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El IFT en la Semana de la Ciencia de Madrid 2017

El IFT organiza varias actividades dentro de la Semana de la Ciencia de Madrid 2017:

- Programa de conferencias de divulgación “El Futuro de la Física Fundamental”, Residencia de Estudiantes,7, 8, 14 y 15 de Noviembre.

- Conferencia de divulgación “Escuchando al Universo: ¿qué nos querrá contar?” por José María Ezquiaga, Centro Sociocultural José Espronceda, 16 de Noviembre

- Conferencia de divulgación “Topología de la Física Cuántica” por Belén Paredes, Ateneo de Madrid, 13 de Noviembre

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El canal de YouTube del IFT y Juan García-Bellido, premiados en el concurso de divulgación del CPAN

El canal de YouTube del IFT  ha sido premiado como la mejor web en el concurso de divulgación del CPAN. Además, el artículo de divulgación “Agujeros negros primordiales y materia oscura”, publicado en el revista Scientific American y en su versión española Investigación y Ciencia, por Juan García-Bellido y Sébastien Clesse, ha sido premiado como el mejor trabajo publicado en medios de comunicación.

Más información: aquí

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El bosón de Higgs

Alberto Casas, investigador del Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC, impartirá dentro del ciclo de conferencias “¿Qué sabemos de…?”, una conferencia de divulgación titulada “El bosón de Higgs”.

Tendrá lugar el día 2 de Noviembre, a las 19h, en el Jardín Botánico de Madrid.

Más información:  aquí

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New postdoc opportunities to join the IFT through diverse programs

The different kinds of positions are

- 4-year experienced postdoc, with an extra grant of up to 200.000 euros for research activities, within the Program “Atracción de Talento” from Comunidad de Madrid.

- 4-year junior postocs, within the Program “Atracción de Talento” from Comunidad de Madrid.

- 2-year MSCA-like postdocs within La Caixa Junior Leader Program.

For postdocs in the “Atracción de Talento” program, applications must be addressed to Comunidad the Madrid jointly with the IFT. Interested candidates should contact an IFT member to prepare and submit the joint application. Application deadline is September 19th, although paperwork should be completed and sent to the host institution several days in advance, to complete the joint application.

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For postdocs in the La Caixa Junior Leader Program, applications must be addressed directly to La Caixa, with deadline October 2nd.

Further information

IFT, Comunidad de Madrid and La Caixa Foundation are equal opportunity institutions. Applications to these programs by female scientist are particularly encouraged.

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Nueva Galería de Vídeos IFT

Hemos puesto en marcha una nueva galería de vídeos IFT.

Esta galería incluye más de 400 vídeos de seminarios, conferencias y congresos realizados en el edificio del Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC.

Ya están disponibles en nuestra web, puedes verlos aquí

 

 

 

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Alicante acogerá el encuentro internacional sobre transferencia y co-creación en investigación

Durante los días 2 y 3 de noviembre tendrá lugar en Alicante la segunda edición del Congreso 100xCiencia.2, en la que participarán 40 centros y unidades de investigación españoles reconocidos por el programa de excelencia “Severo Ochoa” y “María de Maeztu”, respectivamente.

Las acreditaciones “Severo Ochoa” y “María de Maeztu” son el mayor reconocimiento institucional a la investigación científica en España, y los centros son seleccionados por un comité de evaluación internacional. Estos centros cubren prácticamente todas las áreas del conocimiento, desde física y matemáticas hasta medio ambiente y biomedicina, pasando por las humanidades.

Este año el encuentro que tendrá lugar en Alicante lleva por título “Co-creating Value in Scientific Research” y está dedicado a la transferencia de los conocimientos que se generan en los centros y unidades de investigación y su puesta en valor de cara a la sociedad.

El término transferencia abarca una gama muy amplia de actividades de colaboración con beneficio mutuo entre el sector público dedicado a la investigación y las empresas. Aunque no es el único, constituye un deseado retorno de la inversión pública en investigación, porque proporciona una fuerza motriz significativa para la mejora del crecimiento económico y el bienestar social. Por otra parte, el concepto de transferencia no deja de evolucionar y en la reunión de Centros y Unidades de Excelencia en Alicante se analizarán y discutirán las formas más actuales de la misma”, explica Juan Lerma, exdirector del Instituto de Neurociencias de Alicante y presidente del Comité Científico de 100xCiencia.2

“La transferencia de los conocimientos básicos que se generan y las tecnologías que se desarrollan en los centros de investigación son uno de los pilares básicos sobre los que se asienta la actividad de los mismos. No menos importante que la propia investigación, lo son la formación o la difusión”, añade Juan Lerma.

El encuentro constará de tres conferencias magistrales impartidas por tres científicas de reconocida relevancia internacional: Krista Keränen, Lita Nelsen y Nuria Oliver.

Krista Keränen es doctora en ingeniería. Actualmente trabaja en la Universidad Laurea de Ciencias Aplicadas de Finlandia como directora de emprendimiento e innovación. Ha sido galardonada en el Concurso Europeo de Mujeres Inventoras e Innovación en 2013.

Lita Nelsen ha sido directora de la Oficina de Licencias de Tecnología en el Instituto Tecnológico de Massachusetts durante 24 años, hasta 2016. Máster en Ingeniería Química del MIT, antes de unirse a esta institución, pasó veinte años en la industria. Entre otros cargos, es asesora de propiedad intelectual de la Iniciativa Internacional de Vacunas contra el SIDA y miembro fundador del Consejo de Administración de Propiedad Intelectual en Investigación en Salud.

Nuria Oliver es una de las mujeres investigadoras más citadas en España en informática. Es ingeniera de Telecomunicaciones, doctora por el Media Lab del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y directora de Investigación en Ciencias de Datos en Vodafone1 y Chief Data Scientist en DataPop Alliance.

Junto con las conferencias magistrales, en el encuentro habrá también mesas redondas compartidas por investigadores de los Centros Severo Ochoa y las Unidades María de Maeztu con representantes del mundo de la industria, las oficinas de transferencia de tecnología, la política y la administración económicas. Se incluyen también en el programa ponencias cortas de los centros y unidades de excelencia más exitosos en transferencia e innovación y de expertos en esta materia.

Este encuentro de Alicante está planteado como un espacio para el diálogo e intercambio de experiencias con el objetivo de fortalecer la capacidad de transferencia de conocimiento y potenciar el impacto social de la labor investigadora desarrollada por los centros y unidades de excelencia de nuestro país.

 

Más información:

Web: http://100xciencia.umh.es/

Twitter: @foro100xciencia

 

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Científicos de IBM Zurich y del IFT Madrid observan anomalías cuánticas en el estado sólido de la física por primera vez

Karl Landsteiner, investigador del IFT

Karl Landsteiner, investigador del IFT

 

Un equipo internacional de físicos, formando una colaboración de expertos en los campos de física de materiales, y  de teoría de cuerdas, han observado un fenómeno en la Tierra, que hasta ahora se pensaba que solo había ocurrido a distancias de cientos de años luz o en los inicios del universo. Este resultado podría conducir a un modelo más completo para la comprensión del universo primitivo y para mejorar el proceso de conversión de energía en aparatos electrónicos.

Usando un material recientemente descubierto llamado semimetal de tipo Weyl, similar a una versión 3D del grafeno, los científicos de IBM Research han simulado un campo gravitatorio en su muestra de prueba imponiendo un gradiente de temperatura. El estudio fue supervisado por el Prof. Kornelius Nielsch, Director del Instituto Leibniz de Materiales,  Dresde (IFW) y la Profesora Claudia Felser, Directora del Instituto Max-Planck de Física Química de Sólidos de Dresde. Tras realizar dicho experimento y tomar medidas en un cryolab en la Universidad de Hamburgo, un equipo de teóricos de TU Dresde, UC Berkeley y del CSIC confirmaron con cálculos detallados que se había observado un efecto cuántico conocido como anomalía axial-gravitacional, que rompe una de las leyes clásicas de conservación, como la carga, la energía y el momento lineal.

 

Esta ruptura había sido previamente propuesta a partir de razonamientos puramente teóricos con métodos basados en la teoría de cuerdas.  Sin embargo, se pensaba que solo se producía a altas temperaturas, de billones de grados, en un estado exótico de la materia llamado plasma de quarks y gluones, existente solo en las primeras etapas del universo en las profundidades del cosmos o en experimentos de colisión de iones pesados usando aceleradores de partículas. Pero para sorpresa de los autores, este descubrimiento implica que también existe en la Tierra, en sistemas del estado sólido de la física, en el que está basada gran parte de la industria de la informática, abarcando desde los pequeños transistores hasta los centros de procesamiento de datos.

El descubrimiento aparece hoy en la revista de revisión por pares Nature.

“Por primera vez, hemos observado experimentalmente en la Tierra esta anomalía cuántica fundamental, que es sumamente importante para nuestra comprensión del universo”, afirma Dr. Johannes Gooth, un científico de IBM Research y autor principal del artículo. “Ahora podemos construir aparatos con nuevos materiales de estado sólido basados en esta anomalía, que no había sido considerada anteriormente, para evitar potencialmente algunos de los problemas inherentes a los aparatos electrónicos clásicos, como los transistores.”

“Este es un descubrimiento fascinante. Podemos concluir claramente que la misma ruptura de simetría puede observarse en cualquier sistema físico, sin importar si es desde el origen del universo o en la actualidad, aquí mismo en la Tierra”, dice el Dr. Karl Landsteiner, un teórico de cuerdas del Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC y coautor del artículo.

Los científicos de IBM pronostican que este descubrimiento generará una fuerte demanda de nuevos desarrollos de aparatos, en particular para la conversión de energía, similar al entusiasmo generado cuando el silicio fue considerado por primera vez para la electrónica.

Las imágenes están disponibles en:

https://www.flickr.com/gp/ibm_research_zurich/6690Y4

Este trabajo ha recibido el apoyo financiero de investigación de DFG-RSF (NI616 22/1): Contribution of topological states to the thermoelectric properties of Weyl semimetals y SFB 1143 así como de Helmholtz association a través de VI-521 y de DFG (Emmy-Noether programme) via grant ME 4844/1 y de los proyectos FPA2015-65480-P y Centro de Excelencia Severo Ochoa SEV-2012-0249 y SEV-2016-0597.

Experimental signatures of the mixed axial-gravitational anomaly in the Weyl semimetal NbP, Johannes Gooth, Anna C. Niemann, Tobias Meng, Adolfo G. Grushin, Karl Landsteiner, Bernd Gotsmann, Fabian Menges, Marcus Schmidt, Chandra Shekhar, Vicky Süß, Ruben Hühne, Bernd Rellinghaus, Claudia Felser, Binghai Yan, Kornelius Nielsch, DOI: 10.1038/nature23005

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Estrenamos nuevo perfil en Flickr

Hemos creado un nuevo perfil en la red social Flickr.

Puedes ver las fotos de nuestras infraestructuras, actividades, conferencias, y congresos, etc., en el Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC aquí

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La maravillosa simplicidad de la física fundamental

Por  Javier Martín García (Investigador Predoctoral en el IFT UAM-CSIC)

A finales del siglo XVII, Sir Isaac Newton sentó las bases de lo que hoy conocemos como mecánica clásica. Si hablamos de la importancia que su trabajo ha tenido en la historia de la humanidad, es prácticamente imposible caer en la exageración, pues ha sido  responsable de infinidad de avances científicos y tecnológicos que han hecho posible la revolución industrial y la civilización moderna, desde la máquina de vapor hasta la nave espacial Vostok.

Las famosas tres leyes de Newton, sin embargo, no hacen ninguna hipótesis a priori de las interacciones de la naturaleza, sino que se limitan a establecer un marco teórico, unas reglas de juego que los movimientos de los objetos deben seguir. En particular, la famosa fórmula F=ma, nos permite predecir la dinámica de un cuerpo cuando conocemos las fuerzas que se aplican sobre él, pero la forma precisa de estas fuerzas es un ingrediente extra que las leyes de Newton no nos proveen. De este modo, a pesar de que los tres principios de la dinámica dotasen a la física de un cierto grado de universalidad, el conjunto de fenómenos que describían seguía estando sujeto a arbitrariedad en la elección de estas fuerzas, cuya diversidad parecía ilimitada: fuerzas gravitatorias, fuerzas de rozamiento, fuerzas eléctricas, fuerzas elásticas, fuerzas magnéticas, etc. Pero, ¿serían algunas de estas fuerzas caras de la misma moneda?

Así mismo, la manera en la que estas fuerzas se postulaban provenía de un ajuste aproximado de parámetros tras la inspección de los resultados experimentales. La Ley de la Gravitación de Newton, por ejemplo, postulaba una fuerza que decrece con el inverso del cuadrado de la distancia, lo que concordaba a la perfección con los conocidos resultados de Kepler. A un nivel fundamental, sin embargo, no parece haber nada que nos indique que la potencia correcta de la distancia en la fuerza gravitatoria deba ser exactamente 2, y el cuestionarse si hay algo esencial en ese número es algo perfectamente legítimo: ¿Por qué no 2,0001?

Con el paso de los siglos, gran parte del trabajo de la física fundamental ha estado motivado por la búsqueda de respuestas a este tipo de interrogantes. Por un lado, el anhelo de simplificar y unificar todas las fuerzas de la naturaleza y, por otro, el hacerlo de una forma en la que sus expresiones matemáticas no parezcan meros accidentes, sino una consecuencia inevitable de un pequeño número de principios fundamentales. Este afán reduccionista puede parecer injustificado y, ciertamente, depende de los prejuicios estéticos de los científicos, pero la historia ha demostrado que se trata de un enfoque útil y exitoso, que en multitud de ocasiones ha guiado a los físicos por el camino correcto. A medida que ha pasado el tiempo, la física ha sido capaz de conquistar un terreno cada vez mayor, logrando la descripción de fenómenos que abarcan desde el diminuto interior de un protón hasta los límites del universo observable. Pero este no ha sido tan sólo un éxito a nivel práctico, pues este desarrollo ha venido acompañado también de una física más elegante y simple en el sentido de que el número de principios y parámetros fundamentales que determinan la naturaleza se ha reducido enormemente.

Este proceso de simplificación ha sido llevado a cabo durante siglos de diversas formas, con éxitos tan notables como la unificación de electricidad, magnetismo y óptica, llevada a cabo por James C. Maxwell en el s. XIX. Sin embargo, hay un momento histórico que marca un antes y un después en esta evolución, con la entrada de un nuevo paradigma que sustituye a la mecánica newtoniana: la mecánica cuántica.

La mecánica cuántica surge a principios del siglo XX como respuesta a los problemas que plantea nuestra comprensión de los átomos, cuya dinámica no lograba ser explicada con las teorías clásicas. Además de derribar todo el andamiaje conceptual de la física clásica, la mecánica cuántica se tuvo que enfrentar a otro reto para poder describir las partículas fundamentales: el de respetar las propiedades locales del espacio-tiempo que Albert Einstein había postulado en su teoría de la relatividad especial. Cuando tratamos de llevar a cabo este ejercicio, el resultado parece indicar que la mecánica cuántica y la relatividad especial son casi incompatibles, exceptuando un pequeño número de posibilidades que respetan ambos principios. En efecto, el marco que resulta de esta confluencia es el necesario para describir los fenómenos que ocurren a muy pequeñas distancias pero, como siempre ocurre en la ciencia, sus implicaciones han ido más allá de lo que esperábamos y han logrado darnos muchas de las respuestas que el marco newtoniano ni siquiera aspiraba a alcanzar. Este paradigma por tanto no sólo ha cambiado nuestra concepción de la realidad física, sino que resulta ser tan constrictivo que determina muchas características precisas de las interacciones que observamos, a la vez que prohíbe la existencia de otros tipos de fenómenos.

Esto es posible porque las propiedades de las partículas elementales son heredadas también por los fenómenos macroscópicos, y fijan por tanto el comportamiento de estos últimos. En particular, las partículas elementales poseen un cierto giro intrínseco inalterable, de cuyo valor depende buena parte de la forma en la que describimos las interacciones fundamentales. Esta propiedad, que denominamos espín, es posiblemente la más importante de todas y sus posibles valores están restringidos por la mecánica cuántica  para las partículas fundamentales que se mueven a la velocidad de la luz. Esta cortísima lista de posibilidades para el espín, es la siguiente: 0, 1/2, 1, 3/2 y 2, mientras que todos los demás valores quedan prohibidos por requerimientos de consistencia. Pero no sólo esto. Además, el marco es tan poderoso que clasifica las posibles formas de las interacciones dependiendo del valor de su espín, imponiendo restricciones que son más y más fuertes a medida que subimos en la lista. Aunque cada uno de los pasos de esta escalera es fascinante, quizá el más revelador sea el último: las partículas de espín 2. En efecto, cuando estudiamos en detalle las propiedades de estos objetos, nos encontramos con una conclusión sorprendentemente drástica que podemos resumir en tres puntos:

 

  • Si existen partículas de espín 2 en la naturaleza, todas ellas tienen que ser iguales. Es decir, no pueden tener más cualidades (o números cuánticos) que los distingan, como las cargas, colores o sabores que diferencian otras partículas del Modelo Estándar.
  • Su interacción con el resto de la materia es universal y no depende de las características de las otras partículas (en lenguaje algo más técnico, la constante de acoplamiento de todas sus interacciones es idéntica).
  • Las interacciones de estas partículas de espín 2 consigo mismas están forzadas a tener una forma única y muy precisa, cuya versión clásica recupera una teoría bien conocida. El nombre de esta teoría es relatividad general.

 

Aunque históricamente ésta no fue la vía que Einstein siguió para el descubrimiento de su teoría de la gravitación, el argumento anterior nos permite llegar a una conclusión fascinante, y es que la unión de la mecánica cuántica y la relatividad especial forma un marco tan poderoso que es capaz de predecir una teoría tan completa como la relatividad general con un solo ingrediente: el espín del gravitón. De una tacada, por tanto, este paradigma de la ciencia satisface las dos inquietudes que los físicos teóricos perseguían: por una parte simplifica y unifica la gravedad en el mismo marco que las demás interacciones, y por otra deduce la forma concreta de esta interacción a partir de un ingrediente muy sencillo. Así pues, la física moderna nos da la verdadera respuesta a la pregunta que planteábamos al inicio, y nos permite asegurar que la potencia de la distancia con la que decae la fuerza gravitatoria entre la Tierra y el Sol es 2, y no 2,0001. Esto es así simplemente porque, si fuera esta última (o cualquier otra), el gravitón violaría los principios de la mecánica cuántica y la relatividad especial. Esta clase de rigidez y simpleza y esta sensación de inevitabilidad forman parte de ese concepto de belleza que los físicos utilizamos cuando cualificamos a las teorías físicas como verdaderamente fundamentales.

Argumentos similares al anterior permiten que tres siglos después de Newton nuestra comprensión de las leyes físicas sea muy diferente. De la ingente cantidad de posibles interacciones que podía poseer la materia, la ciencia ha sido capaz de destilar cuatro, a partir de las cuales podemos describir todos los fenómenos de la naturaleza: la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil, el electromagnetismo y la gravedad. El éxito de esta síntesis no sólo se manifiesta en este pequeño número de interacciones sino también en un número muy reducido de parámetros y principios fundamentales. Además, la arbitrariedad en la descripción se reduce enormemente, de modo que las leyes dinámicas que gobiernan el universo aparecen como consecuencia inevitable de una serie de principios de simetría y consistencia interna de la teoría cuántica, restringiendo enormemente el infinito número de leyes matemáticas que tenían cabida en el marco newtoniano. Por supuesto, esta descripción sigue poseyendo algunas características que parecen accidentales, pero es justo decir que son mucho menores que en el pasado, y que la visión actual de la física es extraordinariamente elegante y simple. El trabajo que le queda por delante a la física fundamental es el de seguir profundizando en este camino para, quizás, algún día lograr finalizar el proyecto más ambicioso de todos: encontrar una auténtica teoría de todo.

 

Ver vídeo: Propiedades del gravitón

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El IFT renueva el Sello de Excelencia Severo Ochoa

El Ministerio de Economía, Industria y Competitividad ha renovado el Sello de Excelencia Severo Ochoa por cuatro años más. El Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC recibió la acreditación Severo Ochoa por primera vez en su edición 2012. La financiación del Programa Severo Ochoa del IFT, SO (IFT), comenzó el 1 de Julio de 2013 y finalizará el 30 de Junio de 2017.

Más información:

- Nota de prensa

- Web IFT Severo Ochoa

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