Algunas curiosidades de los Nobel

A raíz de la entrega de los premios Nobel de este año y en relación a mis artículos anteriores, ahí van algunos datos acerca de los premios que conciernen a Física, Química y Medicina:

De los ganadores, 537 fueron hombres y sólo 15 mujeres, algo que no deja en muy buen lugar a la academia sueca a mi parecer.

27  premios han ganado investigadores de Harvard, más que ninguna otra Universidad.

4 miembros de la familia Curie han ganado premios Nobel. Sin duda la familia más laureada.

25 años tenía el ganador más joven, Lawrence Bragg, que compartió el premio con su padre.

103 años la edad de la laureada más anciana, Rita Levi-Montalcini, en 1986.

148 ganadores lo han hecho de manera individual, 82 en parejas y 80 han sido grupos de 3 investigadores.

En la evolución de los premios se observa claramente un desplazamiento de Europa a Estados Unidos. Los paises mas galardonados son: USA, Reino Unido, Alemani, Francia, Suiza, Suecia, Rusia, Japón, Paises Bajos y Dinamarca.

La relevancia de los Nobel II

Siguiendo con los premios Nobel cito unas palabras de un profesor de Física teórica de la universidad Autónoma de Madrid: «Este verano he tenido la suerte de asistir en Lindau a una reunión con unos 30 nóbeles de física, donde se respiraba ese sentimiento de humildad. Es posible que no todos los galardonados estuvieran de acuerdo con la importancia de algunos de los descubrimientos más recientes e incluso que sostuvieran posturas diferentes sobre estos pero no por ello dejarán de respetarse mutuamente y debatirán como caballeros, aunque sea con pasión y convicción. Pensemos en las discusiones de Martinus Veltman y David Gross acerca de la realidad del bosón de Higgs, o en los debates  de Schimdt y Smoot sobre el origen del universo. Aunque estos expertos posean visiones distintas, no dejan de escuchar a sus colegas ni de intentar convencerlos con sus argumentos. En definitiva, no dejan de hacer ciencia».

Precisamente por su relevancia, los Nobel quizá deberían revisar algunos de sus principios, poco acordes con la ciencia actual. El de la paz se ha concedido 18 veces a organizaciones internacionales no gubernamentales como Cruz Roja o la ONU. Por qué no otorgar los más fundamentales también a instituciones o colaboraciones, más que a un máximo de 3 individuos como marcan las normas actuales? En muchos casos sería probablemente más justo. Pensemos en la posible concesión del Nobel de física de 2012 por el descubrimiento del bosón de Higgs, un hito histórico que ha sido posible gracias a los miles de personas que han participado en las colaboraciones ATLAS y CMS del CERN.

Asimismo, entre los premios Nobel se echan en falta algunas disciplinas, como las matemáticas  o la biología. Por qué no se actualiza y se extiende la lista a estas áreas científicas? Este debate se ha venido planteando periódicamente. Pero el comité organizador se muestra reacio a aumentar el número de premios; considera que ya se tiene en cuenta esa diversificación en la asignación actual. Sin embargo, no es muy factible el reconocimiento actual en áreas bien diferenciadas como la biología, paleontología, así como la topología, geometría… Todas ellas han generado un enorme progreso en sus respectivas disciplinas y, sin embargo, no tienen las mismas posibilidades  de ser reconocidas con el Nobel al carecer de un galardón asociado. Un debate sobre el futuro de los Nobel sería un sano ejercicio, que queda pendiente en la sociedad, y que en algún momento tendrá que ser analizado por el comité evaluador de los premios.

La relevancia de los Nobel

Este afamado premio es el de mayor prestigio en el entorno intelectual. Además tiene un reconocimiento social y una visibilidad que dificílmente pueden ser comparados con los de ningún otro premio. Pero, qué representan para la sociedad? Por qué son tan importantes?

En una época en la que se están perdiendo gradualmente una serie de valores fundamentalmente humanísticos de convivencia y generosidad, los premios Nobel representan un último bastión. Buscamos en ellos una referencia, no solo de excelencia, sino también de honestidad entusiasmo y entrega por unos ideales, que inspira tanto  a profanos como a profesionales. De hecho, la mayoría de los galardonados eran ya reconocidos entre sus pares como individuos singulares, mucho antes de que fueran premiados.  Y, después de serlo, no han dejado de comportarse como personas con enormes cualidades humanas. Tras recibir el premio, muchos de ellos han dedicado el resto de su vida a transmitir esa esencia personal que les hace ser tan especiales.

De todos los premios Nobel, los de ciencias poseen un carácter más fundamental. Hay un grado de verdad asociad a ellos de la que carecen los de la paz y la literatura. Y sin embargo, todos ayudan a construir lo que podríamos llamar «la gran humanidad». Sus descubrimientos no solo generan progreso y permiten a la sociedad desarrollarse sino que también nos ayudan a comprendernos a nosotros mismos. Los conocimientos profundos sobre las leyes y los mecanismos que gobiernan la naturaleza pueden carecer de aplicación inmediata, pero nos hacen ser más conscientes de nuestro entorno y de nuestro lugar en el universo; nos ayudan a ser más modestos. Como decía Blaise Pascal: «la verdadera grandeza del hombre está en darse cuenta de su propia pequeñez». Los premios Nobel son, de hecho, los campeones de esa búsqueda de la verdad que nos hace humanos.

El origen de la cinta adhesiva

En 1930, un nuevo y mejorado papel fino llamado celofán, un polímero transparente de celulosa cautivaba a las compañías empaquetadoras de alimentos. Los envoltorios de celofán mantenían frescos los alimentos y, sin embargo, permitían que el comprador viera el contenido. Pero la hermeticidad de los empaques de celofán fue un problema hasta que la 3M Company inventó y patentó la cinta Scotch, un nombre que los estadounidenses emplean para todas las cintas adhesivas de celofán. En Europa se introdujo 7 años después el sellotape, un producto análogo, con el mismo uso genérico del nombre. En España se comercializa hace años la cinta Cel.lo y celo tiene ya entrada en el diccionario.

Los ingenieros califican de adhesivo sensible a la presión a la cola que se emplea en la cinta Scotch. No se pega formando enlaces químicos con el material sobre el que se coloca. En vez de ello la presión aplicada fuerza a la cola a penetrar en las más minúsculas irregularidades de la superficie del material. Una vez allí se resiste a retroceder con lo que la cinta se mantiene adherida a su posición inicial. La cola debe ser medio líquida y medio sólida lo bastante fluida para esparramarse bajo presión y lo bastante viscosa para resistirse al flujo.

Pero la cinta adhesiva ha captado también la atención de los físicos. Unos investigadores observaron que al desenrrollar una cinta en una cámara de vacío se liberaban rayos X los cuales emplearon para formar imágenes de los huesos de sus dedos como demostración. Este hallazgo podría dar lugar a máquinas radiográficas baratas y portátiles. El desenrrollado crea cargas electrostáticas, y los electrones que saltan desde la cinta al rollo producen esos rayos X. En presencia de aire, los electrones son mucho más lentos y no producen rayos X.

Sistemas de almacenamiento energético

El cambio de modelo energético puede considerarse una realidad en marcha. Cabe esperar que gran parte del suministro eléctrico del futuro proceda de fuentes renovables, ya se trate del viento el agua o la irradiación directa del sol. Sin embargo, el rendimiento de estas formas de generación de electricidad, queda a merced de las variaciones meteorológicas, motivo por el que presenta grandes oscilaciones temporales. Por tanto, en el futuro habremos de apostar por sistemas de almacenamiento que nos permitan acumular los excedentes obtenidos durante los picos de producción a fin de suministrar esa energía a la red cuando no sople el viento no corra el agua o no brille el sol.

El problema del almacenamiento apenas se había planteado hasta ahora debido a que el petróleo el gas natural o el carbón no solo son combustibles de muy elevado rendimiento, sino también excelentes reservas energéticas. El poder calorífico del gas natural o diesel asciende a entre 10 y 14 kilovatios hora por kilogramo frente a los 0.2 que almacena una batería de iones de litio. La mayoría de las fuentes renovables de energía sin embargo proporcionan energía eléctrica pero ningún compuesto químico  que haga las veces de almacén. Los rotores eólicos y las turbinas hidráulicas accionan generadores eléctricos; las placas fotovoltaicas crean una diferencia de potencial que permite establecer una corriente, y las centrales termosolares calientan un medio a altas temperaturas que, después, se emplea para propulsar una turbina. Dadas las dificultades para almacenar energía, el constante aumento de la proporción de renovables en la mezcla de generación eléctrica plantea un desafío de enormes proporciones, pues producción y demanda deben hallarse siempre en equilibrio a fin de evitar daños en la red.

Como ejemplo consideremos la cantidad de electricidad que los aerogeneradores alemanes suministraron en Abril de 2011 ala compañía 50 Hertz: en el espacio de unos días la potencia llegó a oscilar hasta en 8 gigavatios, el equivalente a la potencia nominal de 6 centrales nucleares de gran tamaño. En varias ocasiones el exceso en la producción eólica ha llegado a provocar que el precio de la electricidad alcance valores negativos puesto que otras centrales no pudieron desconectarse a tiempo para compensar el pico en la generación.

Tales oscilaciones deberían poder amortiguarse con un sistema de almacenamiento adecuado. No obstante, para operar con eficacia dicho sistema habría de satisfacer un abanico de requisitos muy amplio. Por un lado, los picos de corta duración no suelen prologarse más de unos días. En un país como Alemania, podría hacérseles frente con una capacacidad de almacenamiento de algunos cientos de gigavatios hora.

Sin embargo, la mayor parte de las zonas del mundo se enfrentan también a grandes variaciones estacionales; debido al uso de la calefacción, el consumo eléctrico en Alemania aumenta en invierno en torno al 10%, lo que obliga al país a quemar más del doble de gas natural  que en verano. En cambio, en USA ocurre a la inversa: como consecuencia del uso generalizado del aire acondicionado la demanda energética durante el estío supera en un 20% a la de los meses de invierno.

Y a mi de que me sirve el boson de Higgs??

El pasado 4 de Julio, los físicos del CERN, el laboratorio europeo de física de partículas, anunciaron el descubrimiento de una nueva partícula. Esta parece seguir el guion de lo que para ellos es el modelo, o teoría, estándar y bien podría ser el bosón de Higgs: una perturbación del campo de Higgs o, de forma profana, el éter del siglo XXI que inunda lo que llamamos vacío. Es un momento histórico para la física de partículas en especial y para el conocimiento humano en general, ya que, tanto si se trata del Higgs como de cualquier otro bosón, la observación corresponde a un nuevo tipo de partícula o, incluso, de materia. Constituye, además, el último requerimiento del modelo estándar que reproduciría, aunque sin explicarlos, casi todos los fenómenos que ocurren alrededor de las partículas elementales. Más allá de este bosón  hay solo conjeturas, más o menos elegantes y, por supuesto, todas las sorpresas que la naturaleza nos depara. Más acá, siempre nos queda preguntarnos si algún día podremos contestar como lo hizo Faraday al político que le preguntaba para qué servía la electricidad: «Sir, un día usted podrá gravarla con impuestos».

No creo que esa sea la respuesta que podamos dar hoy respecto a la utilidad de este avance científico. Pero tampoco podemos olvidar los casi 50 años que ha costado dar con la esquiva partícula. De esos 50, casi 30 se han dedicado a diseñar, desarrollar y construir el LHC y los grandes detectores que, operados por más de 5000 científicos, han hecho posible el descubrimiento. Es en esta estela tecnológica que deja tras de sí medio siglo de investigación básica donde podemos hallar la respuesta al «para qué sirve?«, sin olvidar la satisfacción que produce resolver los misterios del universo y saber que la humanidad, pese a todo, ha dado otro paso hacia adelante.

Uno de los campos que más puede beneficiarse de la estela del Higgs es el de la medicina nuclear. Sin sostener que la física nuclear y de partículas se halla detrás de los grandes avances en medicina nuclear, hay que reconocer que estas disciplinas han estado siempre muy ligadas. Sobre todo desde que,con los primeros aceleradores de partículas, empezaron a crearse los radioisótopos artificiales que se han venido empleando a modo de terapia y que, además, se hallan en la base de la obtención de los radiotrazadores, o radiofármacos. Estas sustancias constituyen la piedra angular de la obtención de imágenes para el diagnóstico oncológico. Se adhieren a regiones del cuerpo humano donde se llevan a cabo determinadas funciones metabólicas. Marcadas con un isótopo radioactivo que emite partículas, pueden emplearse para señalar las zonas del organismo afectadas por un tumor. Solo tenemos que ser capaces de detectar las partículas emitidas. Es precisamente eso, la detección de partículas, lo que se ha estado desarrollando, en la frontera de varias técnicas, durante la construcción de los detectores del LHC. Este conocimiento generado facilitará el diseño de detectores que permitan reconstruir imágenes con gran resolución  y en tiempo real. El propósito es que estas imágenes de gran calidad puedan obtenerse incluso en presencia de campos magnéticos muy intensos; ello permitirá simultanear la imagen metabólica con la estructural y, por tanto, combinar estos métodos con resonancias magnéticas o TAC en tiempo real.

También cabe destacar los avances en radioterapia. La radiación ionizante constituye una de las armas disponibles para combatir el cáncer. Destruye el ADN de las células cancerígenas, especialmente sensibles a estos ataques, pero también daña, aunque en menor medida, las células normales. Se buscan, por tanto, otros métodos que no dañen las células que rodean los tumores tratados. Una de estas alternativas consiste en usar haces de hadrones, en concreto, de iones de átomos como el de carbono o hidrógeno. Nos referimos a la hadronterapia. Estas partículas poseen una masa muy superior a la de los electrones o fotones que emplea la radioterapia tradicional. Y ofrecen una clara ventaja: depositan su energía de forma muy localizada, sin apeñas dañar las zonas circundantes, ni siquiera las que atraviesan antes de liberar su efecto. El CERN coordina una red europea de investigación sobre la hadronterapia que desarrolla los aceleradores proveedores de la radiación terapeútica, los bancos de tratamiento y las técnicas que permiten monitorizar el proceso en tiempo real, para asegurar que las partículas del haz depositan su energía en donde deben y no en otro sitio.

Si la world wide web (www) nació en el CERN (1989 TIm Berners Lee, premio Nobel de Física) como consecuencia de la búsqueda de otro bosón, el Z, me gustaría pensar que la estela tecnológica que deja tras de sí el descubrimiento del nuevo bosón nos traerá, con paciencia, nuevas sorpresas y aplicaciones.