de realment molt bonics i altres de ben espectaculars. La clau de la seva forma es troba en la manera com s’organitzen els àtoms en el material en qüestió. Es dipositen seguint unes estructures ben ordenades i que es repeteixen una vegada i una altra. Un exemple molt intuïtiu el tenim en una disposició en forma de quadrat. A cada angle del quadrat podem posar un àtom que, alhora servirà d’inici per un altre quadrat una mica més enllà. Si mirem un terra enrajolat veiem una estructura amb simetria quadrada. Això és en una superfície, mentre que en volum seria un cub, però el concepte és el mateix.

De simetries n’hi ha unes quantes de ben conegudes. Podem anar posant els àtoms ordenats en una simetria triangular o hexagonal sense problemes. Però altres estructures no poden existir. Per exemple, si ho intentem amb cinc àtoms, veurem que no aconseguim omplir tot l’espai de manera simètrica i repetitiva. Per això els llibres de cristal·lografia mostren les estructures cristal·lines que poden existir i la resta simplement no poden. És un problema matemàtic que no poden ignorar els àtoms.

Però el cas és que en Shechtman va fer un experiment dipositant una pel·lícula atòmica en una superfície i, quan va mirar al microscopi electrònic com estaven dipositats, va trobar una figura repetitiva amb deu àtoms. Una estructura prohibida.

Ho va mostrar a col·legues i tothom li va dir que allò no tenia sentit. Ho va mostrar a un congrés i pràcticament va fer el ridícul. I quan va insistir en aquell treball, el cap del departament li va suggerir que rellegís els llibres de text i li va indicar que per aquell camí potser hauria d’abandonar el grup de recerca. No es pot perdre el temps investigant una configuració que no pot existir.

L’home era tossut i va preguntar a un reputat físic, en John Cahn que li semblava tot plegat. Aquest va tenir l’encert de no treure’s del damunt aquell pesat i va decidir consultar-ho amb un francès anomenat Denis Gratias per trobar on era l’error. El cas és que van repetir l’experiment ells mateixos i, bingo! L’estructura de deu àtoms impossible va tornar a aparèixer.

Aleshores van poder publicar-ho i la comunitat científica va haver de mirar atentament aquell resultat. Curiosament van començar a sortir resultats amb estructures similars per tot arreu. Altres investigadors les havien obtingut, però immediatament pensaven que era un error (perquè allò era impossible) i ho descartaven sense pensar-hi més.

L’explicació d’aquesta estructura que recorda la d’un cristall, però que no es repeteix constantment la tenia un matemàtic anomenat Roger Penrose, que treballant en geometria havia descobert com cobrir superfícies perfectament fent servir peces de diferents formes.

Aquesta és l’explicació matemàtica. Però l’aplicació pràctica resulta que era coneguda de molt abans. N’hi ha prou de mirar alguns dels bellíssims mosaics que hi ha al palau de l’Alhambra o al palau de Darb-i-Imam a Ispahan, per trobar amb el mateix tipus d’estructures quasi cristal·lines. S’assemblen als cristalls, perquè tenen estructures ben ordenades, però són diferents en el sentit que no són repetitius.

Tot plegat va obligar a redefinir el concepte de cristall i a acceptar el de quasicristalls. Suposo que ara, totes les crítiques rebudes deuen genera un somriure al Shechtman. I tos els que havien generat quasicristalls i ho van deixar córrer (deixant escapar l’oportunitat de guanyar un premi Nobel) han d’estar ben frustrats.

Ara ja es coneixen les característiques dels quasicristalls. N’hi ha que són molt durs i aïllants, però trencadissos. Tot és qüestió d’anar trobant quines utilitats tenen i aprofitar-nos del descobriment d’en Shechtman. Un descobriment que ja apuntaven els mestres artistes que treballaven a l’Alhambra.

Nobel de física. Supernoves i l’expansió de l’Univers.

dimecres, 5/10/2011

Supernova&galaxia.jpg Doncs el premi Nobel de física d’aquest any tampoc l’ha guanyat en Sheldon Cooper, sinó els investigadors que amb l’estudi de supernoves llunyanes van descobrir que l’Univers s’està expandint cada vegada més de pressa. Semblaria que això ens agafa lluny, i realment no és una cosa amb aplicació casolana immediata, però va tenir el mèrit de fer-nos veure que la visió que teníem de l’Univers fins fa  quinze anys era errònia i molt limitada.

Un dels principals problemes que tenim en mirar les estrelles és calcular a quina distància es troben. Si dues estrelles ens semblen iguals pot ser perquè estan a la mateixa distància i brillen igual, o perquè una és més brillant però està més lluny. Això va ser un maldecap per calcular distàncies entre estrelles. No cal dir quan el que volíem mesurar era distància entre galàxies. Però el cas és que es van acabar per trobar maneres de fer-ho.

En el cas de les galàxies, el sistema es basava en un dels fenòmens més espectaculars de l’Univers. L’esclat d’una supernova. Una supernova és una estrella que augmenta sobtadament la seva lluminositat i que després d’il·luminar el cel durant un breu període de temps torna a apagar-se. Ara ja sabem que es tracta de l’explosió d’una estrella que allibera quasi tota l’energia que li queda en un gran espetec final. De fet, una supernova pot esdevenir, momentàniament, l’objecte més brillant de la galàxia.

De supernoves n’hi ha de tipus I i de tipus II. Però les més interessants eren les de tipus Ia, ja que podien servir justament per mesurar distàncies. La gràcia és que la velocitat a la que una supernova Ia es va apagant després de l’explosió és proporcional a la lluminositat que va arribar a tenir. Això vol dir que si mesurem quan triga a apagar-se podem saber com de brillant era. I si sabem com de brillant era i ho comparem amb com de brillant la veiem… podem calcular com de lluny està!

Això era particularment útil per mesurar la distància de galàxies llunyanes. D’aquestes galàxies ja sabíem que s’estan allunyant de la nostra. Fa quasi un segle, quan van mesurar el moviment de les galàxies van veure que totes s’allunyaven de nosaltres. Això indicava que l’Univers s’estava expandint i que, ho miris des d’on ho miris, veuràs que tot s’allunya de tu. De fet, això va ser el que va donar origen a la teoria del Big Bang. Si totes s’allunyen, vol dir que abans estaven més properes. I abans encara més. I al principi tot l’univers estava en un únic punt.

Per tant, sabíem que les galàxies s’allunyaven unes de les altres, però també teníem clar que la força de gravetat fa que tinguin tendència a agrupar-se. Durant molt temps es va considerar que el destí final de l’Univers depenia simplement de quanta matèria hi ha dins. La matèria és la que genera l’atracció gravitatòria, de manera que si n’hi hagués molta, la força de gravetat aniria frenant el moviment d’allunyament de les galàxies fins aturar-lo i invertir-lo. L’univers acabaria amb un gran col·lapse.

Però si no hi hagués prou matèria com per frenar l’expansió, les galàxies s’anirien allunyant cada vegada més lentament, però sense arribar a aturar-se mai del tot. L’univers acabaria escampat en un estat d’energia mínima quan s’apaguessin totes les estrelles.

La sorpresa va saltar l’any 1998 quan es va mesurar la distància de diferents galàxies fent servir el sistema de les supernoves Ia. Simplement les dades no tenien sentit ja que aparentment l’expansió no només no s’estava frenant, sinó que les galàxies s’allunyaven cada vegada més de pressa!

Igual que ha passat fa poc amb els neutrins superlumínics, el primer que van fer va ser calcular totes les possibles fonts d’error a les mesures. Però el cas és que dos equips diferents, amb mesures diferents van arribar a la mateixa conclusió. L’expansió de l’univers no es frena per la gravetat. Alguna cosa l’empeny cada vegada més fort.

Això va trencar amb tot el que imaginàvem i va fer evident que, a més de la gravetat, hi ha una altra força actuant a l’univers. Una energia que desconeixem, que ignorem d’on surt i que no hem pogut mesurar excepte pels seus efectes. Amb tant poques dades és normal que es bategés com ”energia fosca”.

Ara ja hem vist que la major part de l’Univers és fet de matèria fosca i d’energia fosca. La matèria normal (com les estrelles, els planetes i nosaltres mateixos) és una fracció molt petita del que hi ha a l’Univers. Les idees que teníem sobre el destí de l’Univers eren errònies i ara ens enfrontem a un Cosmos encara més complex, misteriós i fascinant del que pensàvem. No és estrany que això hagi merescut un premi Nobel!

Nobel de medicina: Els dos fronts del sistema immunitari

dimarts , 4/10/2011

Dendritic_Cells.jpg Vivim en un planeta farcit de bacteris, i molts d’ells són potencialment perillosos per la nostra salut. Per sort, disposem d’un sistema immunitari per defensar-nos d’aquests invasors microscòpics. Quan pensem en el sistema immunitari ens venen al cap sobretot els anticossos, unes de les proteïnes més útils en la defensa contra els microorganismes. Però en realitat el sistema immunitari consta de dues línies principals de defensa, anomenades sistema immunitari innat, i sistema immunitari adquirit. El Premi Nobel de Medicina i Fisiologia d’aquest any l’han concedit a descobriments importants en aquest sistema dual de protecció.

El sistema immunitari innat és molt efectiu i molt ràpid actuant, però una mica bèstia en la manera de fer i no gaire selectiu. Es tracta de tenir unes cèl·lules especialitzades en identificar alguna cosa que acostumen a presentar els microorganismes i, quan es detecta la presència d’aquesta cosa, enviar grapats de cèl·lules cap a la zona infectada per crear unes condicions que matin tot el que hi hagi per allà. En la batalla també ens carregarem algunes de les nostres pròpies cèl·lules, però ja les refarem. L’important és tallar d’arrel la infecció sense miraments.

Aquest mecanisme tant bèstia és el què coneixem com “Inflamació”, i cada dia ens està lliurant de mil tipus diferents de patògens que intentaven entrar dins el nostre cos. Però per reconèixer si el que té al davant és realment un microbi cal que la cèl·lula vigilant tingui un receptor, una proteïna a la superfície, que reconegui un marcador de bacteris. Un dels més coneguts és una estructura anomenada lipopolisacàrid o LPS, que tenen la majoria dels bacteris.  Aquest LPS és el responsable de la febre que tenim quan patim una infecció ja que activa les cèl·lules del sistema immunitari innat i aquestes fan que la temperatura del cos augmenti.

Durant molts anys es va buscar el receptor que identificava l’LPS però no hi havia manera. El primer pas el va fer l’any 1996 en Jules Hoffman, que estudiava la relació entre el desenvolupament dels insectes i el sistema immunitari. Anys abans havien descobert, en mosques, un gen anomenat Toll. Diuen que el nom és per l’expressió alemanya “Das ist ja toll”, que vol dir “Això està molt bé” i que van exclamar quan van descobrir el gen. Al principi ignoraven el què feia, però en Hoffman va ser qui es va adonar que sense el gen toll, els animals morien fàcilment per infeccions.

Ara sabem que hi ha tota una família de gens semblants a toll i que anomenem TLR per “toll like receptors” (receptors semblants a toll). I un d’aquests TLR, concretament el TLR4 va resultar ser el receptor per l’LPS. Això ho va descobrir en Bruce Beutler l’any 1998. Poc a poc ja anem coneixent que fa cada un dels TLR. Per exemple el TLR5 reconeix una proteïna del flagel dels bacteris o el TLR3 reconeix RNA de doble cadena que és típic dels virus. També n’hi ha algun, com el TLR12 que encara no sabem que reconeix, però tot arribarà.

Els TLR de les nostres cèl·lules són com les alarmes que indiquen que alguna cosa dolenta ha entrat al cos i que cal muntar una bona inflamació per acabar ràpidament amb els invasors. I de pas ha fet que en Hoffman i en Beutler guanyin el Premi Nobel d’aquest any.

El problema és que de vegades no n’hi ha prou amb aquesta resposta. Els microorganismes són hàbils camuflant-se i amagant els seus punts febles. Quan la primera línia falla, tenim en reserva l’artilleria pesant: El sistema immunitari adaptatiu. Una resposta molt més potent, que s’adapta a lluitar contra qualsevol cosa que no sigui del nostre cos però que, ai! Necessita quasi una setmana per posar-se a funcionar a ple rendiment.

En tot cas, el primer pas és identificar contra que cal lluitar. El sistema immunitari adaptatiu pot fer anticossos contra qualsevol estructura, però cal ensenyar-li l’estructura en qüestió. I aquesta és la feina d’unes cèl·lules amb un aspecte que mostra moltes ramificacions i que per això s’anomenen cèl·lules dendrítiques. Totes les nostres cèl·lules tenen unes marques característiques, una mena de DNI cel·lular. Les cèl·lules dendrítiques el que fan es menjar-se qualsevol cosa que no tingui aquesta marca i mostrar-li fragments del que s’han menjat als limfòcits, els reis del mambo del sistema immunitari adaptatiu.

Quan un limfòcit es troba alguna cosa que li mostri la cèl·lula dendrítica, posa en marxa la fabricació d’anticossos contra allò (sigui el que sigui) i en pocs dies el nostre cos es desempallegarà de l’invasor. Podem dir que les cèl·lules dendrítiques fan de pont entre el sistema innat i l’adaptatiu. Unes cèl·lules que va descobrir en Ralph Steinman l’any 1973.

El cas de l’Steinman serà famós perquè va guanyar el premi Nobel 47 anys després del descobriment, però no va arribar a saber-ho ja que, en un cas de molta mala sort, va morir divendres passat. Una trista anècdota que no hauria d’amagar el mèrit del seu descobriment.

Els IgNobel 2011

dilluns, 3/10/2011

IgNobel.jpg Com cada any, ja s’han concedit els premis Ig Nobel. Uns premis que segons els organitzadors, es concedeixen a descobriments que primer fan riure i després fan pensar. Cada any cal recordar aquesta segona part perquè a les notícies només s’acostuma a fer esment de la primera i es comenten com si únicament fossin premis a les investigacions més poca-soltes. Com sempre, si es mira atentament es descobreix moltes vegades (encara que reconec que no sempre) les investigacions si que tenen un sentit.

En tot cas, és un exercici divertit i que fa d’avantsala a l’anunci dels premis Nobel que vindran a continuació. Aquest any no ha baixat el nivell i n’hi ha uns quants de ben curiosos.

El que més m’ha agradat és el de matemàtiques, que l’han compartit un grapat de personatges que ens recorden que cal anar amb compte a l’hora de fer càlculs. Es tracta de la Dorothy Martin, que va predir que el món s’acabaria l’any 1954, en Pat Robertson que ho va predir per l’any 1982, l’Elizabeth Clare que ho va predir pel 1990, en Lee Jang Rim que calculava que tot s’acabaria  el 1992, la Credonia Mwerinde que ho va anunciar pel 1999, i l’infatigable Harold Camping que ho va predir primer per l’any 1994 i després per al 21 d’octubre del 2011 . Potser aquest darrer l’encertarà! I sospito que se n’han deixat alguns, perquè això de predir la fi del món és com una mena de hobby per alguns i, incomprensiblement, n’hi ha que se’ls creuen!

L’IgNobel de fisiologia l’han guanyat per un treball on es demostra que els badalls no s’encomanen entre les tortugues rogenques (Geochelone carbonaria). No és que els investigadors estiguessin particularment amoïnats per l’o

avorriment en les tortugues. Una de les coses que encara no tenen resposta és perquè s’encomanen els badalls, i una manera de començar a entendre el mecanismes és identificar a quines espècies animals els passa i a quines no. Sabem que passa en micos, en gossos i en altres animals amb un grau d’interacció social més o menys important. En aquest estudi les tortugues eren un exemple d’animals amb relacions socials de molt baix nivell. I el fet que en aquest cas no hi ha contagi en els badalls suggereix algun mecanisme relacionat amb coses com l’empatia.

El de medicina l’han concedit a un equip que ha demostrat que es prenen decisions incorrectes amb més freqüència si tens ganes d’orinar. Sembla una ximpleria, però no és irrellevant entendre i valorar quins factors afecten la presa de decisions. En concret volien veure com l’estat del cos (de les vísceres) afectava la capacitat d’autocontrol, és a dir de prendre decisions que portaran beneficis només a llarg termini. Hi ha sistemes al cervell que empenyen a obtenir plaer de manera immediata i que predominen en el comportament dels infants. Però també tenim circuits que permeten controlar aquest instint. La qüestió és quins factors afecten aquest sistema de control, imprescindible per prendre decisions racionals.

El resultat espanta una mica. Potser hauríem de verificar que alguns dels que prenen decisions per sortir de la crisi econòmica han anat a fer pipí abans de començar les reunions i estan confortables amb la resta de vísceres. Es trist, però aquesta mena de treballs ens recorden que les grans decisions que afecten a moltes persones poden dependre de fets d’allò més mundans.

El IgNobel de física també té la seva conya. L’han guanyat per investigar perquè els llançadors de disc es maregen mentre que als llançadors de martell no els passa. Com que moltes vegades els mateixos atletes fan les dues especialitats i en un cas es maregen i en l’altre no, ha de ser un factor relacionat amb el que fan per llençar. Aparentment és molt similar, però han vist que hi ha detalls, com el el punt on fixen els ulls, que són diferents. Amb això es pot millorar la manera de prevenir el mareig en cotxes, avions o altres situacions.

I el del a pau, va ser notícia fa poc. L’ha guanyat l’alcalde de Vilnius per verificar que esclafar amb un vehicle blindat els cotxes de luxe és un bon sistema per combatre la tendència que tenen a estacionar de manera il·legal. Potser no està bé, però algunes vegades he vist cotxes aparcats de manera que tocaven la pera a tothom i m’hauria agradat que algú apliqués els sistemes de l’alcalde de Vilnius.

De premis n’hi ha més. Val la pena donar una ullada a la llista. I no oblideu pensar-hi una mica després de riure!

Però deixeu-me fer un apunt final que he trobat gràcies a l’amic Peretó. Tots sabem que els discursos del personal acostumen a allargar-se molt i a fer-se una mica pesadets. Doncs a la cerimònia dels IgNobel han trobat la manera de fer callar als guardonats quan s’allarguen massa. Un sistema que combina l’eficàcia i el bon humor. Simplement els posen una nena de vuit anys al costat que va repetint “si us plau, para ja. M’estic avorrint!!“. No ho creieu? Dubteu de l’eficàcia? Mireu-ho aquí. (A més d’un polític li haurien d’aplicar aquest sistema)

Premi bloc catalunya 2011

diumenge, 2/10/2011

logoPremis .jpg

Ahir es van lliurar els premis  Blocs Catalunya 2011 i el Centpeus va guanyar el premi dins la categoria d’Universitats, recerca i ciència, junt amb el blog “L’ase quàntic”. Va ser un vespre ben interessant, en que a més dels premis, vaig poder desvirtualitzar algun blogaire conegut. I, per descomptat, sempre és un bon moment per anar a fer un tomb per la Seu d’Urgell!

No cal dir que el premi fa molta il·lusió, de manera que a més de felicitar als guanyadors i a la resta de participants, deixeu-me agrair a tots els que vàreu votar al Centpeus i també a tots els que passeu per aquí alguna vegada.

Sé el que estàs mirant

divendres, 30/09/2011

human2.jpg Un dels somnis dels humans és saber el que pensen la resta de persones. Però saber-ho amb precisió. Poder-nos ficar en la ment de l’altre per esbrinar si ens diuen la veritat, si ens menteixen o en que estan pensant exactament. I una de les pors que més angoixen als humans és que algú es fiqui dins la nostra ment, que esbrini el que pensem exactament, que violi la intimitat de la ment. Contradictori? Segurament, però els humans som així.

Per sort, això de llegir la ment encara entra en el camp de la ciència ficció…, o potser ja no tant. De moment el que estan aprenent a fer és reconstruir el que estàs mirant només analitzant l’activitat del cervell. Un primer pas modest, però després en vindran altres i encara altres més. De manera que potser que algú comenci a pensar en les qüestions ètiques i legals que ara no es plantegen, però que probablement en menys d’una generació caldrà abordar.

De moment no es tracta de pensaments, idees o memòries. Simplement es tractava d’intentar reconstruir les escenes que un individu estava mirant. Ja s’estaven aconseguint alguns bons resultats amb imatges fixes, però ara ho han aconseguit amb imatges en moviment.

Quan el cervell fa alguna activitat, com ara mirar, es desencadena una activitat extremadament complexa dins les àrees cerebrals encarregades de la visió. Els senyals entre neurones s’intercanvien entre moltes zones, es processen a diferents nivells i es combinen de manera desconcertant. De moment encara ignorem com s’ho fa tot això per generar una imatge mental, però el que podem fer és analitzar aquesta activitat. I això es fa amb una tècnica anomenada “Ressonància Magnètica Funcional”, que detecta els canvis en el flux sanguini que experimenta cada regió del cervell.

La clau és que quan una zona està enviant senyals, està més activa, necessita una mica més d’energia i les artèries de la zona es dilaten, de manera que hi arriba més sang, més oxigen i més nutrients. Aquests petits canvis en el flux de sang són els que podem mesurar i que ens indiquen les àrees actives.

Doncs uns investigadors van posar voluntaris a mirar pel·lícules durant set hores. Mentre ho feien, l’aparell anava detectant els canvis en l’activitat de l’àrea visual del cervell. I després van desenvolupar un sistema informàtic que permetia relacionar la imatge que veien en un moment donat, amb el patró d’activitat del cervell. Com si diguéssim, quan mires una cosa rodona, augmenta l’activitat a l’àrea a1. Si mires una línia que es mou de dreta a esquerra, s’activen les àrees b3 i d5. I així anar reconstruint un perfil d’activitat per les diferents tipus d’imatges que mires.

Si aconsegueixes prou dades pots obtenir prou informació com per fer el procés invers. Analitzar l’activitat del cervell i mirar de reconstruir quina cosa està veient el subjecte en qüestió. Doncs això és el que han fet i, per ser un primer intent, els resultats no estan malament.

Per descomptat només s’intueix una ombra del que l’individu realment mira. Però en algunes ocasions la imatge és prou aproximada a la realitat. Aquí teniu un video on es veu, a l’esquerra la pel·lícula que miraven, i a la dreta la reconstrucció que ha fet l’ordinador en base només a l’activitat cerebral. N’hi ha que tenen una similitud molt pobre, però algunes s’hi acosten raonablement. Fins i tot diria, inquietantment. I personalment m’encanta l’elefant, encara que no s’hi assembli de res.

Cal recordar que per ara només poden refer el que està mirant el cervell. Estrictament no poden llegir la ment ni res que s’hi assembli. I en realitat seguim sense saber com ho fa el cervell per formar una imatge mental. Simplement sabem quins canvis experimenta al fer-ho (que ja és un bon pas).

Però no deixa de ser un primer pas per ficar-se dins la ment d’algú altre. Podrien, perquè no? reconstruir el que algú està somiant en un moment donat. I coneixent l’enginy que caracteritza als humans, pot amoïnar una mica el camí que comencem a recórrer. Un treball que et deixa dubtant si amoïnar-te, entusiasmar-te…, o una interessant combinació dels dos sentiments.

L’última paraula del català

dijous, 29/09/2011

800px-Amino_acid_zwitterion.jpg El vaig comprar un Sant Jordi. A més de les novel·les i llibres variats, aquell any s’havia presentat la nova edició del Diccionari de la Llengua Catalana. El de l’Institut d’Estudis Catalans, és a dir, el que va a missa. En aquell moment vaig arribar a pensar que era una adquisició una mica poca-solta i que no el faria servir gaire. Però el cas és que li trobo una certa gràcia a agafar un diccionari i mirar paraules a l’atzar. Una cosa que no és el mateix si mires de fer-ho on-line.

Amb aquest entreteniment he anat descobrint paraules totalment desconegudes, com ara “fustegal”, que és el pal que serveix per dur a l’espatlla dues galledes, una a cada banda. Altres que hauria jurat que eren incorrectes, com ara “axil·la”, però que en realitat són tan correctes com aixella. I algunes que no les trobo i que per tant, són incorrectes, com ara “promig” (la correcta és “mitjana”, que no s’ha de confondre amb la també correcta “mediana”).

Les petites descobertes no tenen més importància, però és un entreteniment que realment em fa quasi tanta gràcia com mirar un atles geogràfic. I una paraula que ja coneixia, però que veig que segueix ocupant la seva posició privilegiada és “zwitterió“. Poca broma, ja que és la última paraula del diccionari. L’última paraula del català.

Evidentment és una paraula d’origen forà, concretament alemany. La definició de zwitterió és “Molècula que conté un grup àcid i un grup bàsic que, per transferència intramolecular d’un protó de l’un a l’altre, es presenten ionitzats simultàniament, un amb càrrega aniònica i l’altre amb càrrega catiònica.” Sona estrany, oi? Doncs de zwitterions en tenim un grapat al cos. De fet, podríem dir que estem fets en bona part per zwitterions.

Tot i que en química les peces fonamentals són els àtoms, a la vida real més que àtoms solets acostumem a trobar molècules. És a dir, grups d’àtoms units entre ells formant una unitat. La molècula d’aigua, formada per un àtom d’oxigen i dos d’hidrogen, deu ser la més coneguda, però de grups ben caracteritzats d’àtoms, és a dir, de molècules n’hi ha moltíssims de diferents.

Aquests grups es poden unir formant molècules més grans, com si fossin peces d’un mecano microscòpic. I en ocasions s’uneixen molècules amb característiques ben oposades. Per exemple, podem trobar en una sola molècula un àcid enganxat per un costat i una base per un altre. Un químic recordaria ràpidament que no són molècules el que s’enganxa, sinó grups funcionals (per exemple no un amoníac sinó un grup amoni), però segur que em perdonarà la simplificació.

En química, a més dels àtoms que hi ha en una molècula, són molt importants les càrregues elèctriques que tenen. Si se’ls enganxa un electró (que té càrrega negativa) el grup quedarà amb càrrega negativa. En canvi, si guanyen un protó, aquell costat de la molècula tindrà càrrega positiva. Aquestes distribucions de càrregues poden fer que les reaccions químiques tinguin lloc o no.

Quan una molècula passa a tenir càrrega elèctrica diem que són ions. Així de la molècula de l’àcid acètic podem obtenir l’ió acetat, amb càrrega negativa. O de l’amoníac podem treure’n l’ió amoni, que té càrrega positiva.

Però algunes molècules, en determinades situacions poden tenir per un costat un ió amb càrrega positiva  i per un altre un ió diferent amb càrrega negativa . És un ió híbrid o, per la paraula alemanya “zwitter” que vol dir “híbrid”, un zwitterió.

Segurament uns dels zwitterions més coneguts són els aminoàcids. Són les peces amb les que construïm les proteïnes i tenen, com el seu nom indica, un grup amino, que pot tenir càrrega positiva, i un grup àcid, que pot mostrar càrrega negativa. Tots dos a la mateixa molècula.

L’última paraula del català ens pot sonar estranya a l’oïda, i en realitat encara tinc dubtes de com es pronuncia exactament (suiterió?, esviterió?). Però en tot cas no fa referència a una cosa que ens sigui aliena. Amb els aminoàcids fem proteïnes i amb les proteïnes fem cèl·lules, teixits i òrgans. De manera que si us mireu el cos, el que veieu és el resultat de l’assemblatge d’una quantitat fabulosa de zwitterions.

Orfebreria marciana

dimecres, 28/09/2011

dryice_mro_900.jpg L’exploració de l’espai ens ofereix una quantitat fabulosa de nous coneixements. Dades sobre l’espai, els estels, el Sol i els planetes veïns. Gràcies a les diferents missions que s’han enviat més enllà de la Terra hem aprés moltíssim sobre on som, el passat del nostre planeta i el futur de la nostra espècie. Tot això ja justifica la despesa i els esforços invertits en l’exploració espacial, però a més, també satisfà el nostre esperit explorador. Ara que la Terra ja està coneguda per tot arreu (al menys la superfície), les “terres incògnites” dels mapes es troben a l’espai.

Però a més, l’exploració de l’espai ens ofereix imatges d’una bellesa espectacular. Per això, de tan en tan val la pena donar una ullada a algunes de les perles que descobrim en els arxius que envien els satèl·lits que tenim escampats pel sistema solar.

Una de les més recents ens ha arribat de Mart. L’avantatge d’aquest planeta és que hi tenim prou ginys treballant-hi a la superfície o en òrbita i, a més, la seva atmosfera permet obtenir bones imatges. Això és important i no sempre passa. Si Tità tingués una atmosfera transparent estaríem parlant bocabadats de com és aquell satèl·lit de Saturn. Però, ai!, la superfície de Tità s’amaga sota denses capes de núvols i només obtenim dades de radar o altres tècniques que, per molt interessants que resultin, no tenen aquella bellesa visual que ens captiva.

La imatge de Mart ens mostra una superfície blanca plena d’estructures arrodonides de color daurat (i de composició desconeguda). El contrast entre el blanc i el daurat i les formes suaus de la part de la superfície que treu el nas entre el gel sembla sortit d’un taller d’orfebreria. A més, és un plaer mirar en detall la imatge en el format a gran resolució, que permet visualitzar els rebrecs del gel i les ondulacions que s’intueixen sota la capa blanca. Per fer-nos una idea de les dimensions, l’estructura més o menys circular del mig fa uns seixanta metres de diàmetre.

El costum ens fa pensar en la neu, però si caminéssim per allà ho passaríem malament. No és gel d’aigua sinó gel sec, és a dir neu carbònica o CO2 sòlid. Una de les característiques de Mart és que la seva tènue atmosfera conté molt CO2. Si a la Terra en tenim un minúscul 0,039%, l’atmosfera de Mart és feta en un 95 % de CO2. Només Venus pot competir amb Mart en quantitat de CO2, però com que Venus està molt més a prop del Sol, tot aquell CO2 genera un efecte hivernacle brutal, cosa que no passa al gèlid Mart.

En realitat, a l’equador marcià i durant l’estiu, la temperatura pot ser tolerable, al voltant dels 20 °C positius. Però a l’hivern els pols arriben als 130 °C sota zero  i això ja és molt fred. Per això, el CO2 de l’atmosfera pot congelar-se i dipositar-se en forma de grans casquets polars. Potser a sota s’hi amagui gel d’aigua. Hi ha dades prometedores, però per descomptat que de gel carbònic n’hi ha molt.

Fins i tot més del que es pensava. Aquest any es va descobrir una zona que contenia un dipòsit immens de gel carbònic al pol sud de Mart. Ara podem pensar que la meitat del CO2 marcià es troba a l’atmosfera, mentre que l’altra meitat resta congelat a la superfície. A mida que passen les estacions aquest gel sublima o es congela (mai es troba en estat líquid), però això només ho fa una petita fracció del total. Si per algun motiu tot el gel sec que hi ha als pols s’alliberés a l’atmosfera segurament modificaria prou el clima marcià. A més de augmentar la pressió atmosfèrica, canviaria la densitat de l’aire i tot es destarotaria notablement.

De moment, però, el gel segueix oferint-nos imatges relaxants que són un regal per la imaginació i un plaer per la vista.

Quina enveja d’aquells que, potser un dia podran caminar per allà!

El dia del deute ecològic. (no n’aprenem de les crisis)

dimarts , 27/09/2011

sobreexplotacio.jpg Una de les coses més emprenyadores de la  crisi que estem vivint és que era la crònica d’una crisi anunciada. No se quantes vegades vaig sentir la frase “el preu dels pisos està pels núvols i això un dia petarà”. Era evident que les coses no poden seguir un ritme ascendent “sempre” , però malgrat que tothom ho entenia, ningú feia cas d’aquesta percepció. Els uns arrossegaven als altres i al final la bombolla va petar. El vídeo que va circular sobre ”Españistán” ho explicava d’una manera ben gràfica i sobretot, tenia una frase final que trobo que ho resumeix molt bé. “De cop vàrem descobrir que érem pobres i, el que és pitjor, que mai no havíem deixat de ser-ho”.

Naturalment les explicacions són més complexes, hi ha molts factors que intervenen i simplificar sempre és perillós. Però no et pots treure la percepció que simplement hem viscut per sobre de les nostres capacitats, convençuts que, al final vindria algun geni hi ho arreglaria. Sospito que no és diferent del que va passar a l’Argentina abans del corralito. I segurament, si analitzem el que passa a Grècia deu ser molt semblant.

El cas és que deu existir una regla molt simple per començar a funcionar: No pots gastar més del que pots guanyar. Puntualment te la pots saltar, però si la teva manera de viure es basa en ignorar aquesta llei, en buscar excuses per no complir-la, o en somiar que vindrà algú i et salvarà al final, doncs abans o després te la fotràs. No cal ser un geni per entendre això.

I malgrat tot, repetim aquest error una vegada i altra. De vegades conscientment i altres menys conscientment.

Tot això hi dic perquè justament avui comencem, un any més, a gastar més del que tenim. I no sembla que ningú en sigui conscient. Estem vivint una altra bombolla, que quan peti tindrà conseqüències encara més greus que l’actual. Una bombolla que sembla problema de quatre alternatius, però que és ben real. Una bombolla ecològica.

Algú ha calculat quants recursos consumim els humans anualment i ho ha comparat amb els recursos que el planeta pot regenerar anualment. De nou la mateixa regla: no pots consumir més que el que el planeta pot generar. De nou, un equilibri que sembla evident, oi? Hauríem d’haver aprés la lliçó.

Doncs avui, 27 de setembre és el dia en que hem consumit tot el que el planeta pot regenerar en un any. El dia del deute ecològic.  Benvinguts a la bombolla ecològica. A partir de demà, i fins final d’any, tot el que els humans consumim: menjar, energia, aire net, aigua potable… ja haurà de constar com a “deute ecològic”. No se sap d’on sortirà perquè el planeta Terra no ho pot produir. Des de demà ja estarem vivint per sobre de les nostres possibilitats. Simplement gastem el 135% del que el planeta produeix. Cada país és diferent, però el global surt molt deficitari. I els deutes, tard o d’hora, cal pagar-los.

Aquesta és una dada de la que normalment no en som conscients. I quan ho fas notar, sorgeixen les mateixes excuses que en el cas de la bombolla econòmica.

“Si altres (països) viuen tant bé, ens hi hem d’apuntar tots”.

“Les millores (científiques) aconseguiran avenços que, al final, ho arreglaran tot”.

“Això petarà, però no faré res per evitar-ho ja que ningú (cap país) fa res”.

“M’hipoteco per viure bé ara, i en el futur ja ho pagarà algú altre”.

“Això són informacions de quatre que no hi entenen o que tenen interès en que la nostra manera de viure se’n vagi en orris”.

De notícies inquietants no en falten. Hi ha països on prop del 90% de l’aigua que tenen està contaminada i no es pot fer servir. La desforestació creix a un ritme molt superior al que la vegetació pot refer. Les zones pesqueres es van esgotant i cal anar a buscar peix a indrets cada vegada més llunyans i més pobres.

Però malgrat tot, seguim fent veure que no passa res. De fet, la idea que tenim en general de sortir de la crisi és poder tornar a consumir com desesperats, per poder fer créixer encara més de pressa l’altra crisi.

I quan haurem exhaurit un planeta, no hi haurà fons de rescat que valgui!

Els neutrins i la velocitat de la llum

dilluns, 26/09/2011

light_speed.jpg La primera notícia va ser una piulada al twitter. Deia “Detectades partícules movent-se més ràpid que la llum: CERN”, i l’enllaç a la nota de l’agencia Reuters. I de cop tots vam començar a sentir parlar de neutrins, relativitat, acceleradors, i de la muntanya del Gran Sasso. Però el cas és que la notícia és prou important com per demanar atenció. No sempre es viu el moment en que una teoria científica tan sòlida com la relativitat trontolla d’aquesta manera.

El tema és important perquè fins on sabem, d’acord amb la teoria de la relativitat i també d’acord amb els centenars de milers d’experiments i mesures fetes durant quasi un segle, no hi ha res que pugi anar més de pressa que la llum en el buit. La velocitat de la llum es considera una de les constants universals bàsiques. Si això no fos cert, caldria refer molts conceptes i teories de la física.

El responsables de tot són uns de neutrins generats pel “Super protó sincrotró” o SPS, un accelerador de partícules del CERN, que funciona des de l’any 1981 i que ara també es fa servir entre altres coses com a part del gran accelerador LHC. En aquest experiment volien estudiar unes propietats molt curioses dels neutrins, que canvien les seves característiques a mida que es desplacen. Els neutrins són unes de les partícules més difícils d’estudiar ja que gairebé no reaccionen amb res. Per exemple, el Sol n’està generant constantment i els que arriben a la Terra passen a través del planeta com si fos transparent.

Com que la matèria gairebé no els fa res, podien enviar feixos de neutrins des de el CERN fins un detector de neutrins que hi ha a Itàlia, sota la muntanya del Gran Sasso i que s’anomena OPERA. No és casualitat que estigui sota una muntanya. Per detectar neutrins cal moltíssima sensibilitat i paciència. Si el detector estigués a la superfície detectaria tota mena de radiacions i partícules provinents de l’espai. Posant-lo sota una muntanya, tot aquest soroll queda tapat i només hi arriben els neutrins.

Per això, el feix de neutrins que generaven al CERN els podien enviar en línia recta cap el detector italià passant per dins del planeta. La distància en línia recta entre les dues instal·lacions és de 730 km i l’error en la distància és de menys de 20 centímetres. El problema va saltar quan van analitzar les dades i van trobar que els neutrins arribaven una mica abans de l’esperat. Havien de trigar 2.4 mil·lèsimes de segon a fer el camí, però de fet trigaven 60 nanosegons (60 milmilonèssimes parts de segon) menys. Aquesta diferència indica que anaven més de pressa que la llum. I això no s’ho esperava ningú.

Naturalment van repetir la mesura. De fet porten tres anys amb això i han enviat 16.000 feixos de neutrins per tal de tenir prou dades com per comprovar i fer estadístiques fiables. Però sembla que els neutrins s’entesten a ignorar que no poden anar tant de pressa.

En aquests casos el primer que penses és que hi ha un error en algun lloc, en algun càlcul o en algun aparell. Els físics han anat buscant les causes possibles d’error, però el cas és que per ara no les han trobat. De  manera que han fet el que toca. Anunciar-ho i mostrar totes les dades per veure si algú descobreix l’error o l’explicació. Si teniu ganes d’entretenir-vos mirant l’article que han preparat el teniu aquí. Ja no parlen de les oscil·lacions dels neutrins sinó de com resoldre el trencaclosques de la velocitat. Tots els errors possibles que han descartat i les comprovacions que han fet. És notable la frase del final en la que afirmen que “deliberadament no intentem fer cap interpretació teòrica dels resultats”.

És a dir. Abans de creure-ho i interpretar-ho, això ho hem de mirar del dret i del revés. A més, amb aquestes dades altres equips hauran de fer experiments semblants per veure si surt el mateix. Si no detecten l’anomalia, suggerirà que hi ha algun error a l’experiment. Només si altres equips ho confirmen, caldrà tornar a agafar paper i llapis per bastir noves teories. De manera que els titulars anunciant la fi de la teoria de la relativitat, probablement han pecat de massa precipitats. Caldrà tenir una mica de paciència abans d’enterrar el llegat d’Einstein. No recorden que “la paciència és la mare de la ciència”?

Quan es mira les opinions de la comunitat científica es detecta la impressió que probablement hi ha un error en algun lloc. Però també que l’equip del CERN ha fet una bona feina buscant l’error i que el treball és sòlid. Podem dir que tenen el cor dividit entre l’escepticisme i l’excitació. Escepticisme perquè, com es diu moltes vegades, “afirmacions extraordinàries requereixen proves extraordinàries”. No tirarem a les escombraries la relativitat només per un únic experiment. Però excitació perquè si es confirmés s’obriria un nou futur per la física i la manera com entenem l’Univers.

La veritat és que si hagués de jugar-hi diners, jo apostaria per l’error experimental. Hem detectat neutrins provinents d’estrelles llunyanes i sempre han anat a la velocitat correcta. Però és un plaer veure com funciona el mètode científic: posant a proba una vegada i altre les teories acceptades.