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- 2025-05-16 20:56 |
- Cero+Infinito
- Comunicación DF -
Mientras atraviesa el tramo final de su doctorado el físico Pablo Poggi publicó en la Revista Europhysics Letters (EPL) los resultados de su investigación: “¿Cómo se ve afectada la no Markovianidad cuando intentamos controlar el sistema externamente ?”, es la pregunta que dispara su trabajo. El artículo que escribió junto a Fernando Lombardo y Diego Wisniacki fue elegido por el editor como lo más recomendado de la edición (Editor’s Choice). Los investigadores pertenecen al Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA), dependiente de UBA-CONICET y al Departamento de Física - FCEyN - UBA.
“En las últimas décadas se ha generado una gran expectativa alrededor del potencial desarrollo de las tecnologías cuánticas. Sabemos que los sistemas microscópicos, que obedecen las leyes de la mecánica cuántica, podrían ser usados para realizar diversas tareas de una manera mucho más eficiente, si se los compara con sus análogos clásicos”, contextualiza Poggi.
Uno de los desafíos para lograr este objetivo es mantener a los sistemas cuánticos suficientemente aislados del entorno para que no pierdan coherencia. Es decir, la posibilidad de encontrarse en superposiciones de estados clásicos.
La investigación busca conocer si es posible lograr un mayor grado de control sobre un sistema abierto que, irreversiblemente, pierde coherencia si se lo pone en contacto con un entorno especial. El investigador focaliza en aquellos contextos donde la coherencia del sistema puede recuperarse por un entorno particular conocido como no Markoviano. Son situaciones singulares, como las que suceden a muy bajas temperaturas por ejemplo, donde el desorden es menor.
“Si uno prepara el sistema cuántico con el que desea trabajar como una combinación coherente de estados clásicos, éste pierde la coherencia pero si se diseña un entorno especial, puede recuperarla”, aclara el investigador y explica que “sucede que por ser éste un entorno más ordenado posee memoria. Y, por lo tanto, la posibilidad de recuperar la coherencia momentáneamente”.
“Dentro de los resultados que obtuvimos, encontramos que cuando controlamos al sistema usando campos externos, es posible acentuar estos efectos no Markovianos, que se hacen más pronunciados en comparación a la evolución libre del sistema. Hallamos también que esta mejora se da cuando el sistema interactúa débilmente con el entorno, pero no tanto cuando la interacción es fuerte”, concluye Poggi.
Actualmente, los investigadores trabajan sobre las consecuencias específicas de diseñar un sistema de estas características, y si es posible lograr procesos controlados más eficientes.
Driving-induced amplification of non-Markovianity in open quantum systems evolution
DOI: https://doi.org/10.1209/0295-5075/118/20005
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“Soy abuelo y viví una situación que tal vez le sucede a muchos, cuando llegó el momento de que mis nietos reciban las vacunas aparecieron ciertas dudas en la familia. Cotidianamente escuchamos discursos que aseguran la peligrosidad de las vacunas así que, en el marco de esta investigación, buscamos saber qué puede ocurrir si se abandona el consenso sobre la inmunización pública”, dice Claudio Dorso, Investigador principal del CONICET y profesor titular del Departamento de Física en Exactas, UBA.
Junto con Pablo Balenzuela, Investigador independiente de UBA-CONICET en el Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA) y Andrés Medus, ex becario doctoral del DF, los investigadores publicaron un trabajo en la revista Physica. En la investigación se explora, mediante simulaciones numéricas, posibles escenarios de brotes epidémicos por la influencia de personas que rechazan las vacunas.
Dorso señala que este es el primer trabajo de una línea de investigación a desarrollarse durante varios años: “La idea es poder ser cada vez más cuantitativos con los resultados. En nuestro trabajo mostramos como la hipótesis de formación de al menos un cluster, aunque minoritario, puede dar lugar al rebrote de enfermedades que considerábamos controladas”.
Los autores trabajan focalizados en la vacuna del sarampión y la forma de propagación que alcanza ese tipo de virus. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), esta enfermedad es una de las principales causas de muerte entre los niños pequeños, a pesar de que hay una vacuna segura y eficaz para prevenirla. En el año 2015 hubo más de 130 mil muertes por sarampión en todo el mundo, es decir, cerca de 367 por día o 15 por hora.
“Nuestra hipótesis es que vivimos con la sensación de estar a salvo de las epidemias, porque muchas enfermedades se han erradicado y ya no las padecemos. Por otro lado, nos encontramos con la idea de que es una decisión individual, de tipo privada y la verdad es que no, porque no vacunar a los niños tiene consecuencias para el resto de la humanidad”, afirma Balenzuela y caracteriza la situación como un problema de tipo complejo, donde el comportamiento colectivo no se puede predecir a partir de comportamientos individuales. “Eso hace que las interacciones sean no lineales y, por lo tanto, no se puede inducir el comportamiento del todo a partir del de las partes», resume el investigador.
El modelo
Los autores basan su trabajo en un modelo que permite simplificar un panorama de alta complejidad. La reducción de agentes -personas, grupos y Estado-, así como la polarización de opiniones y decisiones, permite evaluar si la hipótesis principal es relevante o no. Con el tiempo, los sistemas numéricos pueden profundizarse, sumar características, y así obtener escenarios en una multiplicidad de contextos.
“La OMS afirma que la inmunidad se alcanza cuando el 95 por ciento de la población está vacunado; se considera que quienes no recibieron inoculación son casos aislados, que no pueden provocar un rebrote de la enfermedad. En nuestro trabajo tomamos ese cinco por ciento restante para plantear esta hipótesis: cómo esta minoría podría provocar un rebrote de enfermedades virósicas altamente contagiosas -como el sarampión- si se mantiene unida”, sintetiza Dorso.
Balenzuela explica que la formulación del modelo se realiza sobre una red diversa, donde hay dos tipos de relaciones entre humanos: físicas y virtuales. Es decir, el modelo contempla vínculos de cercanía que permiten el contagio de la enfermedad, y relaciones a distancia que representan intercambio de información: “asume que hay sujetos anti-vacunas y que por afinidad cultural con otros, forman grupos y así transmiten opinión hacia conjuntos poblacionales más grandes”.
Según se desarrolla en el paper, el esquema teórico está basado en el modelo de Axelrod, donde la dinámica de interacción cultural se basa en dos premisas: por un lado, la probabilidad de interacción entre individuos es proporcional al número de atributos culturales que comparten; y por otro, la interacción aumenta la similitud cultural entre individuos.
“Hicimos un modelo de agentes, donde cada uno tiene algunas características, en este caso representado por un vector cultural. Una de esas particularidades es si está a favor de la vacunación o no; otras son la elección política, la situación económica, la religión, el club del que es hincha, etc. Es decir, el modelo asume que dos personas tienen más posibilidad de interactuar si son parecidas culturalmente entre sí, y además que a partir de la interacción las similitudes se refuercen. Como consecuencia, se van a formar clusters, grupos que están en contra de la vacunación y no permanecen aislados”, explica Balenzuela.
El trabajo contempla diferentes interacciones entre agentes: a nivel real la proximidad física les permite intercambiar opiniones, pero también generar contagios; por otro lado, las interacciones virtuales a través de medios y redes sociales sólo influencian las opiniones. Por último, se incluye el efecto de los grupos que rechazan las vacunas rotundamente y la acción del estado mediante campañas de vacunación, como fuerza opuesta.
Claudio O. Dorso, Andrés Medus, Pablo Balenzuela, "Vaccination and public trust: A model for the dissemination of vaccination behaviour with external intervention" Physica A 482 (2017) 433–443.
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Desde que era estudiante Román Scoccimarro indagaba sobre temas de cosmología cuántica y del Universo temprano. Se licenció en el Departamento de Física y en 1992 partió a Chicago a hacer su doctorado. Ese mismo año el satélite COBE descubrió que había fluctuaciones en la radiación cósmica de fondo en distintas direcciones del universo. “Ese hecho hizo que el tema se vuelva mucho más interesante, por lo que decidí volcarme a algo que tenga contacto con las observaciones, no tan teórico”, reconoce el investigador.
Junto a Cora Dvorkin disertan para la comunidad del DF sobre la actualidad de la cosmología en un curso de dos etapas dentro del Programa de Profesores Visitantes. La primera, sobre la formación de estructuras, finalizó la semana pasada y fue dictada por Scoccimarro como profesor invitado. La segunda - impartida por Dvorkin- será sobre la radiación cósmica de fondo: cómo se puede mapear la gravitación, la distribución de materia a partir de las lentes gravitatorias; nucleosíntesis y el origen de los elementos.
“Armamos este curso, que es intensivo, pero abarca varios temas. La mayoría de lo que expliqué en el pizarrón puede ser entendido por un alumno de licenciatura, pero en la plataforma virtual del curso hay información técnica para quienes están haciendo el doctorado”, resume Scoccimarro.
La distribución de galaxias - y las distintas maneras de observarlas- permite obtener información sobre el Universo temprano. Es decir, “cómo se formaron esos sistemas de estrellas, cuál es la ley de gravedad que acumuló a todas estas galaxias, si es consistente con la relatividad general o no”. El investigador explica en qué está trabajando hoy en la New York University: “Hay información hoy en día que nos permite saber cómo fue ese proceso inflacionario cuando el Universo tenía mucho menos de un segundo. Tratar de deducir toda esa física del Universo temprano que es la única manera de acceder a esas energías que son mucho más altas que las que podemos ver en el acelerador hoy en día. Como un detective vemos el final y tratamos de irnos atrás en el tiempo -miles de millones de años- para entender lo que vemos hoy”.
Sobre el presente inmediato del campo de conocimiento en el que trabaja, Scoccimarro afirma no hay grandes avances en cosmología pero que esperan que sí ocurran en próxima década: “en los últimos quince años no hemos visto cosas nuevas, desde 1998 que sabemos que el universo se acelera, no hemos tenido grandes avances. Pero, hay muchos experimentos nuevos que pueden encontrar cosas muy interesantes, estamos todos los investigadores pendientes de que se lleven a cabo para ver qué sale. Cuando encontremos esas respuestas vamos a tener nuevas preguntas, así es la ciencia”, dice.
Juan Martín Maldacena baja por las escaleras de un auditorio casi lleno, viene al DF a dar una charla sobre el espacio-tiempo y la mecánica cuántica para estudiantes y graduados de física. Durante una hora y media va a explicar las sorpresas que el conocimiento encuentra en sus fronteras, luego un avión lo llevará de regreso a Princeton: “me gusta estar acá, yo también tomé clases en este lugar”, dice.
Veinte años después de su famosa Conjetura, Maldacena sigue buscando dentro de los agujeros negros, que según lanzó entre risas pueden ser rojos o blancos. “¿Qué pasaría si Romeo y Julieta sortearan los obstáculos de su relación a través de un micro agujero de gusano?”, preguntó al público mientras corrían slides de personas y corazones interactuando bajo los efectos cuánticos en el interior de un agujero negro.
En su exposición Maldacena habló sobre tendencia actuales en el estudio de la física cuántica en el espacio tiempo y terminó con interrogantes para el futuro de la cosmología, aspectos de la Conjetura que aún necesitan interpretarse para acercarnos a la ansiada “Teoría del todo”.
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El físico e investigador Juan Pablo Paz presentó su libro de divulgación La física cuántica: todo sobre la teoría capaz de explicar por qué los gatos pueden estar vivos y muertos a la vez. Lo acompañaron sus colegas del DF Guillermo Dussel y Andrea Bragas, y dos apasionados comunicadores de la ciencia como Nora Bär y Adrián Paenza.
“Leer el libro es como hablar con un amigo que sabe mucho, al que podemos preguntarle y nos va a contestar con mucha piedad. Juan Pablo habla de física cuántica con claridad y humor, pero además con mucha valentía porque él dice lo que se sabe y lo que no se sabe aún. Construye un universo consistente que nos permite atisbar el gran cuadro, aunque no lleguemos a conocer con precisión el aspecto matemático de la teoría. Nos permite entender y relacionar el funcionamiento del mundo atómico de manera muy amable”, dice la periodista científica Nora Bär.
Ante un auditorio habituado a la mecánica cuántica y a sus contra intuitivos argumentos, el autor confesó que tardó tres años en escribir el libro y que tuvo momentos de amor y de odio con el texto hasta sentir que llegaba a un resultado agradable. “La historia de la física cuántica está entrelazada con el estudio de la estructura de la materia y así comienza mi libro. Fue muy entretenido para mí volver a leer a gigantes como Einstein, Planck, Bohr y tantos otros”, dice el investigador del Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA), dependiente de UBA-CONICET.
Una lectura atenta compartió el profesor consulto del Departamento de Física Guillermo “Willy” Dussel cuando repasó los capítulos del libro. Desde “partondas y ondículas”, la ingeniosa conceptualización para contar el comportamiento dual de los objetos que componen el universo; hasta la pregunta que transmite el autor sobre qué pasó en Copenhague entre Bohr y Heisenberg. Con datos poco conocidos, el autor narra algunos aspectos de la bomba atómica como complejo tecnológico, pero sobre todo, una historia protagonizada por seres humanos.
“Creo que la visión que la mecánica cuántica nos provee acerca del mundo merece ser discutida en términos básicos y fundamentales. Me interesó hablar de algunos temas como el indeterminismo y el origen del azar porque es intrínseco a la naturaleza, de tal modo que el mismo experimento puede dar resultados diferentes. Podemos medir muchas propiedades de un objeto pero la física cuántica nos avisa que no podremos conocerlas todas al mismo tiempo. No es que no somos capaces de construir un aparato suficientemente preciso sino que es un principio fundamental de la naturaleza. Son situaciones muy difíciles de reconciliar con el sentido común, experiencias muy distintas”, sintetiza Paz.
Sobre los gurúes cuánticos
“Pero este libro no es solo de física cuántica, cuenta qué hacen los investigadores, se permite la emoción, se sorprende cuando hay imprevistos, cuando algo va en contra de lo que se pensaba. Además, en mi caso, me resulta muy clarificador en lo que hace a la comunicación de la ciencia”, dice la periodista y lee palabra textuales de Paz en el epílogo de su libro: “No puedo dejar de mencionar la molestia que me causa encontrarme con abusos de la cuántica que me parecen, básicamente, chantadas”.
Cuando los oyentes tuvieron la oportunidad de preguntarle al especialista por qué la teoría cuántica se utiliza en discursos místicos, Paz sugirió que no sólo ocurre en física, sino en todas las disciplinas. El físico esbozó, de manera muy sencilla, las conexiones descabelladas que se dan en su campo: “Las alusiones a ideas exóticas tales como enfocar nuestra energía vital cada mañana y elegir el universo en el que queremos vivir, son simplemente parte de un manual autoayuda. También resulta ser un negocio que, por ejemplo, transformó a Goswami [físico de la India que estuvo recientemente en Argentina convocado por el Ministerio de Educación de la provincia de Buenos Aires] en el gurú de una secta mística cuántica.”.
Que la ciencia abunde
Adrián Paenza, el divulgador incansable de las matemáticas y defensor activo de la ciencia en Argentina manifestó la alegría de presentar un nuevo libro sobre física que traspasa las paredes de la academia. “Me parece que lo mejor de este libro -que forma parte de la Colección Ciencia que ladra... es el acto de sacar a la ciencia y la a universidad a la calle y, por otro lado, estimular a la gente joven. Hay que ir contra esa idea de que para venir a la Facultad hay que ser un elegido , hay que ser inteligente -cosa que nunca voy a entender qué quiere decir-, sencillamente creo que eso no está bien. No porque quiera que todo el mundo sea matemático, físico o biólogo pero sí que por lo menos esas opciones entren en el menú con cierta decencia”.
En varias ocasiones el libro plantea la paradoja de la división entre ciencia básica y aplicada, una separación que el autor cuestiona con énfasis: “Seguramente al hablar de la rarezas de la física cuántica más de un burócrata podría decir que son cosas tan fundamentales que parecen inútiles. Paradojalmente, en el último capítulo hago notar que todo lo que parece exótico -aunque no lo es-, ha dado lugar en las últimas dos décadas a la segunda revolución cuántica que provoca el desarrollo de nuevas tecnologías que no solamente nos permiten manipular objetos como átomos o fotones, de a uno a la vez, sino también desarrollar tecnologías como las computadoras cuánticas, la teletransportación o los sensores ultrasensibles. Máquinas que podían ser exóticas hace quince años pero ya no”.
Tanto curiosos como iniciados podrán conocer a través de La física cuántica: todo sobre la teoría capaz de explicar … cómo la teoría de la mecánica cuántica irrumpió en el siglo XX dentro y fuera de la academia. Pero, también tendrán la oportunidad de leer por qué estamos viviendo la segunda revolución cuántica, tal como lo explica uno de los físicos más importantes del país.