Física y química

Durante la última década, ALBA, la fuente nacional de luz de sincrotrón en las afueras de Barcelona, se ha convertido en un pilar importante de la investigación española y europea, proporcionando instrumentación de vanguardia a más de 8000 usuarios académicos e industriales. Con sus once líneas de luz experimentales operativas, mientras se ponen en marcha tres más y con la creación, en colaboración con otras instituciones, de un centro de microscopia electrónica, es una herramienta esencial para abordar los desafíos más urgentes de la sociedad. Su luz se utiliza para analizar las propiedades de la materia, en una infinidad de campos, desde entender los mecanismos de las enfermedades a ayudar al desarrollo de fármacos y vacunas, desde la investigación catalítica al desarrollo de materiales para la producción y almacenamiento de energía, desde la investigación medio-ambiental a tecnologías de la comunicación. Su programa industrial impacta directamente en el crecimiento económico del país, ofreciendo capacidades de innovación a una variedad de empresas. ALBA está preparando el salto a la 4ª generación, ALBA II, cuyo proyecto está en sus comienzos y cuyo diseño y futura construcción se llevan a cabo en paralelo con la plena operación de la actual infraestructura. ALBA II estará operativa a partir del 2030 y seguirá proporcionando respuestas a los crecientes desafíos ecológicos, energéticos, de salud y económicos del siglo XXI.

El Premio Nobel de Física 2023 reconoce un campo emergente de la física conocido como la attofísica. Los avances emprendidos por los galardonados de este año han extendido nuestro conocimiento experimental sobre los fenómenos que ocurren en tan solo unas cuantas trillonésimas de segundo. Esta conferencia es un viaje a través de las escalas de tiempo, desde el segundo a su trillonésima, con el objetivo de explorar la naturaleza más íntima y ultrarrápida de los electrones en la materia.

Los neutrinos son, junto con los fotones, las partículas más abundantes del universo y al mismo tiempo las más difíciles de detectar. Atraviesan la materia sin desviarse y son tan ligeras que inicialmente se postuló que no tenían masa. Sin embargo, el descubrimiento de las oscilaciones de neutrinos ha demostrado que los neutrinos sí tienen masa aunque todavía hoy desconocemos su valor. En esta conferencia se hará una revisión de los avances en la comprensión de las propiedades de estas sorprendentes partículas gracias a la detección de neutrinos del sol, la atmósfera, centrales nucleares, explosiones en el universo y aceleradores de partículas, así como de las grandes incógnitas que quedan aún por resolver, como por qué el universo está hecho de materia.

Existe un vasto territorio desconocido donde experimentar la alegría del descubrimiento a través de la exploración de las fronteras actuales de las ciencias químicas. En esta ponencia, se explora la investigación sobre interruptores y motores moleculares, y como al pasar de moléculas a sistemas moleculares dinámicos, el desafío fundamental es cómo controlar y aprovechar el movimiento a escala nanométrica. El Prof. Feringa profundizará sobre el proceso del descubrimiento y las experiencias de su incomparable y excitante carrera científica.

Hay la costumbre de celebrar progresos científicos —o de otro tipo— en ocasión de sus aniversarios en cifras redondas. Con buena aproximación 2024 es el cincuentenario del nacimiento de la “Cromo-Dinámica Cuántica”, la teoría que describe quarks y gluones, las más alucinantes partículas elementales. En lugar de apuntarme dócilmente a la árida liturgia de los cumpleaños, hablaré de este tema, pero lo hilvanaré con otros aspectos del modelo “estándar” del microcosmos y —más en primera persona— con algunos de los altibajos de la ciencia española.

Seis meses después de la tragedia vivida por el pueblo japonés, el Dr. Takatoshi Ito (Universidad de Tokio) ofrece una conferencia sobre el impacto de la triple crisis, los retos actuales que deben afrontar el gobierno, las empresas y la sociedad japonesa, y los posibles escenarios de futuro. Durante la conferencia el profesor aborda numerosos aspectos vinculados con la catástrofe ocurrida que son de especial interés para la sociedad internacional, como el futuro de la economía japonesa, la política energética o el papel de Japón en el mundo. La conferencia es una excelente oportunidad para tener información de primera mano sobre estas cuestiones.

“Debido al hecho de que la atmósfera contiene menos masa que los océanos, los compuestos químicos producto de las actividades humanas se perciben más fácilmente en el aire. Pequeñas cantidades de ciertos compuestos químicos pueden tener un impacto global sobre la capa estratosférica de ozono y sobre el clima de la Tierra. Explicaré estos impactos y presentaré datos sobre los gases de efecto invernadero de la atmósfera (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, entre otros) y sobre aquellos compuestos sintéticos de cloro y fluor. Asimismo, se debatirán los cambios experimentados en la atmósfera fruto, fundamentalmente, de la quema de combustibles fósiles. El incremento de las concentraciones de dióxido de carbono produce también la acidificación de los océanos terrestres”. Conferencia de Ralph J. Cicerone, presidente de la Academia Nacional de Ciencias y presidente del Consejo Nacional de Investigación de EE. UU.

El 26 de febrero de 2015, el catedrático de Física Teórica IFIC de la Universidad de Valencia-CSIC y coordinador del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), Antonio Pich, ofreció en la Fundación Ramón Areces la conferencia '¿Y después del Higgs, qué?'.

El 3 de diciembre de 2015, Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, ofreció en la Fundación Ramón Areces una conferencia sobre 'La luz, los cuantos y las nuevas tecnologías'. La luz ha jugado un papel fundamental en el desarrollo de la Física Cuántica. Desde los primeros descubrimientos de Max Planck sobre su naturaleza corpuscular y los cuantos de energía, hasta los desarrollos más profundos de la electrodinámica cuántica, la luz ha estado presente en la mayoría de los descubrimientos que dieron lugar a la revolución cuántica del siglo pasado. La luz también forma parte fundamental de las nuevas tecnologías cuánticas que se están desarrollando actualmente en el campo de la comunicación, la informática, y la simulación. En esta conferencia se tratarán todos estos temas, así como otros avances científicos que han sido posibles gracias a nuestro dominio de la luz.

En el marco de la celebración de los 100 años de la Relatividad General, el ponente describe el permanente legado de Albert Einstein. La 'revolución einsteniana' cambió para siempre la forma en que concebimos el espacio-tiempo y todavía conforma la investigación actual en la frontera de la Física fundamental y de la Cosmología. En esta conferencia se describe el presente estado de la teoría de Einstein y de los intentos actuales para construir una teoría cuántica de la gravedad y unificar todas las fuerzas de la Naturaleza. Charla impartida por David J. Gross, Premio Nobel de Física en 2004.

El 17 de marzo de 2016 nos visitó el físico Chris Llewellyn Smith, profesor de la Universidad de Oxford, presidente del Consejo de SESAME y ex director general del CERN. Organizada en colaboración con la Real Sociedad Española de Física, se hizo esta pregunta: '¿Serán las necesidades energéticas del futuro compatibles con la sostenibilidad?' Antes de su intervención, nos ofreció esta entrevista, en la que deja claro que producir energía 100% sostenible elevaría los precios hasta niveles muy elevados.

El 18 de febrero de 2016, Eugenio Coronado, director del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia, ofreció una conferencia en la Fundación Ramón Areces dentro del ciclo que ha organizado esta institución con la Real Sociedad Española de Física. Su intervención llevó por título 'Un universo en miniatura: los desafíos de la Nanociencia molecular'.

La luz tiene muchas propiedades y aplicaciones importantes. Explicaré cómo la luz ejerce fuerzas sobre partículas y objetos. Estas fuerzas desvían las colas de los cometas, se usan como pinzas ópticas para manipular células y DNA en muestras biológicas, y permiten atrapar los átomos. La luz láser puede enfriar la materia hasta temperaturas próximas al cero absoluto y fue utilizada para estudiar el fenómeno de la súper-fluidez. Charla impartida por Wolfgang Ketterle, Premio Nobel de Física 2001.

¿Cuál es el origen de los avances tecnológicos que cambian continuamente nuestra vida diara? Mostraré con ejemplos sencillos cómo algunos avances recientes en las tecnologías de la información y la comunicación (ordenadores, teléfonos…) tienen su origen en avances espectaculares de la ciencia básica pura. Describiré también las posibles revoluciones tecnológicas que se prevén como consecuencia de las investigaciones actuales sobre ciertos solitones magnéticos 'protegidos topológicamente' llamados skyrmiones o sobre nuevos tipos de componentes que mimetizan las neuronas y las sinapsis de nuestro cerebro. Charla impartida por Albert Fert, Premio Nobel de Física 2007.

El 14 de noviembre de 2017 nos visitó el Premio Nobel de Física 2015 Takaaki Kajita. El director del Instituto de Investigación en Rayos Cósmicos de Japón tituló su conferencia: 'Desvelando los secretos del Universo con neutrinos, ondas gravitacionales y rayos gamma'. Kajita recibió el galardón de la Academia Sueca con su colega Arthur B. McDonald por sus investigaciones sobre los neutrinos. Esta actividad estuvo organizada por la Fundación Ramón Areces en colaboración con la Unidad de Excelencia María de Maeztu CIEMAT-Física de Partículas.

Ciclo: La fusión nuclear en la encrucijada de la energía Episodio 1: La fusión por confinamiento magnético: estado actual y perspectivas El 9 de octubre de 2017 celebramos el ciclo de conferencias 'La fusión nuclear en la encrucijada de la energía'. La generación de energía mediante reacciones de fusión nuclear requiere calentar el combustible, Deuterio-Tritio (DT), a 100 millones de grados hasta que la materia pasa a estado de plasma. En este foro, distintos expertos analizaron el estado de las investigaciones para conseguir una fuente segura, limpia e inagotable de energía. El objetivo último es poder confinar el plasma sin barreras materiales, algo inviable a tales temperaturas.

Ciclo: La fusión nuclear en la encrucijada de la energía Episodio 2: La fusión por confinamiento inercial: estado actual y perspectivas El 9 de octubre de 2017 celebramos el ciclo de conferencias 'La fusión nuclear en la encrucijada de la energía'. La generación de energía mediante reacciones de fusión nuclear requiere calentar el combustible, Deuterio-Tritio (DT), a 100 millones de grados hasta que la materia pasa a estado de plasma. En este foro, distintos expertos analizaron el estado de las investigaciones para conseguir una fuente segura, limpia e inagotable de energía. El objetivo último es poder confinar el plasma sin barreras materiales, algo inviable a tales temperaturas.

Ciclo: La fusión nuclear en la encrucijada de la energía Episodio 3: Procesos físicos relevantes en la fusión por confinamiento inercial El 9 de octubre de 2017 celebramos el ciclo de conferencias 'La fusión nuclear en la encrucijada de la energía'. La generación de energía mediante reacciones de fusión nuclear requiere calentar el combustible, Deuterio-Tritio (DT), a 100 millones de grados hasta que la materia pasa a estado de plasma. En este foro, distintos expertos analizaron el estado de las investigaciones para conseguir una fuente segura, limpia e inagotable de energía. El objetivo último es poder confinar el plasma sin barreras materiales, algo inviable a tales temperaturas.

Guiada por la teoría y la experimentación, la ciencia ha avanzado con rapidez en los últimos 500 años. Por el contrario, guiada fundamentalmente por la tradición y el dogma, la enseñanza de las ciencias e ingenierías ha permanecido en buena parte medieval. La investigación de cómo aprenden las personas, combinada con experimentos en clase, está mostrando formas de aprendizaje y de evaluación en el ámbito universitario mucho más efectivas que las que actualmente se usan en la mayoría de las clases de ciencias e ingenierías. Estas investigaciones están estableciendo las bases de un nuevo enfoque para la enseñanza de la ciencia para todos los estudiantes, que puede proporcionar la educación efectiva y relevante que necesitan en el s. XXI. Charla impartida por Carl Wieman, Premio Nobel de Física 2001.

El 25 de octubre de 2018 visitó la Fundación Ramón Areces un genio de las matemáticas. Yves Meyer, profesor de la Escuela Normal Superior París-Saclay y ganador del Premio Abel en 2017, pronunció la conferencia 'La saga de las ondículas: de la prospección petrolífera al aprendizaje profundo'. Esta actividad estuvo organizada en colaboración con la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales y la Real Sociedad Matemática Española.