Mario Alberto Castagnino (1935-2018)

Por Esteban Calzetta, Buenos Aires, 4 de Septiembre de 2018.

El Dr. Mario Castagnino falleció el 27 de Agosto de 2018 en su ciudad natal, Rosario. Se doctoró en Matemáticas en la Universidad de Roma (1965) y en Física en la Universidad de París (1974). Fue profesor de los departamentos de Matemática (1971-1987) y Física desde 1987. Fue designado Profesor Emérito de la Universidad de Buenos Aires en 2002. Fue Investigador Superior del CONICET (desde 1995) y Beca Antorchas (1990).

El impacto institucional de su trabajo ha sido enorme. Fue Director del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad Nacional del Litoral (1965-70), bajo cuya dirección se creó la Licenciatura en Física; Decano de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de Rosario (1971-72), donde fue determinante su contribución para la radicación de los primeros grupos de investigación, y Director-Organizador del Instituto de Física de Rosario (1980-87). También participó en la creación del Planetario y Observatorio de Rosario (1981). De hecho, su actividad trascendió los límites de la disciplina, ya que desde la Fundación Castagnino fue un animador de las actividades del Museo homónimo y del Museo de Arte Contemporáneo de Rosario (MACRO), que contribuyó a crear. Por estos aportes la ciudad de Rosario lo designó Ciudadano Ilustre en 2016.

Su obra también trascendió nuestras fronteras, ya que promovió los estudios en relatividad general y cosmología en toda América Latina. Fue un impulsor de los Simposios Latinoamericanos de Relatividad y Gravitación, y luego de los encuentros Gravedad Cuántica en el Cono Sur, los que ayudaron a conectar a los distintos grupos activos en la región y potenciaron así su desempeño. Participó en innumerables colaboraciones internacionales, destacándose sus intercambios con el Prof. Ilya Prigogine de la Universidad Libre de Bruselas. 

Además de ser autor de alrededor de 200 artículos científicos y ser reconocido internacionalmente como un pionero en el estudio de la teoría cuántica de campos en espacios curvos, a lo largo de su carrera el Dr. Castagnino sobresalió como formador de científicos. Dirigió Tesis Doctorales en Física, Matemáticas y Astronomía. Entre sus discípulos, tanto doctorandos como licenciandos, se encuentran ocho Profesores del Departamento de Física, tres de los cuales fueron además Directores del mismo.

Un aporte especialmente significativo en nuestro medio fue la creación y dirección del Grupo de Teorías Cuánticas Relativistas  y Gravitación, en el IAFE y el IFIR. Como señaló Juan Pablo Paz al solicitar la designación como Profesor Emérito de la UBA,

“(...) dicho grupo fue creciendo alrededor del Prof. Castagnino a partir de 1980, en momentos en los que no existía en Buenos Aires un conjunto de investigadores dedicados al estudio de la Física de Partículas y Gravitación. Con una excepcional visión de futuro y un original enfoque sobre la manera en que debe fomentarse la formación de un nuevo grupo de investigación, el Dr. Castagnino promovió en nuestro Departamento un área de la física que había estado prácticamente ausente desde los tiempos de Giambiagi y Bollini. No es posible soslayar el hecho de que varios investigadores jóvenes cuyas carreras estaban siendo arbitrariamente obstaculizadas encontraron en este grupo la oportunidad de desarrollarse y madurar profesionalmente, sin otras exigencias que la idoneidad y la pasión por la Ciencia".

Ya en este siglo, incorporó la Filosofía en el espectro de sus intereses, contribuyendo a crear el Grupo de Filosofía de las Ciencias (FCEN y Facultad de Filosofía y Letras) y siendo coautor, con Juan José Sanguineti, del libro "Tiempo y Universo" (Ed. Catálogos,  Buenos Aires, 2006).

Habiendo tenido el privilegio de trabajar con Mario por muchos años, me resulta difícil decidir qué aspecto de su personalidad me impresiona más, si la voracidad con la que se abalanzaba sobre cualquier oportunidad de aprender algo nuevo, o la generosidad con la que ponía su tiempo, sus conocimientos, su prestigio, y en oportunidades sus recursos materiales, a la disposición de quien lo pidiera, ya sea un colega, un discípulo, o un asistente a alguna de sus muchas, y excepcionales, charlas de divulgación.

Mario decía que de sus estudios cosmológicos había aprendido que, frente a la escala del Universo, si uno no se volvía humilde no había entendido nada. Mario era la manifestación concreta de esa enseñanza. Habiendo alcanzado la cúspide de la profesión, como científico y como gestor de la ciencia, nunca valoró nada tanto como la calma para seguir estudiando, y la compañía de gente joven con quienes compartir la maravilla de cada nuevo descubrimiento.

Tocar el sol

* Por Laura Morales

Finalmente, luego de varios retrasos y un despegue abortado, el 12 de agosto a las 4:33 am, hora de Buenos Aires, la NASA lanzó la primera misión que sobrevolará la corona solar –la capa más externa de su atmósfera-. Será la primera vez en la que una nave se acerca tanto al Sol. La misión recibió el nombre de Parker Solar Probe en honor al físico solar Eugene Parker. Su principal objetivo es medir in-situ las condiciones del plasma que componen la corona solar para contestar preguntas que persiguen a los solaristas desde hace más de 70 años: cuál es o son los mecanismos responsables del calentamiento coronal y cómo se genera el viento solar.

¿Por qué estudiamos el Sol?

El Sol no sólo es la fuente de luz y calor indispensables para a existencia de vida, tal como la conocemos, en nuestro planeta; sino que además produce un flujo de gases ionizados que afectan a la Tierra y al resto de los planetas y satélites del sistema solar: el viento solar. Este flujo de plasma en el que la Tierra está embebido está lejos de ser apacible, por el contrario, puede sufrir distintos tipos de perturbaciones que, finalmente, alteran el campo magnético terreste permitiendo el ingreso de partículas y energía provenientes del medio interespacial. Estas alteraciones en el campo magnético terrestre pueden producir auroras australes y boreales; afectar las órbitas y los componentes electrónicos de los satélites de los que dependemos para comunicarnos y perjudicar la salud de los astronautas que se encuentran, por ejemplo, en la estación espacial internacional.

El estudio del viento solar y otros fenónemos solares resulta pues de suma importancia en sociedades que se organizan cada vez más en torno a las comunicaciones.

¿Por qué Parker?

El proyecto de una sonda que pudiera acercarse a unos seis millones de kilómetros de la superficie solar comenzó a tomar forma en 2009 bajo el nombre de Solar Probe y recién en mayo de 2017 la NASA decidió rebautizarlo como Parker Solar Probe siendo la primera vez en la historia que la la Agencia espacial estadounidense nombra una misión en honor a un científico vivo.

Eugene Parker nació en 1927 y es, indudablemente, uno de los científicos espaciales más relevantes del siglo XX. En uno de sus primeros trabajos (Apj, 1958) acuñó el concepto de viento solar para describir el flujo de plasma atmosférico que escapa a la atracción de la gravedad solar en todas direcciones y estudió la forma espiralada que la rotación del sol imprime su propio campo magnético, efecto que conocemos comoEspiral de Parker.Su formulación fue inicialmente muy resistida en la comunidad de astrofísicos a tal punto que su artículo de 1958 Dynamics of the interplanetary gas and Magnetic Fields¹ enviado a la revista Astrophysical Journal, fue inicialmente rechazado por los dos revisores pero luego publicado gracias a la intervención de Subrahmanyan Chandrasekhar, editor de la revista.

El modelo de Parker fue confirmado en 1959 y 1962 cuando los satélites Mechta (URSS) y Mariner 2 (NASA) detectaron partículas de viento solar en el espacio². Éste resultado bastaría para bautizar a una misión en honor a Parker, sin embargo, en los treinta años posteriores a su descripción del viento solar Parker publicó más de doscientos trabajos en los que estudió problemas tan variados como la física de las tormentas geomagnéticas, la paradoja del calentamiento coronal, el dínamo solar, el campo magnético galáctico, las propiedades dinámicas de los rayos cósmicos, la inversión del campo magnético terrestre, entre otros.

Eugene Parker observa el despegue de la nave que lleva su nombre (12/8/2018). Créditos: NASA/JHUAPL

¿Por qué tan cerca del Sol?

En las últimas décadas el Sol ha sido, sin lugar a dudas, la estrella más observada y estudiada; sin embargo, casi siete décadas después de las primeras mediciones del viento solar aún persisten muchas preguntas sin respuesta; por ejemplo: ¿cuál es el origen del viento solar lento? ¿cómo se acelera?, ¿cuál es el mecanismo por el cual la corona alcanza temperaturas cercanas a los 10 millones de grados si su fotósfera es del orden de 5000 grados?, es decir por qué el sol está más caliente en la alta atmósfera que en su superficie. Pero es muy difícil responder estos interrogantes si sólo es posible medir el plasma coronal cuando éste alcanza las inmediaciones de a Tierra y ha atravesado casi 150 millones de kilómetros.

El recorrido de la nave Parker Solar Probe. http://parkersolarprobe.jhuapl.edu

La misión, durará siete años y tendrá su primer acercamiento al sol en el mes de noviembre. La nave estará protegida por un escudo diseñado especialmente, se trata de un compuesto de carbono que podrá tolerar temperaturas cercanas a los 1300 grados Celsius. La trayectoria de la nave ha sido cuidadosamente diseñada con siete sobrevuelos a Venus a lo largo de casi siete años para reducir gradualmente su órbita elíptica alrededor del Sol. De este modo la nave utilizará la gravedad de Venus para reducir su órbita cada vez más alrededor del Sol.

A nivel científico la misión se propone, rastrear y caracterizar el viento solar hasta sus orígenes. Para esto cuatro equipos trabajarán obteniendo y procesando datos experimentales: campos eléctricos y magnéticos, conteo de electrones, protones, helio ionizado y sus respectivas velocidades, densidad y temperaturas. Además, un quinto equipo que se dedicará a la elaboración de teoría y simulaciones numéricas a fin de maximizar los resultados de la misión³.

Indudablemente éste es el comienzo de una nueva era la física solar y en los próximos años obtendremos respuestas y nuevas preguntas.

Referencias

1. Parker, E. N. (1958); Astrophysical Journal, vol. 128, p.664

2. Neugebauer, M. & Snyder, C. (1966), Journal of Geophysical Research, 71 (19), 4469-4484

3. Developing the Solar Probe Plus Mission, (2016), Space Science Review, Volume 204 (1-4)

* Laura  Morales es investigadora adjunta de Conicet en el Laboratorio de fisca del plasma, Departamento de Física, Exactas, UBA.

Células bajo fuerza: estudio de mecanorespuestas en células vivas

• Novedades del DF

El grupo de Biofísica liderado por Lía Pietrasanta acaba de publicar los resultados de su investigación en Scientific Reports. Los investigadores estudian las respuestas de células mamarias ante un estímulo mecánico de estiramiento, simulando el proceso fisiológico natural. Lo novedoso es que han trabajado con células vivas, observando sus dinámicas en tiempo real a través del microscopio.

“La mayoría de las células en órganos y tejidos están sujetas constantemente a diversos estímulos externos. Nos interesa, en términos globales, el complejo proceso de  mecanotransducción que realizan las células, es decir, cómo detectan las fuerzas mecánicas, las integran y convierten en señales bioquímicas. Estudiamos particularmente las células epiteliales de glándula mamaria porque resultan un sistema modelo interesante por los cambios producidos en sus adhesiones focales ante un estímulo mecánico externo”, explica la investigadora del Instituto de Física de Buenos Aires de UBA-CONICET, Lía Pietrasanta.

Las adhesiones focales son puntos de contacto que permiten a la célula agarrarse al sustrato. Son ensamblados hechos de aglomerados de proteínas -cerca de trescientas- que posibilitan el desplazamiento a modo de gateo sobre la matriz extracelular. “Nos interesan algunos aspectos particulares de estas proteínas, conocer cómo se mueven o el grado de estiramiento a nivel molecular de un tipo particular como la vinculina; cómo cambian de manera muy rápida ante el estímulo y también qué sucede con cada proteína a través mediciones locales”, dice Catalina von Bilderling y agrega: “En particular, para la vinculina evaluamos el estado de tensión molecular que posee cuando la célula es sometida al estrés mecánico por estiramiento. De igual manera, para la proteína zixina estudiamos la asociación y disociación a la adhesión focal con la técnica FRAP”.   

La investigación se llevó a cabo con células de ratón que, típicamente, reciben estímulos de fuerzas con los cambios fisiológicos: “Cultivamos las células sobre sustratos de PDMS, una especie del film elástico transparente que permite ser estirado. Así, observamos las dinámicas que ocurren en vivo, marcamos ciertas proteínas y realizamos un seguimiento  en función del tiempo”, describe otra de las autoras, Lorena Sigaut. “La investigación fue realizada íntegramente en el laboratorio: desde el cultivo de una línea celular, todo el proceso necesario para que crezca, se reproduzca y se mantenga el cultivo durante meses, hasta la identificación de las proteínas a estudiar y su seguimiento en el microscopio. Luego la información es analizada a través de modelos”, concluye.

Scientific Reports 8,  9788 (2018) |

https://www.nature.com/articles/s41598-018-27948-3

Dime qué oyes, diamante mandarín

• Novedades del DF

El estudio de las aves permite entender los principios de control vocal, es decir, cómo es que los animales hacen para producir esos complejos comportamientos que son las vocalizaciones. Hace muchos años que el laboratorio de Sistemas Dinámicos del Departamento de Física liderado por Gabriel Mindlin estudia a la aves Oscinas como modelo de fonación. Alan Bush, becario postdoctoral del laboratorio y primer autor de un trabajo recientemente publicado en la revista PNAS, cuenta que lo interesante del modelo animal son las características que comparte con los humanos: “Ambos tienen vocalizaciones complejas, aunque los pájaros que estudiamos en este trabajo no tienen diversidad en el canto, su música es estereotipada. Sin embargo, estas aves, al igual que nosotros, aprenden de un tutor al que deben escuchar mientras crecen y en base a lo oído desarrollan el canto típico de la especie”.

La publicación da cuenta de importantes conclusiones a las que el grupo, perteneciente al Instituto de Física de Buenos Aires de UBA-CONICET, llegó luego de comparar las respuestas de los pájaros ante dos estímulos diferentes: un audio de su propio canto y, el canto sintetizado por un modelo biomecánico del aparato fonador. “Ya en el año 2013 el laboratorio había logrado síntesis lo suficientemente buenas como para que el animal las crea como propias, ya que responde de manera muy similar a como lo hace con su propio canto”, aclara Bush.

El investigador explica que, por ejemplo, ante el canto de otro pájaro el ave no responde; o, si se realizan pequeñas perturbaciones en la vocalización en cuanto a la frecuencia tampoco emite réplica. La respuesta de las aves es tan específica que resulta un desafío conocer cuándo se produce y si lo hace con variaciones: “podemos controlar cómo se sintetiza un canto simulado y también variar los parámetros. En este caso, lo que hicimos fue degradar el canto sistemáticamente, lo empeoramos. Observamos que cuando se evoca una respuesta es idéntica a la producida ante el canto original, y que a mayor degradación disminuye la probabilidad de obtener esa misma réplica”, explica Bush y agrega que la respuesta es “a todo o nada”: o bien se ve el gesto motor de manera completa o no se advierte, en absoluto. “Lo que no observamos y bien podría resultar una hipótesis razonable, es la presencia de gestos degradados”.

El laboratorio desarrolla esta línea de investigación hace muchos años, en un primer momento, todo el sistema biomecánico involucrado en la producción de las vocalizaciones se modeló desde la física no lineal y, de a poco, el estudio viró hacia los circuitos neuronales que controlan la biomecánica de la periferia. “Lo que pudimos observar es que la respuesta evocada descrita a nivel del cerebro también ocurre en los músculos de la siringe. Es decir, que esta activación del sistema por un estímulo auditivo viaja hasta la periferia. Durante la noche el ave no canta porque no está acompañada de los gestos respiratorios que genera la presión necesaria para la fonación”. El investigador concluye que en este momento, se abre una ventana interesante hacia el estudio del sistema, porque “la información a nivel de activación del aparato fonador nos da una medida global de la activación del sistema que resulta complementaria a la de las activaciones neuronales. Podemos mirar la activación del sistema como un todo, desde otro lugar”.

Los autores de la publicación son Gabriel Mindlin, profesor del Departamento de Física e investigador superior del Conicet en IFIBA de Exactas, UBA; Alan Bush, becario postdoctoral de Conicet en IFIBA de Exactas, UBA; Juan F. Döppler,becario doctoral de Conicet  en IFIBA de Exactas, UBA; y Franz Goller, investigador de la Universidad de Utah.

Syringeal EMGs and synthetic stimuli reveal a switch-like activation of the songbird’s vocal motor program. PNAS August 1, 2018. 201801251

www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1801251115/-/DCSupplemental.