El hombre es el más misterioso y el más desconcertante de los objetos descubiertos por la ciencia.
Ángel Ganivet
Desde Scientific American.
Traducción: Pablo
Para cerrar la Semana de Comienzos de Scientific American, se presentan ocho fenómenos cuyo origen es desconocido, o a los que les falta una descripción definitiva de su origen y causa. La lista no es completa, la Ciencia y los lectores pueden tener sus propios misterios favoritos.
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1. La estacionalidad de la GRIPE
La gripe y el clima frío van de la mano en las zonas templadas: En el hemisferio norte la temporada de gripe generalmente empieza en noviembre y se extiende hasta abril. Pero los virus de la gripe se distribuyen durante todo el año. Muestran muy poca estacionalidad en los trópicos, y las nuevas cepas puede surgir durante los meses más cálidos, como el de la influenza AH1N1 este año.Los investigadores han elaborado con muchas posibles razones para explicar por qué los virus de la gripe no pandémica se adquiere sólo en ciertas épocas del año. El aire frío y seco parece ayudar al virus a sobrevivir en las superficies. La falta de vitamina D, la vitamina del sol, puede debilitar el sistema inmunológico de las personas durante el invierno, tal vez preparando el terreno para las infecciones. En clima frío, también, las personas tienden a quedarse en casa y se amontonan en las escuelas y oficinas, aumentando las probabilidades de una transmisión de persona a persona. Los sistemas de calefacción interior también podrían desempeñar un papel, transportando aerosoles emitidos por la tos a zonas alejadas dentro de los edificios.
Las razones suenan plausibles, pero poca investigación se ha realizado para apoyar o rechazar las teorías. En una revisión de 2007 sobre la influenza estacional, Eric Lofgren, de la Escuela de Medicina de la Universidad de Tufts y sus colegas escribieron que la estacionalidad es probable que sea el resultado de “interacciones no tan directas de muchos factores diferentes.”
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2. Super conductividad de ALTA TEMPERATURA
A finales del decenio de 1980 los físicos estaban asombrados por el comportamiento eléctrico de compuestos cerámicos basados en óxidos de cobre. Estos materiales pueden conducir la electricidad sin resistencia muy por encima de la temperatura del nitrógeno líquido (77 grados Kelvin, o -196 grados Celsius). Anteriormente, la superconductividad se produjo sólo en los metales enfriados cerca del cero absoluto (-273 grados C). (La imagen muestra un imán que levita mediante el potente campo magnético de polaridad opuesta generada por un superconductor de óxido de cobre enfriado con nitrógeno líquido.)
La temperatura de transición relativamente alta observada en los óxidos de cobre revolucionó el campo y obligó a los físicos a reconsiderar la causa aceptada de la superconductividad, llamada la teoría BCS. Esta postula que la supercorriente ocurre cuando los electrones se emparejan. Un electrón moviéndose a través de la sustancia ligeramente atrae el material cargado positivamente de la red cristalina, dejando una estela de carga positiva ligeramente más densa detrás de él; un segundo electrón se sentiría atraídos hacia esta estela. De esta manera, los así llamados pares de electrones de Cooper se unen débilmente entre sí, y un mar de ellos podría fluir a través de la red sin perder energía. Pero la teoría también predice que, por encima de los 30 K, el calor ambiental causa que la red vibre demasiado, desestabilizando los pares de Cooper.
Los óxidos de cobre, que pueden supercondcir a temperaturas de hasta 164 K bajo las circunstancias adecuadas, indican claramente que es necesaria una nueva teoría. Los pares de Cooper se forman todavía, pero lo que los atrajo y los mantiene unidos ha eludido una explicación definitiva. El descubrimiento de los superconductores con base de hierro, que también funcionan muy por encima del cero absoluto, pero por debajo de los óxidos de cobre, podría dar algunas pistas esenciales.
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3. IDIOMA
En algún momento después de que los chimpancés y los humanos divergieran de un antepasado común hace seis millones de años, los humanos desarrollamos la capacidad para hablar - y para chismear, discutir, quejarnos y pontificar. Pero debido a que los tejidos blandos, como cuerdas vocales, laringe, lengua, úvula y cerebro no se conservan en el registro fósil, no sabemos cuando nuestros ancestros desarrollaron la capacidad física para hablar o cuánto tiempo les llevó desarrollarla.
Otros animales pueden comunicarse - la llamadas de alarma de perros de la pradera para avisar de un depredador cercano, por ejemplo, o el maullido de un gato hambriento para decirle a su dueño que desea comida. Pero carecen de la complejidad y la gramática de un idioma. Y la forma en que los bebés desarrollan la capacidad ha sido ampliamente debatida sin una clara solución. Tal vez los seres humanos tienen una “gramática universal” innata, como afirma Noam Chomsky, o tal vez surge como parte del proceso general de nuestros grandes cerebros y la cultura circundante.
En su libro, La primera palabra: la búsqueda de los orígenes de los idiomas (Viking 2007), Christine Kenneally preguntó a varios investigadores clave si un barco lleno de bebés encallara en una isla desierta, ¿podrían estos desarrollar un lenguaje? Casi todos estuvieron de acuerdo en que se desarrollaría algún tipo de comunicación, pero no estaban de acuerdo si surgiría un idioma “normal” totalmente formado.
NASA/GODDARD SPACE FLIGHT CENTER SCIENTIFIC VISUALIZATION STUDIO
4. Materia sobre la antimateria
Encontramos belleza en la simetría, pero sin una pieza clave de asimetría, no sería posible apreciar las cosas buenas. En el ámbito de las colisiones de partículas y de los procesos cuánticos, la antimateria se produce tan a menudo como la materia ordinaria. De hecho, el Big Bang debería haber producido la misma cantidad de ambas - no una buena cosa, porque cada trozo de antimateria destruye una cantidad igual de la materia. El big bang por lo tanto debería haber creado un universo de sólo luz y energía, libre de sólidos líquidos o gases.
Es posible que el Big Bang, efectivamente, crearse antimateria suficiente para crear anti-soles, anti-planetas, anti-galaxias y similares, y que existan en alguna parte en bolsillos separados del universo. Pero décadas de observaciones del espacio profundo hacen que esa posibilidad parezca poco probable.
Por lo tanto, se produjo algún tipo de asimetría sesgando la evolución del universo hacia la materia. No hacía falta mucho, sólo una partícula de materia extra por cada mil millones de pares partícula-antipartícula. Los investigadores han descubierto una asimetría entre el comportamiento de la materia y de antimateria, llamada violación de carga-paridad, lo que podría haber sesgado las cosas a este lado del mundo material. Pero para que este sesgo sutil se tradujera en un exceso de materia, el universo primordial habría tenido que pasar por un desgarrador período de condiciones de desequilibrio, y hasta ahora nadie sabe cómo podría haber sucedido.
SIMON SWORDY (U. CHICAGO), NASA
5. Rayos cósmicos de Ultra-alta energía
Normalmente pensamos en las partículas subatómicas como pequeñas e inocuas. Sin embargo, el 15 de octubre de 1991, los astrónomos vieron a una partícula chocar contra la atmósfera de la Tierra con la energía de una bola de bolos al caer sobre tu pie. Varias docenas de otras partículas han llegado a nosotros desde entonces. Lo que sea que las dispare, hace que el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más potente del mundo, parezca una pistola de juguete. Ni siquiera la explosión de una supernova podría realizar esa tarea y, en cualquier caso, las partículas de esa potencia deberían perder su energía en su camino.
Así que los físicos han especulado acerca de formas exóticas de la materia y en los fracasos de las leyes conocidas de la física. Pero hace dos años el Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger en el oeste de Argentina consideró que las partículas parecen provenir de galaxias cercanas. Gigantescos agujeros negros o super-supernovas en estas galaxias podrían provocar ondas de choque que imprimiesen una buena patada a esas partículas, y están lo suficientemente cerca para que las partículas conserven la mayor parte de su energía. Los detalles, sin embargo, siguen siendo vagos. - George Musser
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6. Asimetría
Las moléculas orgánicas están comúnmente construidas alrededor de un átomo de carbono unido a cuatro átomos o grupos de átomos. Cuando al menos dos de estos átomos (o grupos de átomos) son los mismos, la estructura es simétrica en espejo; su imagen en espejo es la misma, sólo girada. Cuando los cuatro son diferentes, sin embargo, la molécula carece de esta simetría, y se presenta en dos variedades distintas, como las manos. En general, estas variedades se comportan químicamente igual, pero la vida en nuestro planeta sólo utiliza una de ellas. Eso, por sí mismo, no es un misterio: las formas son fundamentales en las reacciones bioquímicas y reaccionando para ambas formas en espejo podría haber sido muy complicado.
Sin embargo, ¿por qué la vida eligió la variedad que eligió? Algunos piensan que fue una mera casualidad, pero otros piensan que la elección es una pista sobre el origen de la vida. Tal vez los cristales, que pueden separar las dos variedades, proporcionaron un andamio de Proto-vida, o tal vez los bloques constitutivos de la vida vinieron del espacio exterior, donde la luz polarizada de estrellas tamizó las variedades. - George Musser
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7. SEXO
O dicho de otra manera, ¿por qué existen los machos? Si no fuera por el programa de masculinidad que partió plaza con un cromosoma llamado Y (que contiene una docena de genes, en comparación con el cromosoma X de 2,000 a 3,000), todos los embriones humanos procederían a transitar por un camino predeterminado de desarrollo y a convertirse en mujeres.
La vida temprana se reproduce asexualmente, pero al menos hace mil millones de años, surgió el sexo. Hoy en día, sería difícil encontrar un organismo pluricelular que no se reprodujera sexualmente (aunque algunos pueden reproducirse de ambas formas, como el dragón de Komodo y su capacidad de partenogénesis). Pero por qué el sexo evolucionó y aun persiste, no es del todo claro. Con todas las cosas iguales, un grupo de reproductores por clonación debería proliferar más rápido que las maravillas competitivas del sexo y los llevarían a la extinción. Después de todo, los asexuales no tienen que gastar tiempo ni preciosa energía en busca de compañeros y de mejores ocurrencias que, “¿Vienes por aquí a menudo?” Afortunadamente para los seres sexuales, todas las cosas no son iguales, y teniendo en cuenta su enorme éxito, el sexo debe ser altamente adaptable. Ciertamente, el sexo mezcla de manera eficiente los genes, pero la forma en que esta mezcla mejora la aptitud evolutiva no está del todo clara. Tal vez elimina las malas hierbas o enmascara las mutaciones, la mayoría de las cuales son perjudiciales, mejor que la clonación. O tal vez el sexo equipa a los organismos con genes de defensa para repeler mejor los parásitos y las enfermedades que producen.
RYAN REID
8. Spin del PROTON
Los protones tienen una propiedad conocida como spin, la contraparte en física cuántica de la clase más familiar, la rotación común. Pero a diferencia de la rotación de un trompo, el spin de los protones gobierna la interacción magnética entre los protones y otras partículas, una propiedad que permite tomar imágenes de resonancia magnética (MRI).
La magnitud del spin de un protón es siempre la misma y se fija convencionalmente en 1/2. Para tenerlo en cuenta, uno podría pensar que el giro proviene únicamente de los tres quarks que forman el protón: dos quarks up (con spin 1/2 cada uno) y un quark down (-1/2, ya que su spin apunta en dirección contraria). Totalizando los rendimientos del spin de los quarks se obtiene el spin del protón, de 1/2. Del mismo modo, el spin de los neutrones (un quark up, dos down) podría resumirse de una manera similar.
Pero los experimentos con aceleradores de partículas han refutado esa imagen simple. En la década de 1980 los físicos colisionaron electrones energéticos y otras partículas con protones: midiendo su desviación se confirman los spines dentro de cada protón. Los experimentos demostraron que el spin de los quarks representan menos del 30 por ciento de espín del protón. Para resolver esta “crisis de spin”, los físicos empezaron a examinar otros factores que pueden contribuir al spin, como los gluones, que mantienen unidos a los quarks, el movimiento orbital de los quarks dentro del protón y la aparición momentánea de quarks virtuales. Muchas de las características son cada vez más claras gracias a años de experimentos y cálculos, pero los físicos aún no explican completamente el spin protónico.
