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             “Corría el año 2017 y…”. Siempre me ha parecido una manera perfecta (a alguien se lo había escuchado antes) de comenzar a contar una historia. Pues sí, corría el año 2017, más concretamente el mes de Abril, en los días de Semana Santa y para no romper con una “tradición” que nos habíamos auto impuesto el año anterior, ahí estábamos los cuatro haciendo una parte del Camino de Santiago.

             En uno de esos días, llegando a Burgos, a Pablo se le escapa el balón de balonmano, si incomprensiblemente lleva toda la semana cargando con el balón, empieza a rodar por una pequeña pendiente hasta que unos metros más abajo y tras una pequeña carrera lo vuelve a coger. Ya por la tarde en el albergue y tras una reparadora ducha y una no menos reparadora merienda me viene a la cabeza el rodar del balón. Le comento a Pablo que si se había fijado que el balón había empezado a correr camino abajo y tras un rato parecía que mantenía la velocidad y que ya no se aceleraba más, a lo que me responde, “si, si, pero podemos jugar un rato con la tablet o salir fuera a lanzarnos el balón” (con la tablet carga su hermano). Resignadamente, con el comentario entre dientes de “que poco científico que eres”, respondo “claro que podéis jugar a lo que queráis, os lo habéis ganado”. Días más tarde, de vuelta ya en Madrid, recuerdo aquella tarde y nace la idea de esto que estáis comenzando a leer.

             Este libro surge como la recopilación de las respuestas de unos buenos amigos, en origen a la mayoría de ellos no los conocía pero ya los considero a todos buenos amigos, a mi solicitud de “Por favor, me gustaría que me ayudarais a animar/motivar a mis hijos a que sean científicos”.

             Este “guante” se lo lancé a multitud de científicos y tras el consejo de Ana Ulla “Quintín intenta que seamos muchas las científicas las que participemos en este libro así será un mayor aliciente y ejemplo para las chicas”, pues intenté, y creo que conseguí, un buen número de grandes científicas, claro está los científicos que participan no les van a la zaga. Vaya desde aquí mi agradecimiento a todos los que han participado, todos de una manera altruista, por su ayuda, dedicación, entusiasmo y por hacer mi labor de coordinación fácil y llevadera. Por supuesto hago extensible este agradecimiento a todos los que no han podido participar, gracias por vuestro ánimo y buenos consejos.

             Este libro va dirigido a jóvenes, o esa era la idea inicial, lectores de entre 14-18 años, pero tengo que confesar que tras su lectura creo que será del agrado de cualquier persona con un mínimo de curiosidad, sea cual sea su edad. Pienso que en esta colección de relatos, en su mayoría vivencias personales de sus autores, encontrareis un fiel reflejo de la comunidad científica actual. Entre los autores encontraréis desde estudiantes de grado o doctorado a Catedráticos, e incluso científicos ya jubilados (en la mayoría de los casos muy a su pesar) con una sabiduría y experiencia que una Sociedad que se quiera calificar como Avanzada no debe dejar de lado y mucho menos en el olvido. Aquí tenéis un buen elenco de “hombros sobre los que subiros” para lograr grandes cosas. Creo firmemente que acabareis la lectura de los capítulos mascullando la frase “Y yo quiero ser…”.

             Decir que no es un libro que requiera una lectura continuada. Todos los capítulos son independientes, se pueden leer sin orden, se puede ir saltando de un área de conocimiento a otra sin problemas. Mi recomendación es que empecéis leyendo los que creáis que más os van a gustar, para después no dejar de leer los que según los títulos no parezcan que os llamen la atención o incluso aquellos que leyendo el título no sepáis muy bien a que se están refiriendo, estoy seguro que os sorprenderán y gustaran.

             Aprovecho para poner “la venda antes de la herida”, soy el único culpable en la confección del índice. Son miles las posibles combinaciones para elaborarlo pero está claro que hay que decidirse por una y seguro que no será del agrado de todos. Esta combinación se basa en la separación de los capítulos en dos grandes áreas (por explicarlo de alguna manera, una con un poco menos de “matemáticas” y la otra con algo más) y dentro de ellas el orden alfabético de los propios capítulos. Serán muchas las opiniones que cambiarían de área y/o de orden los capítulos pero tenía que decidirme por algo.

             Termino estas líneas volviendo a agradecer a todos los que de una manera u otra han participado en la elaboración  de este libro, desde Irene a Federico por citar dos nombres ya que la lista completa sería inacabable. Una más que ganada mención, lo que habéis tenido que aguantarme, a David, Pablo y Teresa gracias por vuestro apoyo y ayuda.

             Y con la esperanza que todos encontréis con la lectura de este libro la inspiración y el ánimo para conseguir ser grandes científicos.

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Madrid Febrero 2018

Quintín

El "culpable" de este libro y su balón.

Portada:

Cortesía de Noelia Bernardo García

Contraportada:

“Irene y sus descubrimientos”

Foto cortesía de Alicia Parra Ruiz

Montaje cortesía de Luis Bretón Belloso

Este libro tiene una licencia Creative Commons

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Prólogo

Prólogo

(por Federico Mayor Zaragoza y Federico Mayor Menéndez)

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Vivimos tiempos de crisis global y de grandes retos planetarios, que requieren más que nunca ser capaces de generar y aplicar nuevos conocimientos. Por ello, una de las responsabilidades de la comunidad científica es transmitir a la ciudadanía la relevancia de la investigación científica, como frontera intelectual que nos permite abordar preguntas fundamentales sobre el universo y sobre la vida, y también por su incidencia en el desarrollo y bienestar de la sociedad, en aspectos como la salud, la alimentación, la energía o el medio ambiente.

Este mensaje es esencial para que la sociedad y los responsables políticos apuesten por la ciencia como uno de los motores fundamentales de futuro, y es especialmente necesario en nuestro país, donde la inversión sostenida en I+D está lejos de ser una prioridad, a diferencia de lo que sucede en otros países de vanguardia. Y es también muy importante que ese mensaje se dirija de forma específica y eficaz a los más jóvenes, de cuyo talento e impulso renovador depende el futuro de la investigación científica.

En este contexto se enmarca la excelente iniciativa del libro “CIENCIA, y yo quiero ser científico!!!”, que cuenta con la colaboración de la asociación Apadrina laCiencia y otras instituciones, y que quiere contribuir, a través de los testimonios de muchos investigadores e investigadoras de diversas disciplinas, a que estudiantes de secundaria y bachillerato conozcan de primera mano las preguntas a las que se enfrentan los científicos, su forma de vida, y también su motivación y su pasión por sus distintas especialidades.

El sistema educativo y la sociedad en su conjunto precisa fomentar el interés por la actividad investigadora y despertar vocaciones científicas, a través de unos contenidos educativos sólidos y atractivos que combinen la transmisión de información (creciente en volumen y complejidad) sobre las distintas materias con el entrenamiento de la curiosidad, la capacidad de indagar y el espíritu crítico, y de una divulgación rigurosa y cercana.

Queremos (y necesitamos) que los jóvenes quieran dedicarse a la actividad científica:

-para seguir preguntándonos, sin más guía que la curiosidad innata de la condición humana, cómo son los seres humanos, los seres vivos, la naturaleza, el cosmos, en el ámbito de la investigación básica, que es la fuente de todo conocimiento y de toda posible aplicación futura (“no se puede planificar lo inesperado”, en palabras del Premio Nobel Aaron Klug).

-para, a través de la implementación de nuevos conocimientos y procedimientos, contribuir a evitar o aliviar el sufrimiento de las personas, mejorar su bienestar y actuar a tiempo ante procesos potencialmente irreversibles en nuestro medio ambiente, a los que nos enfrentamos por primera vez en nuestra historia. “No hay ningún desafío que se sitúe más allá de la capacidad creadora distintiva de la especie humana”, afirmó el Presidente John F. Kennedy en 1963.

La ciencia y la comunidad científica deben tener un papel decisivo y protagonista en los cambios radicales que precisa nuestro mundo. Conocer la realidad… y actuar en consecuencia. Ciencia para facilitar la transición desde una economía basada en la especulación, la deslocalización productiva y la guerra a una economía basada en el conocimiento para un desarrollo global sostenible y humano, en que las cinco prioridades de las Naciones Unidas -alimentación, agua, salud, medio ambiente y educación- sean asequibles a todos para vivir dignamente, y fundada en un nuevo concepto de seguridad que no sólo tenga en cuenta los territorios y fronteras, sino a los seres humanos que los habitan.

Deseamos vivamente que este libro sirva para fomentar que estudiantes de bachillerato y secundaria se sientan atraídos por la actividad científica y se sumen a las nuevas generaciones de investigadores (en las que las mujeres científicas tendrán un protagonismo creciente), y que así aporten decididamente su imaginación, su perseverancia, altura de miras, capacidad creativa e inconformismo (valores todos ellos consustanciales a la actividad científica) para tomar el relevo e impulsar estos cambios.

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Federico Mayor Zaragoza

Presidente de la Fundación Cultura de Paz

Exdirector General de la UNESCO

Federico Mayor Menéndez

Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad Autónoma de Madrid y ExPresidente de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM)

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Apéndice

Y yo quiero ser...Como mi Profe

(Por Quintín Garrido Garrido)

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“Y ahora, después de todo, viene éste y nos dice que quiere ser como su profe. Lo que nos faltaba.”

Estoy convencido de que esta es una manera suave de expresar el pensamiento que estaréis teniendo la mayoría de los que lleguéis hasta aquí en vuestra lectura de este libro. Os quiero confesar que en ningún momento mi idea era participar con un capítulo. No quiero que este apéndice se entienda como tal. Más bien se puede entender como una reflexión en voz alta y con el permiso de todos vosotros un pequeño homenaje.

En el transcurso del año, o casi, que llevo embarcado en este libro siempre me ha movido el mismo pensamiento, intentar divulgar ciencia motivando a chavales a ser científicos. Tengo que confesar que según iba avanzando este proyecto cada vez me gustaba más, no solo como participe en la elaboración sino como lector. Aunque no estoy “exactamente” en el rango de edad al que va dirigido, me paso por una treintena larga, lo he disfrutado y lo disfruto ya más tranquilamente.

Creo que recoge perfectamente la idea inicial de “amigos ayudarme a despertar vocaciones científicas, a despertar esa curiosidad innata que todos los quinceañeros tienen y que van dejando a un lado por otras inquietudes”  y, casualidades de la vida, mis hijos se están acercando  a esas edades.

En mi posición de lector, me encanta aprender cosas nuevas y en la elaboración y lectura de este libro he aprendido multitud de ellas. Pero sobre todo lo que más me ha gustado de la lectura de todos estos capítulos es descubrir la inmensa cantidad de cosas que todavía tengo por aprender.

Coincido en muchas de las opiniones que se han vertido en este libro y sobre todo con algunas de las que se han repetido bastantes veces: la motivación que suele despertar la lectura de un buen libro de divulgación a edades tempranas, y sobre todo la influencia muy positiva que tiene un buen profesor de Instituto.

Es por ello que quiero aprovechar y rendir un pequeño homenaje a “mí Profe” del Instituto, sin desmerecer con ello al resto de los profesores que tuve. Lo quiero hacer copiando unas líneas que redacté hace cuatro años con motivo del homenaje que le dieron en el Instituto, en un acto donde se descubría una placa en el Laboratorio de Física con su nombre. Este acto iba precedido de varios discursos en el salón de actos y yo me preparé uno por si se daba la circunstancia de que alguno de sus alumnos tuviera que decir unas palabras, cosa que al final no tuve que hacer.

“””Hola amigos.

Agradeceros a todos vuestra presencia en este acto y a las autoridades del Cervantes por llevarlo a cabo.

Yo anduve por estos pasillos y aulas hace ya 30 años y la verdad es que ahora mismo, al igual que entonces, estoy bastante nervioso al hablar ante un público numeroso. Recuerdo vivamente cuando se me ocurría hacer alguna pregunta en las conferencias divulgativas que D. Ricardo organizaba. Para mí en aquellos años los nervios se debían, por un lado, a hablar en público y, por otro, por a la pregunta en sí misma. Siempre tenía la duda sobre si la pregunta sería adecuada, o si el público, el ponente y, sobre todo, D. Ricardo la encontrarían una obviedad o una tontería. Realmente creo que si hay una persona que se merece un homenaje y un acto como el que celebramos hoy, esa persona es D. Ricardo, o si se me permite la licencia, “El Richi”, que era como le llamábamos de forma coloquial entre los alumnos en aquellos años. Creo que hablo en nombre de muchos de sus alumnos cuando digo que el haber pasado por sus clases fue un auténtico placer, bueno había que trabajar un poco o bastante. Las clases eran muy amenas, llenas de divertidas anécdotas, sin perder rigurosidad, y para los que queríamos ir un poco más allá de lo que marcaba el temario nos daba la oportunidad de hacerlo. También es de resaltar su labor a la hora de inculcarnos valores fundamentales para chavales de quince años: la importancia de la familia, el compañerismo, el esfuerzo, la honradez, etc.

De los diversos momentos de aquellos años querría resaltar algunos que recuerdo vivamente:

-En segundo (de BUP), el primer día de clase de Física y Química, además de presentarse él y de presentar la asignatura que nos iba a impartir, nos recomendó varias lecturas que nos vendrían bien. Creo que uno de aquellos libros, que aún conservo y que fue uno de los primeros que, por iniciativa propia, me compré y leí con avidez. era el Momentos Estelares de la Ciencia de Isaac Asimov.

-Durante los tres años que tuve la suerte de tenerle de maestro, sí maestro o eso era apara mí, sin querer menospreciar a nadie, los demás eran “profes” y D. Ricardo era “Maestro”, resaltar la cantidad de recreos, y alguna que otra tarde, que pasamos con él en el laboratorio. Allí se sucedían los bajo su tutela los experimentos de mecánica, óptica, electricidad y magnetismo, y lo que nos fascinó a todos, los de óptica utilizando un láser. En todos los casos los experimentos, fueran más o menos sencillos, tenían un por qué, eran rigurosos y se nos fue haciendo como propio, como el pan nuestro de cada día, el “método científico”.

-En lo relacionado con actividades extraescolares mencionar los ciclos de conferencias organizadas por el Instituto o por otras instituciones pero con la presencia siempre en mayor o menor medida de D. Ricardo. De estas conferencias quiero destacar aquellas organizadas, fomentadas o patrocinadas por alguna empresa eléctrica, creo recordar, y que versaban sobre energía eléctrica en general, desde la generación hasta su uso y aplicaciones. También comentar alguna de, no recuerdo como se llamaba el ponente, creo que era de la Universidad de Comillas y que había estado en la NASA, donde la colección de imágenes que nos enseñaba (en aquellos años las conferencias eran con diapositivas y transparencias) eran espectaculares y para todos nosotros únicas. Quiero recordar que a una conferencia de este señor en el Ateneo de Madrid, D. Ricardo nos llevó o nos invitó a que fuéramos, me impresionó mucho, el ambiente del lugar, la historia. Hoy en día todavía presumo de haber estado una vez en el Ateneo, y como no podía ser de otra manera, en aquella conferencia, en aquel lugar de tradición, realice una pregunta al final, poniéndome de pie, cogiendo un micrófono y con las piernas temblando como me pasaba siempre.

Con el paso de los años he seguido manteniendo un cierto contacto con D. Ricardo. En uno de esos contactos despertó en mí una segunda juventud y me matriculé en la UNED, para intentar seguir con los estudios de Física que había abandonado en 2º, años atrás en la Autónoma. Esta vez, como la anterior, tampoco tuve éxito y tras un año volví a abandonar. En otro de esos esporádicos contactos tuve la oportunidad de conocer al profesor Sánchez Ron, fue con motivo del centenario del “nacimiento del átomo” y unas conferencias que dirigía o promovía, pero en aquella ocasión lo que realmente me movía era pasar unas horas con D. Ricardo, volver los dos juntos a casa, contarle como me iba la vida, que me contara como le iba a él y recibiendo sus consejos, sin desmerecer la conferencia realmente creo que lo verdaderamente importante de aquella tarde fue la charla con mi “maestro”.

Vuelvo a reiterar mi agradecimiento al Cervantes por este reconocimiento y homenaje. Cuando pienso en Inglaterra, pienso en Cambridge y en el laboratorio Cavendish, cuando pienso en Copenhague pienso en Bohr, cuando pienso en Suiza pienso en la oficina de patentes y en Einstein y cuando pienso en Embajadores pienso en el Cervantes y en D. Ricardo Fernández y “su laboratorio”.

             Muchas gracias a todos y…

             Muchas gracias D. Ricardo

                                                                                                    Quintín Garrido

                                                                                 Madrid 30 de Octubre de 2013.”””

Heurema-FQ

             Espero y confío en que este libro ayude a ese “despertar de la fuerza” científica que todos lleváis dentro. Humildemente con que ayude y guíe a alguno de vosotros me doy por satisfecho y creo que el esfuerzo en la elaboración de este libro habrá merecido la pena.

             Confío en leer, en un “futuro no muy lejano”, los libros de divulgación científica en que participéis vosotros.

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Quintín Garrido Garrido

Contable

Aprendiz de Divulgador Científico y “Generador de Ideas Peregrinas”

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Bonus (solo en el blog)

Y yo quiero ser...una idea casi científica

(Por Quintín Garrido Garrido)

  

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Hola amigos me permito la licencia de contaros aquí una historia. Es una de esas “ideas peregrinas” que todos los amantes de la ciencia, de vez en cuando, tenemos. Un Libro. Una novela de ficción con todo el respeto hacia la veracidad científica posible. Me atrevo a escribiros el comienzo y la trama general:

         “Aunque habían pasado el día discutiendo, allí estaban los tres, sentados en una mesa del café “La Belle Vie”. Estaban en Bruselas, participaban en el Quinto Congreso Solvay, corría el año de 1927, y disfrutaban de un café y de la conversación entre ellos. Esta había ido discurriendo por diversos temas y se encontraban comentando la evolución política que estaba sufriendo Europa. Niels argumentaba que le parecía que el espíritu nacional por el que estaba atravesando Alemania iba cogiendo unos tintes excesivos. En cambio tanto Albert como Max no creían que la cosa fuera a mayores, realmente creían que se habría aprendido algo de la Gran Guerra. Estos tres amigos eran: Niels Bohr, Albert Einstein y Max Born.

Solvay 1927

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solvay_conference_1927.jpg

Benjamin Couprie [Public domain], via Wikimedia Commons

         Habían pasado tres años, 1930, y en la misma mesa, del mismo café, de la misma ciudad, con la salvedad de que estaban asistiendo al sexto Congreso Solvay y el terceto, en esta ocasión, lo completaba Enrico Fermi. Albert le reconocía a Niels que había acertado con su preocupación tres años atrás, que la situación para los de origen judío empezaba a ser preocupante, Enrico asentía y añadía que en Italia las cosas no estaban mucho mejor. Niels comentaba que el por su parte hacía lo que podía para ayudar, eran muchos los científicos, de renombre o sin él, que le pedían ayuda pero tenía que reconocer que sus medios en Copenhague eran limitados y que para muchos de ellos lo único que les podía ofrecer era una parada provisional de camino a Inglaterra. La relación con Ernest Rutherford era muy buena y entre ambos hacían lo posible para ayudar a los necesitados.

Solvay 1930

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solvay_conference_1930.jpg

Benjamin Couprie [Public domain], via Wikimedia Commons

         Curiosamente la historia se volvía a repetir, aunque volvían a variar los protagonistas. Era 1933 (Séptimo Congreso Solvay) y en aquella mesa de “La Belle Vie” estaban en esta ocasión Ernest Rutherford, Enrico Fermi, Niels Bohr y se les había unido Lise Meitner, que después de varios días en Bruselas la embajada alemana había considerado que no merecía una atención especial. Todo lo contrario que Albert Einstein, que aunque ya hacía años que había fijado su residencia en Estados Unidos, los “espías” alemanes no le dejaban ni a sol ni a sombra. La situación había cambiado enormemente en los últimos tres años, los peores augurios se estaban cumpliendo y el nazismo campaba a sus anchas con cada vez más adeptos.

Solvay 1933

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solvay1933Large.jpg

Benjamin Couprie [Public domain], via Wikimedia Commons

Los cuatro estaban de acuerdo que aunque la labor que habían estado haciendo tanto Niels, en y desde Copenhague, como Ernest, desde Cambridge, había tenido unos frutos muy buenos, había llegado el momento de dar un paso más. Intentar que la información que les llegara a las autoridades alemanas sobre los últimos avances científicos en Europa en general, y en Dinamarca  e Inglaterra en particular, fueran lo más inocuos posibles para la maquinaria de guerra que se estaba preparando por parte del Reich. Lise Meitner planteaba la posibilidad de que una ayudante suya (Claudia Müller), y de Otto Hahn, hiciera la labores de desinformación tanto para Hahn, que consideraban que no tenía que ser consciente de la situación, como para las autoridades alemanas. Meses atrás, Lise, en una conversación con Max Planck, éste le dijo que cualquier acción en contra de en lo que se estaba transformando Alemania estaría acertada y justificada, así mismo le confió en que lo mejor para todos sería que él se mantuviera al margen de cualquier acción y de cualquier información sobre ella. Lise en sus encuentros con Max Born habían tratado el asunto y este estaba convencido de  que antes de que la persona designada para la labor de <espia> acabara en Copenhague con Niels  o en Cambridge con Ernest, pasara unos meses en Leizpig y en Gotinga, él se encargaría de que ello fuera posible.

         La historia de Claudia Müller era la de una bella chica alemana que, hacía unos años, había sido ultrajada por un grupo de jóvenes nacionalsocialistas, ebrios, en las fiestas veraniegas de Munich. A alguno de ellos lo conocía de su época estudiantil, y días más tarde escuchó a su hermano pequeño que unos conocidos presumían de haberse aprovechado de una chica de fuera de la ciudad y que no había brindado por el Furher. Ella no dijo nada, se volvió a Berlín y tras un tiempo trabajando con Lise se confió a esta, contándoselo todo y con el sentimiento de repugnancia a todo lo relacionado con el Reich.

…”

         La mayoría de los que me conocéis,  sabéis que no soy capaz de conseguir escribir un libro entero. Os he descrito lo que puede ser el comienzo de la historia y su continuación puede llevar una descripción de la física de los años treinta, los avances,  así como "los posibles engaños" que la teoría cuántica o la física de partículas podría permitirse para que la información pasada por “Claudia” pareciera verosímil y consiguiera que el programa nuclear alemán se retrasara y no llegara a buen puerto.

Vídeo Solvay 1927

         Animo a cualquiera que quiera utilizar esta idea, que lo haga, lo único que rogaría es que me fuera manteniendo informado.

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Contraportada

Yo quiero ser Rastreador de Materia Oscura - Javier Quilis

Y yo quiero ser...Rastreador de Materia Oscura

(Por Javier Quilis)

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No os voy a engañar, la carrera de rastreador de materia oscura no existe, no la busquéis después de hacer la selectividad. En realidad soy físico teórico y estudio la materia oscura, pero de la otra manera suena mucho mejor.

Mentiría si dijese que desde pequeño quería ser físico teórico. De hecho, hasta segundo de Bachiller no sabía que la física iba más allá de los planos inclinados, los movimientos rectilíneos uniformes y acelerados, las fuerzas y poco más. Me habían contado un poco de la gravedad pero solo que era una fuerza que producía una aceleración hacia abajo. Hasta primero de Bachillerato la física no va más allá de la cinemática y la dinámica. Sin embargo, esto no es así. Ni de lejos. Cuando llegas a segundo de Bachiller, posiblemente el año más estresante de la vida de un estudiante, te empiezan a hablar un poco de cosas como campos eléctricos, magnéticos y gravitatorios, de que hay partículas que se desintegran sin venir a cuento o de que el tiempo es relativo. Y despertó una curiosidad que antes no estaba. Por supuesto ese año lo único importante que había que hacer era prepararse para la selectividad y eso fue para todo lo que hubo tiempo. Pero por suerte mi profesor de física de ese año era físico, que puede sonar a obvio pero no lo es para nada, y entre ejercicio y ejercicio intentaba contarnos un poco el trasfondo de esas fórmulas que nos teníamos que aprender. Una vez acabado el estrés del año, hablando con él me dijo que si sentía curiosidad por todo lo que habíamos visto que hiciese la carrera de física para intentar resolver las dudas. Y eso hice.

Una vez en la carrera aprendes que la física es ese maravilloso mundo en el que por cada duda que resuelves te salen 27 nuevas (el número varía pero siempre aparecen dudas nuevas, siempre) y que cuanto más sabes más te queda por saber. Lo que te habían enseñado hasta primero de Bachiller era solo una pequeñísima parte de la mecánica. Y la mecánica era solo una pequeña parte de lo que es la física. Empiezas a aprender de dónde salen las fórmulas y profundizas en todo lo que viste en segundo de Bachillerato. Lo que antes era un tema ahora se convierte en una asignatura anual. Y como ya he dicho, sí, resolver dudas, resuelves. Pero empiezas a ver que el mundo no es tan simple como podías pensar. Te enseñan cosas como la relatividad especial y te empiezan a decir que el mundo depende de quién lo mire, que lo que para uno va a una velocidad o mide una longitud determinada para otro la velocidad y la longitud son distintas por el simple hecho de que el otro se está moviendo. O, incluso, que dos sucesos que para ti pasan en dos momentos diferentes para otra persona pueden pasar a la vez. O la física cuántica que te dice que un gato está vivo y muerto al mismo tiempo hasta que se demuestre lo contrario y que las partículas pueden desintegrarse de repente en otras sin que les hayamos hecho nada. Y aunque todo esto te suena a cuento chino en un primer momento, te lo demuestran con “simples” matemáticas. Ahí fue cuando decidí ser físico teórico. Ves que el mundo funciona de maneras muy “antiintuitivas”, pero al mismo tiempo te demuestran que es así. Y quieres saber más.

Una vez terminada la carrera y el máster en Valencia me vine a Madrid a hacer el doctorado, sin tener mucha idea de qué hacer. Y mi director de tesis me habló de algo llamado materia oscura, en la que, en el momento que escribo esto, llevo tres años trabajando.

Probablemente la gran mayoría de vosotros no hayáis oído hablar de la materia oscura. Normal. Todo el mundo que me pregunta de qué va mi doctorado, al escuchar que estudio la materia oscura la segunda pregunta que sueltan suele ser un “¿y eso qué es?”. La respuesta es que no lo sé. Después de esto quizás penséis que soy un farsante que os está vendiendo la moto y ni siquiera sabe qué es lo que estudia y puede que hasta cierto punto tengáis razón. Pero lo cierto es que ni lo sé yo ni lo sabe nadie. Qué es la materia oscura es uno de los misterios sin resolver de la astrofísica y la física de partículas.

Todo lo que podemos ver y tocar está formado por un tipo de materia que se llama bariónica. Esta materia está formada por los quarks y leptones y, junto con las cuatro tipos de interacciones fundamentales, podemos intentar entender cómo funciona el universo, tanto desde el punto de vista subatómico (con las interacciones electromagnética, fuerte y débil), como el macroscópico (con la interacción gravitatoria). Desde por qué si hay partículas que se desintegran espontáneamente nosotros seguimos enteros y no vamos disparando partículas a la gente por allá donde vamos, por qué brilla una estrella o por qué se mueven los astros como se mueven, por ejemplo. Y aunque todavía hay detalles importantes de esta materia que estamos intentando averiguar, tenemos un conocimiento bastante considerable de ella.

El problema viene cuando descubres que, de todo el contenido del universo, la materia bariónica solo constituye alrededor del 5% del total. El resto está formado por materia oscura, cerca de un 25% y energía oscura, el 70 restante. Y lo que sabemos de estos dos es más bien poco.

En el caso de la materia oscura, estudiarla es un poco complicado porque no podemos verla. Para ver cualquier cosa se necesita que interaccione con la luz o, dicho de otro modo, que interaccione electromagnéticamente. La materia oscura ni emite ni absorbe luz de ningún tipo. Los fotones, las partículas de luz, simplemente la atraviesan. Por tanto, ningún telescopio de ningún tipo puede ver luz que venga directamente de la materia oscura. Sin embargo sabemos que existir existe. Hemos observado los efectos gravitatorios que produce en el resto de la materia visible. Por ejemplo que la galaxia en la que nos encontramos gira a mayor velocidad de la que debería si solo consideramos la materia que vemos y esto es debido a que también está la materia oscura que no vemos. Con esos efectos gravitatorios los astrofísicos han sabido medir aproximadamente cuánta hay y cómo se distribuye, pero ahí termina todo lo que sabemos sobre ella. No tenemos ni idea de qué tipo de partículas la forman y cómo interacciona, si es que lo hace, con la materia bariónica. Averiguar eso es el trabajo de los físicos teóricos y experimentales que nos dedicamos a estudiarla. Mientras que los experimentales intentan medir las características de la materia oscura, los teóricos nos dedicamos a hacer los modelos que expliquen los resultados que obtienen los experimentales y además predigan nuevas características que les guíen en la manera de buscar indicios de materia oscura. Hasta ahora, por desgracia, no ha habido ninguna medida directa de materia oscura, aunque seguimos buscando.

No obstante la materia oscura no es el único misterio sin revolver de la física. Incluso dentro de la materia bariónica hay muchos fenómenos sin explicación y el trabajo de un físico teórico es encontrarla. Por eso aparte de los rastreadores de materia oscura también hay cazadores de neutrinos, exploradores del vacío y una gran variedad de físicos teóricos que intentan entender por qué las cosas son como son y funcionan como funcionan.

Quizás algunos de vosotros os planteéis estudiar física porque habéis leído o visto cosas de divulgación en libros o en internet y os ha despertado curiosidad, pero al informarte oyes que vivir de la investigación es muy complicado. Bueno, esto es verdad. Llegar a vivir de la investigación es muy muy muy complicado. Somos muchos para muy pocas plazas y la financiación en investigación no es que sea muy prioritaria en la mayoría de países, por decirlo suavemente. Pero, ¿debe ser esto una razón para no estudiar física? No. No solo de la investigación vive el físico. Aparte de aprender física como tal, en la carrera se aprende a pensar y trabajar de un modo que, por ejemplo, no aprende un estudiante de economía. Por eso en empresas y bancos se buscan físicos y matemáticos para puestos relacionados con las finanzas, aprendiendo programación podréis optar a puestos relacionados con desarrollo de software o si os gusta enseñar podéis convertiros en profesores. Y esto solo son unos ejemplos. La realidad es que la carrera de física es una de las carreras con menos índice de paro, a pesar de lo que piensa la gente. Si la investigación no es vuestro camino, con poco esfuerzo podéis orientaros hacia otras áreas de empleo. Por tanto a la hora de elegir si estudiar física o no, dejad a un lado el tema laboral, porque lo normal es que en el momento de elegir carrera no sepáis dónde queréis terminar trabajando.

Si os interesa la física estudiad física, no para trabajar en esto o aquello, sino simplemente para aprender física.

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Javier Quilis

Estudiante de Doctorado en Física Teórica

Universidad Autónoma de Madrid, UAM

Nota del coordinador:

31 de Octubre

Día Internacional

de la Materia Oscura

(y además San Quintín)

Imagen compuesta del cúmulo de galaxias CL0024+17 tomada por el telescopio espacial Hubble que muestra la creación de un efecto de lente gravitacional. Se supone que este efecto se debe, en gran parte, a la interacción gravitatoria con la materia oscura.

NASA, ESA, M.J. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University) 

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Yo quiero ser Físico-Matemático - Gustavo Arciniega

Y yo quiero ser...Físico-Matemático

(Por Gustavo Arciniega)

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Cuando era niño, en el preescolar, le pregunté a mi papá si había alguna profesión que estudiara el cielo y me dijo que los astrónomos hacían eso. Así que decidí que, de grande, iba a ser astrónomo. Después quise dedicarme al dibujo y después a la música. Cuando me tocó tomar la decisión, casi me hago músico pero, pensando que música podría tocar toda mi vida (aún haciéndolo mal), en cambio hacer física parecía necesario tener cierta preparación, decidí (con mucho trabajo y casi cerrando los ojos para no ver lo que estaba dejando atrás), entrar a la carrera de física. ¿Y la astronomía? Bueno, en aquellos tiempos descubrí que para ser astrónomo o astrofísico, era necesario tener primero el grado de físico y luego el posgrado en astronomía. Durante mis estudios me enamoré de las matemáticas formales, su lógica inquebrantable, su pensamiento abstracto de las ideas, el ingenio necesario para resolver un problema con el puro uso de la mente y las reglas lógicas. Al mismo tiempo, me fui enamorando de la física teórica, la cual utiliza magníficamente el lenguaje abstracto de las matemáticas para describir el mundo. La astronomía fue siendo relegada a medida que avanzaba en mis estudios. La Cosmología, la Teoría de Relatividad, la Mecánica Cuántica, la Teoría Cuántica de Campos, la Teoría de Cuerdas... ¡todo me llamaba a estudiarlas y dedicarme a eso! Pero, claro, sin dejar de lado las matemáticas, entre más matemáticas y más abstracto, mejor. Así es como, al final de mis estudios de grado descubrí un formalismo matemático nuevo que estaba en desarrollo en la física: la Cuantización Topológica. El nombre en sí dice mucho y no dice nada pero podemos remarcar lo obvio: la palabra “cuantización” tiene que ver con la física cuántica (es decir, el estudio de los fenómenos del mundo subatómico: átomos, protones, neutrones, electrones, quarks, gluones,…), y la palabra “topológica” tiene que ver con el área de las matemáticas que estudia las formas distintas del espacio (por ejemplo, la diferencia entre una dona y una pelota: una tiene un agujero y la otra no), pero eso no es todo, lo que no dice el nombre “Cuantización Topológica”, es que es una estructura matemática (topológica) que se usa para estudiar comportamientos cuánticos (propiedades que se ven en el mundo subatómico) de casi ¡cualquier sistema físico! (sistemas gravitacionales, teoría de cuerdas, agujeros negros, etc.). De esta manera abandoné la astronomía y me convertí en físico-matemático.

¿Qué es un físico-matemático?

Es un físico teórico; es una persona que trabaja haciendo modelos de lo que se observa en la naturaleza, pero donde esos modelos son matemáticos. Por ejemplo, en la Teoría de Relatividad General existen los agujeros negros, esas masas enormes contenidas en una región muy pequeña que son capaces de “tragar” la luz que les llega y no la dejan escapar debido a la enorme gravedad que hay cerca de ellos. Como físico-matemático, me construí (junto a otros dos científicos) un modelo geométrico abstracto que “codifica” en una superficie de sólo dos dimensiones: largo y ancho, por ejemplo (¡la Teoría de Relatividad usa cuatro dimensiones!) toda la información de un tipo de agujeros negros (hay muchos tipos), de modo que es más fácil investigar algunas propiedades físicas de los agujeros negros usando este modelo geométrico.

¿En qué áreas de investigación puede trabajar un físico-matemático?

Casi en cualquiera. Yo, por ejemplo, he trabajado en mecánica cuántica, en teoría de cuerdas, en termodinámica, en gravitación, en relatividad, incluso estuve trabajando en ¡modelar papel! Tengamos en cuenta que el lenguaje natural de la física es la matemática, por lo que si lo hablas bien puedes platicar con investigadores de distintas áreas en física. Pero, por lo mismo, también puede uno trabajar en investigación puramente matemática, pero eso depende de los gustos de investigación de cada uno, lo importante es lo flexible que llega a ser uno para involucrarse en distintas áreas, lo cual, dicho sea de paso, no es común que ocurra con las otras disciplinas en física.

¿Qué desventajas tiene ser físico-matemático?

Un físico-matemático es un buen físico teórico en general pero no es especialista en ningún área de la física en particular, lo cual implica un montón de estudio y de trabajo para entender el área particular en la que se que quiere trabajar en ese momento o en colaboraciones con otros investigadores. Lo puse como desventaja, lo sé, aunque realmente me gusta tanto que para mí, aprender más y más cada vez, me parece más una ventaja aunque es cierto que cuesta más horas de trabajo y estudio en cada paso que se da.

¿Quién puede ser un físico-matemático?

Cualquiera que encuentre en su interior un gusto honesto por las matemáticas y por entender los fenómenos de la naturaleza. La carrera de física, y la labor de investigación misma, no está hecha por los genios, en realidad, está hecha por personas normales cuya cosa en común es su amor por su trabajo. Si hay disposición a entender el mundo que observamos, por difícil que parezca hacerlo, entonces hay carácter para ser físico, lo de matemático se meterá en la tripa posteriormente, si fuera el caso. 

¿Qué hay que estudiar para ser físico-matemático?

Se puede empezar estudiando la carrera de física (con perfil teórico) o la de matemáticas. Posteriormente hay que hacer un posgrado y obtener el doctorado, lo cual es necesario para dedicarse a  la investigación en las universidades. Ahora una advertencia, en mi experiencia, es más común que un físico haga física-matemática que un matemático, aunque si uno tiene la pasión, cualquiera lo puede hacer.

¿Dónde trabaja un físico-matemático?

En su mayoría, en las universidades del mundo. Aunque, como físico-matemático es relativamente fácil dedicarse a la industria o a la matemática aplicada, la labor de investigación libre se realiza casi exclusivamente en las universidades.

Comentarios finales

No es necesario ser un físico-matemático para hacer cosas en física-matemática, de hecho, muchos investigadores teóricos han hecho proyectos muy interesantes que se consideran de física-matemática, por lo que es posible dedicarse a cualquier área de la física y trabajar paralelamente en física-matemática, sin embargo, algunos tenemos ese amor por trabajar siempre en modelos de esta área y es así como uno termina dedicado de tiempo completo a ésta área.

He intentado hacer notar que para dedicarse a la ciencia, sólo hay que tener el gusto y no tener miedo al fracaso, al final, sólo hay que dedicarle tiempo y seguir aprendiendo. Al final del día, los científicos hacemos lo que más nos gusta y por eso, todo el tiempo que le dedicamos, es más un tiempo de jugar que de “trabajo”. Sin dejar de mencionar que la ciencia es una disciplina altamente colaborativa en la que uno conoce muchas personas y trabaja con personas diferentes y en varias cosas.

Así que, si te gusta la ciencia, pruébala. Si te enamora, no tengas miedo y dedícate a ella, si no lo hace, ¡corre!, porque sólo enamorado de la ciencia se puede vivir con ella.

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Gustavo Alfredo Arciniega Durán

Doctor en Ciencias (Física), por la Universidad Nacional Autónoma de México.

Investigador postdoctoral en la Universidad de Santiago de Compostela, España.

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Yo quiero ser Física - Cristina Fernández Bedoya

Y yo quiero ser...Física

(Por Cristina Fernández Bedoya)

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¿Y cómo no iba a querer serlo? Cuando uno tiene curiosidad por todo lo que le rodea y le gusta tocar, abrir, probar, hurgar, romper, experimentar con todo cachivache que se pone a su alcance… tiene muchas papeletas para acabar haciendo una carrera de ciencias. Y si además los cuerpos animados, especialmente los viscosos, te producen cierta repulsión, ¡bienvenido! Vas a acabar en el mundo de las matemáticas, la física, la química o las ingenierías.

Puede que, sin saberlo, ya desde pequeño quisieras ser físico. En mi caso, ya desde niña andaba buscando respuestas a preguntas, cuando menos, ambiciosas: ¿Cómo demonios se creó el mundo? ¿De dónde han salido todas estas cosas? ¿Por qué se sostiene en pie la Barbie con esos pies tan enanos? 

Mi madre lo debió ver claro pues con tres años le pregunté que de dónde venían los objetos que nos rodeaban. Para salir del apuro me dio la respuesta sencilla: que todo lo que no habían hecho los hombres lo había hecho Dios. Rápidamente le contesté que esta era una pregunta seria, que no valía el típico cuento del hada madrina convirtiendo calabazas por doquier. Lo mismo mi pobre madre resulta tener razón, pero a mí eso de que me diera una explicación que no podía demostrar no me pareció nada serio.

La primera asignatura de física propiamente dicha que tuve se hizo esperar hasta los 16 años. Fue un flechazo. En las películas, a los adolescentes les meten en la cabeza eso de que cuándo conozcas al amor de tu vida lo sabrás de inmediato. Es mentira generalmente con las personas, pero no con la física. ¡Por fin un profesor se dedicaba a explicar cosas que eran verdaderamente útiles e interesantes! Alguien había desarrollado teorías y métodos matemáticos para explicar por qué funcionan las cosas, por qué y cómo caes más rápido según la inclinación de la cuesta, por qué en una olla a presión la comida se cocina más rápido, por qué los rayos de luz se curvaban en una lente, cómo se forma un arco iris, cómo se mueven las estrellas, cuánto tarda la luz del sol en llegar a tu terraza, por qué los aviones pueden volar, qué hace que funcione un microondas, de la inducción mejor ni hablamos (como veis la cocina me creaba grandes dudas), de qué está hecha toda la materia que nos rodea y, rizando el rizo, ¡cómo se creó! 

Podría seguir un buen rato, pero el resumen es claro: POR FIN ALGUIEN SE MOLESTABA EN INTENTAR EXPLICAR CÓMO FUNCIONA EL MUNDO Y DE DÓNDE VIENEN TODAS LAS COSAS QUE NOS RODEAN. Incluso, lo de la Barbie.

La cuestión última de cómo se creó el universo fue la que dictó mis primeros años de carrera. El modelo del Big Bang había sido propuesto recientemente y devoraba artículos de divulgación sobre el desplazamiento al rojo, las curvas de rotación de las galaxias, los agujeros negros, etc. Estudiar asignaturas de astrofísica es una de las labores más satisfactorias que se me ocurrían pues ¿quién no quiere saber cuántos años tiene el universo? ¿Quién no se ha preguntado alguna vez si la Tierra ha existido siempre o cómo se han podido crear los planetas? ¿A qué distancia estará cada estrella en el cielo y si se estarán alejando o acercando? ¿Quién puede vivir sin hacerse esas preguntas? Nadie. ¡Nadie!

Bueno, entonces me eché un novio periodista que me hizo ver que no todo el mundo tiene esas inquietudes. Me confesó que cuando él miraba las estrellas lo que pensaba es “esa estrella me cae bien porque parece que me está guiñando un ojo, pero esa otra es una sosa, tremendamente aburrida…”. Y a los cinco minutos sólo quería irse a tomar una cerveza. Reconozco que en ese momento pensé que no podíamos ser de la misma especie, que igual yo era muy rara. Bueno, no, pensé que él era muy raro, pero le tenía cariño. Y gracias a él entendí que la física convive con nosotros pero que, si te dejas llevar, puedes ser muy feliz aprovechándote de ella sin plantearte cómo funciona. Leche fría, minuto de microondas, magia, leche caliente. Pero si no hubiera gente como nosotros, gente que mete la báscula en el ascensor para ver cómo cambia tu peso aparente, mi novio periodista seguiría bebiendo la leche fría (cosa que a veces le deseo por lo mucho que se ha reído de mi experimento con la báscula).

Así que el resto de mi vida me empeñé en buscar explicaciones a tantas cosas que podrían considerarse magia. Creo que eso es a lo que se dedica un físico si consigue tener un poco de suerte: a intentar descubrir las leyes que gobiernan la naturaleza.

He tenido muchas veces una típica discusión con colegas científicos sobre si es más puro el conocimiento de las matemáticas que el de la física. Pero supongo que hay un gen materialista en mí y considero que, hasta que no se valida la teoría con la realidad pura y dura, el valor de la misma es muy limitado. Ello explica que haya acabado siendo física experimental y, aunque la física teórica me parece apasionante, nada garantiza que esa bella teoría de donuts en 11 dimensiones tenga más que ver con la realidad que lo de las mitocondrias de StarWars… ¡salvo que un experimento así lo demuestre! Y más allá, que emocionante es que un experimento te desvele un nuevo tipo de donut en el que nunca había pensado nadie antes.

Uno de los descubrimientos más importantes que uno hace cuando estudia Físicas es que el mundo es bello. Las teorías son bellas. La naturaleza tiende a hacer las cosas lo más sencillas posibles y todo es lo más bonito que uno pueda imaginar.

Lo bueno de la física es que cuando intentas responder a una de las preguntas más ambiciosas del mundo, la ya comentada cómo funcionan todas las cosas, las variantes son infinitas y cada día te encuentras resolviendo un determinado tipo de problema: cómo encajar los continentes como si fueran un puzzle, cómo construir un coche que levite, cómo construir un comedero de tortugas automático con esos relés que has conseguido por ahí, cómo sacar energía eléctrica de las olas, cuál es la edad del universo… En fin, la mayoría de la gente que te conoce piensa que estás mal de la cabeza, pero tu tortuga te está eternamente agradecida (al menos la mía lo estuvo).

Habrá momentos de duda, en las que necesites algo menos abstracto. Puede que empieces a dedicarte a algo más concreto y tu vida te lleve a fabricar radios con el último condensador que pillas por ahí. Y, claro, acabas pensando que una ingeniería de telecomunicaciones o electrónica te va a ir más. A mí me pasó. Hubo un par de años que hice una ingeniería de segundo grado en electrónica, coqueteos de la vida. Pero, claro, es que resulta tremendamente atractivo cómo se fabricaban los demultiplexores y se construye la lógica digital de nuestros ordenadores. Resulta que su funcionamiento tiene sentido y es muy entretenido, un sudoku muy friki.

Pero, al final, tuve que volver a la física. No lo pude evitar. Quedaban muchas respuestas en el universo a las que buscar explicación y, sobre todo, hay algunas, las que se engloban dentro de la investigación básica, que tienen un atractivo indescriptible. Casualmente, son cosas que no afectan mucho a tu día a día. No hacen que tardes menos en llegar al trabajo, no te quitan el calor en verano, ni te van a ayudar demasiado a ligar en los bares al sacar el tema… pero si te has quedado enganchado con preguntas como por qué la velocidad de rotación de las galaxias parece no cumplir las leyes de Newton (la típica duda), si será posible que esas estrellas lejanas estén hechas de antimateria o por qué la masa de la partícula top parece ser la suma de la masa del W y del Z (no entiendo cómo Netflix no ha hecho aún una serie de esto), es que la física de partículas está llamando a las puertas de tu mente y es difícil escapar. Avisado quedas.

Fig. 1. Imagen del detector CMS (Compact Muon Solenoid)
del LHC (Large Hadron Collider) del CERN.

Y eso también es lo bonito, se trata de intentar responder todas las preguntas del universo. Ahí, sin ambición.

Ser físico no es como ser bombero, que está claro que te vas a dedicar a apagar fuegos. Ser físico es, tratar de resolver una nueva pregunta hoy, fabricar un ordenador cuántico, medir la velocidad de los neutrinos, descubrir un nuevo planeta… Soñar cosas imposibles y hacerlas posibles.

Es un objetivo tan ambicioso, tan inabarcable, que en algún momento tienes que asumir que debes centrarte en algo (y ganar algo de dinero). Muchas veces es el propio camino el que te lleva a tu destino sin que te des cuenta. Hay tantas preguntas por resolver, que son las propias preguntas las que te acaban dando una respuesta. Mi respuesta acabó siendo participar en el descubrimiento del bosón de Higgs. No está mal, acabo dando un Nobel.

Fig. 2. Imagen de un evento reconstruido en el detector CMS 
procedente de una desintegración del bosón de Higgs
producido en las colisiones de protones del LHC del CERN.

La vuestra puede ser, cualquier otra. Hay infinitas. Lo mismo descubrís cómo teletransportarnos (de una maldita vez), cómo crear filetes con la impresora 3D o cómo eliminar los residuos radioactivos.

Así que, ¿por qué ser físico? Primero, porque te gusta y bueno, también porque alguien tendrá que explicar cómo funciona todo esto y por qué sigue de pie la Barbie.

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Cristina Fernández Bedoya

Doctora en Ciencias Físicas

CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas)

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Yo quiero ser Científico - Eduardo Hernández

Y yo quiero ser...Científico

(Por Eduardo Hernández)

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Recuerdo el día en que hablé con mi padre sobre el espinoso tema de cuáles serían mis estudios universitarios. Hasta entonces había pasado por varias fases: estudiar magisterio, o incluso filología inglesa (que en mi caso habría sido una opción fácil, teniendo madre inglesa). Con todo el respeto hacia esas opciones, lo cierto es que ninguna de las dos me convencía demasiado. Siempre me había sentido atraído por las ciencias, pero nunca me había planteado seriamente la posibilidad de estudiar una carrera científica, y mucho menos dedicarme profesionalmente a la ciencia (que al fin y al cabo es para lo que se supone que uno estudia una carrera). Pero, ya en el último año de mis estudios pre-universitarios, era hora de tomar una decisión en firme. La primera parte de esa decisión consistió en desechar opciones por las que no sintiese un mínimo de entusiasmo, así que el magisterio y la filología quedaron descartados. La segunda fue reducir el rango de opciones: decidí que estudiaría una carrera científica, a elegir entre física o química. Mi padre se alegró enormemente con esa decisión, y así me lo dijo aquel día.

Ahora sólo era cuestión de tomar una decisión final: ¿física o química? ¡No era tan fácil! Yo me inclinaba más por la física, pero en aquellos tiempos, en mi ciudad, Alicante, no era posible estudiar esa carrera, aunque sí había licenciatura de química. Estudiar física suponía realizar mis estudios en otra ciudad, con la consiguiente carga económica para mi familia (en aquellos tiempos no había muchas becas), y todas las complicaciones añadidas que se derivan de dejar el nido familiar. Con esos condicionantes, no es extraño que al final triunfara la opción de estudiar química; no obstante siempre me ha quedado la curiosidad por saber cómo me habrían ido las cosas si hubiese optado por estudiar física.

Así pues, con una decisión ya tomada, me embarqué en mis estudios de química con entusiasmo, y para mi agradable sorpresa descubrí que la química y la física tenían en común más de lo que yo había supuesto. De hecho, se estudiaba mucha física en la licenciatura de química, además de matemáticas, y por supuesto, química. Varias de las asignaturas del temario tenían el nombre de química-física. Estas asignaturas eran invariablemente las que me gustaban más, y me resultaba cómico descubrir que a mis compañeros de estudios en general no les sucedía lo mismo; ellos sí tenían claro que lo suyo era la química, y no la física. Mi preferencia por las asignaturas más tendentes a la física acabó valiéndome el sobrenombre de “el anti-químico”. No es que yo renegara de la química, ni mucho menos, pero el mote me hacía gracia.

Acabado el tercer curso de la carrera de ciencias químicas, que en aquellos tiempos constaba de cinco, se me planteó una nueva disyuntiva: podía seguir como hasta entonces y acabar la carrera en la Universidad de Alicante, o bien podía marcharme para completar el segundo ciclo en otra universidad. Quedarme en Alicante suponía acabar con la licenciatura en Química General, ya que allí no existía la posibilidad de cursar ninguna especialidad. Por otro lado, si me marchaba a una universidad más grande, podría especializarme en alguna rama de las que me atraían más, léase química-física o química cuántica. Tres años antes la idea de marcharme se me había hecho muy cuesta arriba, pero la verdad es que ahora me moría de ganas por dejar el hogar familiar y lanzarme a la aventura. Tras cursar asignaturas de química analítica, ingeniería química y otras similares, tenía claro que prefería ahondar en la química-física. Así pues decidí liarme la manta a la cabeza y trasladarme a Madrid para estudiar la especialidad de química cuántica en la Universidad Autónoma, la especialidad más teórica de la química, y por tanto la más cercana a la física.

Después de esos años en Madrid acabé la carrera estudiando más física y más matemáticas que química propiamente dicha, pero disfrutando mucho en el proceso. Después de eso vino la posibilidad de realizar un doctorado en simulación de materiales, en Londres, y así fue como mi inquietud entre la química y la física fue labrando mi carrera científica. Mi doctorado me sirvió para introducirme en el fascinante mundo de la informática aplicada a la investigación científica; me sirvió también para encauzar mi carrera científica en la dirección de la ciencia de materiales, un campo a medio camino entre la física y la química, al que pareciera que me encontraba predestinado sin yo saberlo. Hoy en día trabajo para el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, concretamente en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, y mi trabajo consiste en emplear técnicas de simulación aplicadas al estudio de propiedades y diseño de nuevos materiales.

¿Qué es la Simulación de Materiales?

Actualmente, a pesar de que nuestro conocimiento de las leyes que gobiernan el comportamiento de la materia a escala atómica y molecular es todavía parcial, resulta posible simular con ayuda de un ordenador muchos materiales de manera suficientemente realista como para poder predecir sus propiedades físicas y químicas. Dichas propiedades son el resultado de las interacciones entre los átomos o moléculas que conforman el material en cuestión. Por ejemplo, si los enlaces químicos entre los átomos son fuertes, como ocurre en el caso del carbono, tendremos un material con alta resistencia a la deformación, un material de gran dureza. Éste es el caso del diamante. Si podemos modelar con suficiente precisión y fidelidad las interacciones que tienen lugar entre átomos y moléculas, podremos calcular cómo dichas interacciones se traducen en propiedades macroscópicas de los materiales resultantes. Todo ello nos puede ayudar a diseñar nuevos materiales con propiedades deseables desde un punto de vista de posibles aplicaciones tecnológicas.

La simulación de materiales también es útil como complemento a la labor experimental. Aunque las técnicas experimentales son cada día más finas y precisas, no siempre resulta posible obtener una visión detallada de lo que ocurre durante un experimento a escala atómica. Sin dicha imagen resulta complicado, cuando no imposible, interpretar certeramente los resultados experimentales. Por ello es cada vez más frecuente que se publiquen artículos científicos en los que se combinan técnicas experimentales y simulación para lograr una interpretación lo más completa posible del fenómeno estudiado.

Gracias a la simulación resulta posible investigar el comportamiento y las propiedades de materiales en condiciones extremas de presión y/o temperatura, condiciones en las que la experimentación resultaría extremadamente difícil y costosa. Preguntas tales como ¿cómo se comportan los minerales que se encuentran en las profundidades del interior de la Tierra, o en el interior de Júpiter o Saturno? resultan muy difíciles de responder mediante experimentos, pero se pueden plantear, y responder al menos parcialmente, mediante simulaciones. Veamos un ejemplo: sabemos, gracias a medidas sismológicas, que el interior de la Tierra se estructura en capas. La capa más externa, sobre la que vivimos, es la corteza; esta se encuentra sobre el manto, que alcanza una profundidad de unos 2900 km, formado principalmente por silicatos, y que a su vez se divide en dos capas, el manto externo y el interno, con una zona de transición entre ambos. Más abajo aún está el núcleo, que nuevamente se divide en núcleo externo e interno. El núcleo se compone principalmente de hierro. En el núcleo externo el metal se encuentra en estado líquido, mientras que en el núcleo interno es sólido. Las medidas sismológicas nos informan además sobre la presión y sobre la densidad a medida que aumenta la profundidad; sin embargo, no nos dicen nada acerca de la temperatura. Una forma de deducir indirectamente la temperatura a la que se encuentra el interior de la Tierra a la profundidad a la que se encuentra la transición entre el núcleo interno y el externo (unos 5100 km) es medir la temperatura de fusión del hierro a 330 GPa (3,300,000 atm), la presión a la que se da esa transición. Dichos experimentos son extremadamente costosos y difíciles, y durante mucho tiempo no han sido concluyentes, ya que distintos grupos han obtenido resultados divergentes. Sin embargo, para una simulación las altas presiones no son a priori un problema. Hace ya algunos años, un grupo de geofísicos empleó técnicas de simulación ab initio para predecir que el hierro a 330 GPa de presión funde a la pasmosa temperatura de 6000 K, una temperatura comparable a la que impera en la superficie del sol. Por lo tanto, esa debe de ser la temperatura a la que se encuentra la frontera entre el núcleo interno y el externo. Posteriormente, esta predicción ha sido corroborada experimentalmente en varios estudios.

Hoy en día la simulación se emplea asiduamente en la mayoría de las disciplinas científicas, desde la física y la química a la biología, o, como acabamos de ver, la geología. Yo he encontrado mi línea de trabajo en este fascinante mundo de la simulación aplicada al campo de la investigación en ciencia de materiales. Es un campo que me ha dado un sinnúmero de satisfacciones, tanto personales como profesionales.

Fig. 1. Nanotubos de carbono transportando una carga (en este caso una placa de oro) bajo los efectos de un gradiente térmico a lo largo del nanotubo amarillo (1).

Notas:

(1) Simulaciones realizadas por Riccardo Rurali y Eduardo Hernández (más detalles en Barreiro et al., Science vol. 320, p. 775 (2008)).

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Eduardo Hernández

Doctor en Ciencias, Especialista en Simulación de Materiales

Investigador Científico del CSIC en el Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid

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