Quinto estado de la materia

El comportamiento de la materia está regido por un conjunto de leyes que los físicos llaman mecánica cuántica; aunque toda la materia esta sujeta a ella, sus manifestaciones sólo se perciben en la escala microscópica. Según la mecánica cuántica en el universo existen únicamente dos clases de partículas, unas (llamadas fermiones), como los electrones y los protones, se comportan de tal manera que dos partículas nunca pueden estar en el mismo estado energético. Las otras partículas, apellidadas bosones, no sufren un principio de segregación semejante, y pueden permanecer juntas en el mismo estado en cantidades ilimitadas. Llamamos condensado de Bose-Einstein a la agregación de bosones en el mismo estado energético, estado en el que las partículas se vuelven indistinguibles y pasan a formar un metafórico superátomo. Aclaro que un conjunto de bosones puede formar, o no, un condensado de Bose-Einstein, pero si se trata de fermiones tal condensación es imposible. 

¿Las especulaciones teóricas anteriores tienen algo que ver con la realidad? La superfluidez, que manifiesta el helio cuatro, a dos grados por encima del cero absoluto de temperatura, o la que muestra el helio tres, a una temperatura mil veces menor, son ejemplos de comportamiento cuántico macroscópico; que también se manifiesta en los metales, bajo el nombre de superconductividad. Los superfluidos contradicen la intuición, porque fluyen sin rozamiento a través de obstrucciones y poros impenetrables, o establecen corrientes circulatorias persistentes. ¿Cuándo los observamos? Cuando bajamos la temperatura de uno u otro helio, detectamos una transición: el helio líquido normal se convierte en un superfluido, en un condensado de Bose-Einstein. Ahora bien, mientras que el helio cuatro es un bosón que puede condensarse, el helio tres no lo es, es un fermión. ¿Cómo se explica entonces su superfluidez? Los átomos de helio tres se atraen entre sí con una fuerza muy débil (la que le permite pasar del estado gas a líquido), de tal manera que, a temperaturas extremadamente bajas, forman pares, y ese par ligado de átomos, sí es un bosón y, por tanto, puede convertirse en un condensado; esto parece una contradicción, pero las reglas de la teoría cuántica son así de sutiles. 

Concluyo con una pregunta ¿es posible que la masa oscura del universo se encuentre en forma de estrellas hechas con materia (hexaquarks, su nombre es lo de menos) que forma este exótico condensado? 

Esquizofrenia o esquizofrenias

Quienes, por afición o profesión, leemos revistas científicas debemos estar preparados para cambiar a menudo nuestra manera de comprender el funcionamiento del cerebro y las enfermedades mentales; porque el ritmo de descubrimientos en las neurociencias es prodigioso. ¿Que la esquizofrenia es una enfermedad? Pues no, son ocho: lo demostraron Javier Arnedo, C. Robert Cloninger y otros investigadores: ocho trastornos mentales genéticamente distintos que presentan, cada uno, su propio conjunto de síntomas. ¡Nada menos! 

Los psiquiatras saben que el ochenta por ciento del riesgo de padecer esquizofrenia se hereda, sin embargo, hasta ahora han sido incapaces de identificar los genes específicos de esta psicosis. Después de décadas de frustración en genética psiquiátrica tal vez una nueva forma de abordar el problema sea más efectiva: quizá debe prestarse atención, más que a los genes individuales, a los conjuntos de variaciones genéticas que conducen a los distintos síndromes clínicos. Quizá los genes no actúan de forma independiente y trabajan al unísono para perturbar la estructura y función del cerebro; tal vez eso cause la enfermedad; dicho en términos metafóricos, quizá los genes funcionan como una orquesta, si la orquesta es armoniosa disfrutamos de salud mental, si se desorganiza aparece la temible enfermedad; por ello, para entender el modo de acción de los genes, hay que saber cómo interaccionan entre sí.

Consecuentes con la idea anterior, los investigadores mencionados han analizado las influencias genéticas en más de cuatro mil enfermos esquizofrénicos. ¿Cómo? Clasificaron a los pacientes según el tipo y la severidad de sus síntomas (alucinaciones, delirios, pensamiento confuso, lenguaje desorganizado, aislamiento…); después emparejaron las variaciones del ADN de las personas sanas con las de los pacientes diagnosticados con unos síntomas determinados. Identificaron así ocho redes de genes que contribuyen a ocho trastornos cualitativamente diferentes de esquizofrenia. En resumen, los investigadores concluyen que la esquizofrenia es un grupo heterogéneo de trastornos mentales hereditarios, causados por diferentes conjuntos de genes, en los que aparecen distintos síndromes clínicos; aunque los genes individuales muestran débiles asociaciones estadísticas con la esquizofrenia, ciertos grupos de genes crean un riesgo extremadamente elevado (del setenta al cien por cien) de sufrir esta psicosis; en concreto, han identificado cuarenta y dos grupos de variaciones genéticas que aumentan el riesgo de padecer esquizofrenia.

Esperemos que el hallazgo permita mejorar el diagnóstico y el tratamiento de esta incapacitante enfermedad psiquiátrica que afecta a veintiún millones de seres humanos en el mundo. 

Manchas en el Sol

Olvídese el suspicaz lector de las apariencias cuando observe el astro rey: el Sol no permanece inmutable; el ciclo de las manchas solares quizás sea el tipo de variación más conocida. ¿Qué son esas manchas oscuras que se aprecian en la superficie de la estrella? Regiones de intensa fuerza magnética, nada más, nada menos. Los astrónomos han observado que la cantidad de manchas cambia cíclicamente durante períodos de once años: disminuye a un mínimo y luego alcanza un máximo. ¿A qué se debe tal mudanza? A la variable actividad solar: por razones no comprendidas todavía, el campo magnético -el magnetismo- del Sol aumenta y disminuye periódicamente. Si bien los ciclos de manchas se conocían en la antigüedad, hasta el año 1755 no se comenzaron a registrar; por ello, los signos que se observaron, en el año 2020, del nuevo período que comenzó, se refieren al ciclo solar veinticinco; un nuevo cambio en la polaridad del campo magnético del Sol, que se extenderá hasta cerca del año 2030. Debo aclarar que se determina con exactitud el instante del comienzo del nuevo ciclo, que se pronostica débil, cuando los astrónomos disponen de suficientes datos; sin embargo, más que el día del comienzo, nos interesa saber que la actividad solar aumentará gradualmente en los próximos cinco años, hasta alcanzar el máximo en julio de 2025; porque, cuando el magnetismo esté cerca de su máximo, habrá mucha actividad en la superficie del Sol: se producirán, entonces, enormes explosiones, llamadas erupciones solares, que pueden desencadenar eyecciones de masa coronal, en las que miles de millones de toneladas de hidrógeno solar son lanzadas al espacio a grandes velocidades; pudiendo llegar, algunas de ellas, a la Tierra y perturbar su magnetosfera.

Los astrónomos buscan la aparición de las manchas solares con un propósito bien definido: determinar el inicio del ciclo solar y así poder prever las tormentas solares. Tormentas solares cuyos efectos se notan en la Tierra: porque la liberación violenta de la materia de la estrella viaja a través del espacio y puede llegar hasta nuestro planeta, donde afecta a los satélites de comunicaciones, a los sistemas de GPS, a la transmisión de las ondas de radio, a las operaciones de las centrales eléctricas o a la seguridad de la aviación. Consuélense los estetas: en tales casos podrán deleitarse viendo las hermosísimas auroras en los cielos austral y boreal.

Especies biológicas invasoras

El coste en la salud atribuido a los insectos invasores supera los seis mil novecientos millones de dólares anuales en el mundo; tal monto de dinero me indujo a averiguar más sobre el problema. ¿Nos afecta que el número de invasiones biológicas haya aumentado en las últimas décadas? Existen muchas especies exóticas invasoras: insectos como la avispa asiática y mamíferos como el mapache y visón americano lo son en el lugar donde reside el escritor, también los vegetales, como la mimosa, la acacia, la hierba de la Pampa y la uña de gato forman parte de esta desagradable agrupación. Resulta lógico pensar que todas ellas afectan a la biodiversidad y a los ecosistemas; también, de una u otra manera, al bienestar humano, ya sea por el coste económico o porque atañen a la salud. Sin embargo, la evaluación cuantitativa de su impacto en la salud humana es poco frecuente; y debe preocuparnos tal desconocimiento, porque la información sobre el ahorro en sanidad que supondrían las medidas de mitigación es esencial para que se inviertan recursos en la gestión de las especies exóticas invasoras.

En Nature Communications (2020), bajo el título “Control biológico de malezas para aliviar millones de alergias a Ambrosia en Europa“, puede leerse un interesante artículo; en él, los autores muestran los resultados de una evaluación cuantitativa de los efectos del control de la planta invasora ambrosía común (Ambrosia artemisiifolia), en la salud pública europea. Se aprovecharon de una circunstancia excepcional: la introducción accidental del escarabajo de la hoja (Ophraella communa) consiguió controlar la planta invasora. Antes del establecimiento del escarabajo en 2013, trece millones y medio de europeos, en más de treinta países, sufrían alergias inducidas por la ambrosía común; lo que suponía un costo de siete mil cuatrocientos millones de euros anuales. Los estudios efectuados en Italia demuestran que el escarabajo mencionado reduce la producción de polen de la ambrosía en un ochenta y dos por ciento; en base a ello los autores estimaron lo que sucedería si el escarabajo se hubiese extendido a todo el hábitat europeo. El control biológico de la planta reduciría el número de pacientes en dos millones trescientos mil, y el coste en salud en mil cien millones de euros cada año. 

En resumen, los cálculos muestran que se ha subestimado el coste económico de las especies exóticas invasoras y, por lo tanto, también los beneficios de su control. 

El viento

Luz y sombra, dos ciervas velocísimas,


huyen hacia la fontana de aguas frescas,


centro de todo.

¿Vivir no es más que el roce de su viento?

Dejo sin contestación las metafísicas preguntas del poeta Dámaso Alonso, para interesarme por las características físicas del viento. ¿Existen diferencias en la presión atmosférica? ¿Si? Se mueven, entonces, las masas de aire: a eso llamamos viento. Vientos que, si duran poco, se denominan ráfagas; turbonadas si su duración es intermedia (un minuto más o menos) y son fuertes; los vientos de larga duración reciben diversos nombres -brisa, temporal, tormenta o huracán- según cuál sea su intensidad.

El viento ha inspirado la mitología y ha afectado a los acontecimientos históricos; ha extendido el transporte y con él, el comercio y la guerra. En el presente proporciona energía y entretenimiento; impulsa los veleros a través de los océanos y permite reducir el consumo de combustible de las modernas aeronaves; no es desdeñable conocer las anomalías eólicas para evitar el daño de unos y otras; tampoco debemos ignorar la intensidad del viento porque los árboles, o cualquier construcción artificial puede ser destruida por ellos. El viento no sólo nos afecta a nosotros, también atañe a otras especies de la biosfera: interviene en la extensión de los incendios forestales y dispersa las semillas y el polen de numerosas plantas; transporta a las aves y a los insectos voladores; y condiciona las estrategias de caza y defensa de la fauna. 

Es un agente erosivo, en especial en las regiones desérticas, donde los granos de arena y de polvo arrastrados por el viento transforman el relieve. Muchos de los grandes depósitos, especialmente los mares de arena -o ergs- que se observan en el Sahara, probablemente sean el resultado de una intensa actividad fluvial durante el Cuaternario (hace dos millones y medio de años); sí, el agua concentra las masas de arena de los desiertos que el viento se encarga de transportar y redistribuir. Los vientos también intervienen en el proceso de sedimentación, ya que, cuando disminuye su velocidad, depositan los materiales que transportan; forman suelos fértiles (loess) o dunas, que se desplazan en la dirección del viento a medida que la arena es arrastrada desde barlovento hacia sotavento. Por último, no me olvido de la destrucción que el viento ocasiona: recuérdense los poderosos tornados, los intensos huracanes o las tormentas de arena y polvo que aterrorizan y destruyen a quienes hallan en su camino.