De la Caverna al Cosmos: Teoría y Realidad

En la actualidad, hay incógnitas por resolver en la Física. Falta encontrar la partícula de Higgs y terminar de comprender el mecanismo de generación de la masa de las partículas elementales y, en segundo lugar, falta hallar las partículas responsables de la materia oscura que, de acuerdo con los datos astrofísicos más recientes, existe en el Universo en abundancia. El grupo de Altas Energías de Zaragoza aborda posibles soluciones para estos problemas y su relevancia en la física de altas energías, la astrofísica y la cosmología.

Arranca con éxito el acelerador de partículas más potente del mundo

El 10 de septiembre de 2008 pasará a la historia de la Ciencia, por ser la fecha en la que comenzó a funcionar el acelerador de partículas más potente el mundo: el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), situado en el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN), en Suiza. Este gran acelerador provocará, a una velocidad cercana a la de la luz, colisiones de protones (partículas pertenecientes a la familia de los hadrones). Para ello, se han construido más 1.800 imanes superconductores, que permitirán dirigir la colisión de estos haces de protones, que originarán partículas hasta ahora desconocidas, con la finalidad de responder así a los grandes enigmas sobre el origen del Universo y dando lugar a la investigación sobre nuevos fenómenos relacionados con la materia, la energía, el espacio y el tiempo. (En la imagen, uno de estos imanes superconductores del LHC)Para la puesta en marcha del LHC han sido necesarios casi [...]

Investigación en biofísica: modelos sencillos para comportamientos complejos

Hace 60 años, Erwin Schrödinger, pionero de la Física Cuántica, en su libro ¿Qué es la vida? planteaba la pregunta ¿Está la vida basada en las leyes de la Física? Desde entonces, y motivados por responder a esta cuestión, muchos físicos han dedicado toda o parte de su investigación a la integración de la complejidad de los sistemas biológicos en el marco de las leyes de la física (Francis Crick, codescubridor de la estructura del ADN, es el ejemplo más representativo). Este fenómeno es especialmente relevante en los últimos 20 años en los que se ha producido la convergencia de algunos campos de la Física, como lo que se ha dado en llamar Física de la Materia Condensada Blanda (“Soft Condensed Matter”) con la Biología de macromoléculas biológicas: proteínas y ácidos nucleicos.

En este breve artículo revisamos tres ejemplos de modelización física de sistemas biológicos que se producen a distintas escalas de longitud (o de abstracción, si se prefiere) en la que el grupo de Física Estadística y No Lineal está trabajando en los últimos tiempos: modelización de motores moleculares, modelos de ADN, y simulación de la dinámica de proteínas.

Autor: Fernando Falo

Nuevos experimentos contra viejas creencias de Física

El grupo Caracterización de Materiales mediante Técnicas de Radiación de Sincrotrón (CAMRADS) pertenece al Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza, y algunos de sus miembros investigaron en el Sincrotrón europeo de Grenoble (ESRF) con experimentos que están en la vanguardia de la caracterización microscópica de materiales han permitido resolver la controversia sobre la localización electrónica en óxidos de metales de transición.

En concreto, el modelo de la transición de Verwey en la magnetita propuesto en 1939 y aceptado hasta hoy día por la comunidad científica queda descartado con los experimentos realizados. Los resultados obtenidos han sido y están siendo motivo de polémica ya que muestran de manera evidente que la descripción de las denominadas fases de ordenamiento de carga en términos de ordenamiento iónico están bastante lejos de la realidad.

Autor: Joaquín García Ruiz

Los terremotos: qué son, sus riesgos y su predicción

Los terremotos son un complejo fenómeno relacionado con la manera en que la Tierra disipa su energía interna. Son interesantes tanto desde el punto de vista de ciencia básica (¿cómo se generan?) como pensando en sus consecuencias directas y prácticas (¿cómo se pueden predecir y mitigar sus efectos?).

El grupo interdisciplinar de Física de la Tierra de la Universidad de Zaragoza, formado por físicos y geólogos, lleva 15 años explorando, por medio de modelos teóricos y experimentos de laboratorio, los mecanismos fundamentales que hay detrás de las leyes fenomenológicas que rigen la sismicidad. Mas recientemente, el grupo ha comenzado a interesarse por aspectos más prácticos, relacionados con la predecibilidad de los terremotos: ¿son los terremotos intrínsecamente predecibles? y, si es así, ¿qué tipo de predicción es posible?

A lo largo de este tema se intentará explicar este fenómeno, abordando cuestiones como la estructura de la Tierra, los terremotos y las ondas sísmicas; las fallas; cómo se registran los terremotos y cuál es su tamaño; el riesgo sísmico; la sismicidad en Aragón; y cómo se predicen los terremotos.

Autor: Amalio Fernández-Pacheco Pérez

La partícula de Higgs: último eslabón de la materia

En septiembre de 2008 el mayor acelerador de partículas del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), comenzará a funcionar en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (C.E.R.N.). El objetivo primordial del LHC es encontrar la única partícula fundamental del Modelo Estándar de la materia que falta por descubrir: la partícula de Higgs. Su búsqueda es la máxima prioridad actual en el mundo de la Física de Altas Energías. No sólo porque su hallazgo es necesario para la culminación del Modelo Estándar sino también por el papel central que desempeña en el mismo como generadora de las masas de las demás partículas, lo cual le hace ocupar un lugar especialmente imprescindible.

El Grupo de Física Teórica de Altas Energías de la Universidad de Zaragoza se encuentra inmerso en investigaciones acerca de las características físicas de esta partícula tan singular así como en las alternativas al Modelo Estándar en el caso de que la partícula no aparezca en la región de energías predicha por la teoría vigente.

Autor: Manuel Asorey

Encajando las piezas del puzzle

Desde hace varias décadas muchos investigadores trabajan en el desarrollo de nuevas teorías que permitan afrontar el gran reto que plantea la predicción del comportamiento termodinámico (macroscópico) de un sistema, una vez conocidas alguna de sus características microscópicas.

Una de estas teorías es la denominada SAFT (Teoría Estadística de Fluidos Asociantes); sustentada sobre una sólida base mecanicoestadística y desarrollada inicialmente por Wertheim, ha sido modificada posteriormente en numerosas ocasiones y ha supuesto una gran revolución en el campo de las ecuaciones de estado.

Desde las versiones más simples de la teoría hasta las más sofisticadas, SAFT ha sido aplicada para modelar tanto compuestos hidrocarbonados de cualquier tamaño de cadena, como electrólitos o polímeros fluidos, obteniendo llamativos resultados en todos ellos. Esto puede hacernos suponer que quizás estemos en el buen camino hacia el éxito en el modelaje molecular.

Autores: Félix Royo y Beatriz Giner

Metabolismo del hierro y magnetismo: ¿Tienen estos conceptos algo que ver?

El hierro es un elemento químico necesario para la vida pero, sin embargo, tanto su insuficiencia (anemia ferropénica) como su sobrecarga, y posterior depósito en algunos órganos en enfermedades como la hemocromatosis hereditaria o las talasemias, son perjudiciales. Especialmente en estos últimos casos es necesario recurrir ocasionalmente a la biopsia hepática para obtener un diagnóstico fiable.

 ¿Por qué el magnetismo del hierro presente en el organismo es tan débil que no se le toma en consideración en los métodos habituales del análisis clínico?. Si tuviéramos a nuestra disposición métodos de detección magnética ultrasensible, ¿podríamos aplicarlos para obtener información acerca del estado del hierro en el organismo ampliando las posibilidades de las técnicas existentes?. Y en ese caso, ¿sería posible avanzar en el estudio de enfermedades y en el desarrollo de nuevas técnicas de diagnóstico?

Autor: Francisco José Lázaro Osoro

¿Tiene algo que ver el metabolismo del hierro con el magnetismo?

El hierro es un elemento químico necesario para la vida pero, sin embargo, tanto su insuficiencia (anemia ferropénica) como su sobrecarga, y posterior depósito en algunos órganos en enfermedades como la hemocromatosis hereditaria o las talasemias, son perjudiciales. Especialmente en estos últimos casos es necesario recurrir ocasionalmente a la biopsia hepática para obtener un diagnóstico fiable.

 ¿Por qué el magnetismo del hierro presente en el organismo es tan débil que no se le toma en consideración en los métodos habituales del análisis clínico?. Si tuviéramos a nuestra disposición métodos de detección magnética ultrasensible, ¿podríamos aplicarlos para obtener información acerca del estado del hierro en el organismo ampliando las posibilidades de las técnicas existentes?. Y en ese caso, ¿sería posible avanzar en el estudio de enfermedades y en el desarrollo de nuevas técnicas de diagnóstico?

Autor: Francisco José Lázaro Osoro

Biología Post-Genómica y Sistemas Complejos

El Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de la Universidad de Zaragoza, en conjunción con el entorno empresarial y financiado por Ibercaja y la CAI, tiene como objetivo proporcionar la estructura que permita integrar los esfuerzos de científicos en los campos de la Bioquímica/Biología Molecular, Física y Ciencias Computacionales, para afrontar los principales retos a que se enfrenta la Biología de la era post-genómica y la Física de Sistemas Complejos.

El genoma contiene la información de los aminoácidos que forman cada una de las proteínas. Las secuencias de aminoácidos de las proteínas contienen a su vez la información de su estructura tridimensional, clave para conocer su función y tratar las enfermedades en las que dicha función sea defectuosa. El Instituto trabaja en el desciframiento de esta información estructural.

Un sistema se considera complejo si su comportamiento depende crucialmente de sus detalles, siendo el plegamiento de proteínas un ejemplo. Nacido en el campo de la Física Teórica, el estudio de los Sistemas Complejos permite también abordar fenómenos aparentemente tan diferentes como la evolución de la Bolsa y de la Economía e incluso la optimización del tráfico en una ciudad.

Autor: José Luis Alonso Buj