Marzo 2015, InvestigacionyCiencia.es 15
dades. La existencia de una plataforma internacional
(www.fagaceae.com) diri-gida al aislamiento y caracterizacin de
miles de genes de las especies compren-didas en la familia Fagceas
(entre ellas, las del gnero Quercus) quiz permita identificar
aquellos que puedan estar ms directamente relacionados con ta-les
afecciones.
Mientras tanto, nuestro equipo ha
de-inidounprocedimientoconelque,porvez primera, se ha conseguido la
transfor-macin gentica del roble comn. En una primera fase se han
cultivado embriones somticos junto con cepas de la bacteria
Agrobacterium tumefaciens portadoras de genes marcadores que
permiten una seleccin visual de los embriones trans-formados. En un
segundo nivel de expe-rimentacin, se ha logrado incorporar en
losembrionesungenaisladodecastao(CsTL1). Este gen tiene la
particularidad decodiicarunaprotenadetipotauma-tina que, de forma
genrica, aumenta la tolerancia de los rboles al ataque por
hongos. Sin embargo, de momento no se ha concluido la etapa de
evaluacin de la resistencia en las plantas transformadas.
Cabe mencionar aqu que sera
inte-resanteidentiicargenesdelrobleimpli-cados en la resistencia a
los ataques fn-gicos al objeto de poder sobreexpresarlos en el
propio rbol. Las plantas cisgnicas (las transformadas con genes
propios) resultantes tienen la ventaja de que no incorporan genes
de otras especies, a dife-rencia de las plantas transgnicas, menos
aceptadas socialmente.
Tanto las lneas embriognicas de roble derivadas de rboles
adultos selec-cionados como las lneas obtenidas me-diante
trasformacin gentica se conser-van en nuestro laboratorio
almacenadas en nitrgeno lquido (crioconservacin), por lo que se
dispone de un banco de germoplasma de indudable valor. Los
ejemplares aislados de rodales selectos, cuya conservacin se halla
amenazada a causa de catstrofes naturales, incendios u otros
sucesos, tienen sus copias en el
laboratorio, en forma de lneas embrio-gnicas, de donde pueden
reponerse en cualquier momento. Aumentar las entra-das de material
de roble en el banco de germoplasma constituye un objetivo que
sehaestablecidoparalosprximosaos.
Ana M. Vieitez y Elena Corredoira Instituto de
Investigaciones
Agrobiolgicas de Galicia, CSIC Santiago de Compostela
Enmarzodelaopasado,unanoti-cia alborot a la comunidad de
fsi-cos: los investigadores del experimento BICEP2, un telescopio
de microondas ins-talado en el Polo Sur, anunciaron haber obtenido
pruebas indirectas de la existen-cia de ondas gravitacionales
primordiales [vaseTraslashuellasdelainlacin,por Robert Schwarz;
InvestigacinyCien-cia, julio de 2014].
Las ondas gravitacionales constituyen una prediccin inequvoca de
la teora de la relatividad general de Einstein. Segn ella, las
manzanas no caen porque una fuerza las atraiga hacia el centro de
la Tierra, sino porque la masa de nuestro planeta deforma la
geometra del espacio circundante y altera el paso del tiempo. Al
caer, los cuerpos siguen el camino ms corto posible en un
espaciotiempo curvo, una estructura nica que combina estos dos
aspectos de la realidad.
Del mismo modo que una carga elc-trica oscilante genera ondas
electromag-nticas, resulta natural pensar que, si las masas
deforman el espaciotiempo, un cuerpo en movimiento acelerado
produ-cir ondas de espaciotiempo; es decir, ondas gravitacionales.
Sin embargo, cien aosdespusdequeEinsteinformulasesu teora, nadie ha
conseguido detectarlas. Aunque varios indicios indirectos apun- tan
a su existencia (como, en caso de
con-irmarse,losresultadosdeBICEP2),sude-teccin por medios directos
sigue siendo una de las mayores empresas experimen-tales en fsica
fundamental.
Hace unos meses, en una colaboracin entre investigadores de la
Universidad de Nottingham y la Universidad Hebrea de Jerusaln,
propusimos un mtodo para detectar ondas gravitacionales muy
distin-to de los empleados hasta ahora. Nuestra tcnica se basa en
otra de las predicciones
del clebre fsico alemn: la existencia de un estado extico de la
materia solo posi-ble a temperaturas muy cercanas al cero absoluto.
Aunque por el momento solo se trata de un resultado terico
prelimi-nar,creemosqueeslosuicientementeprometedor como para abrir
una nueva lnea de investigacin complementaria a las actuales,
basadas en experimentos muy voluminosos y difciles de llevar a
cabo.
Bsquedas directas e indirectasQu haba de primordial en las ondas
gravitacionales anunciadas por BICEP2? En este caso, el trmino se
refera a las ondas que, segn las teoras cosmolgicas actuales,
tuvieron que generarse durante la gran explosin que dio origen a
nuestro universo. Al propagarse, esas distorsiones
espaciotemporales habran dejado una huella caracterstica en el
fondo csmi-co de microondas, emitido poco tiempo
FSICA
Una nueva tcnica para detectar ondas gravitacionales
Los condensados de Bose-Einstein podran facilitar la observacin
del esquivo fenmeno mediante dispositivos mucho ms manejables que
los usados en la actualidad
caRloS SaBN lEStayo
Clonal propagation via somatic embryoge- nesis in Quercus spp.
E. Corredoira, M. Toribio y M. Vieitez en tree Biotechnology, pgs.
262-302. CRC Press, Boca Ratn, EE.UU., 2014.
Conservacin de plantas de inters forestal. Antonio Troncoso de
Arce et al. en iyc, agosto de 2004.
Produccin forestal. Aplicacin de la biotecnologa. Antonio
Ballester y Ana M. Vieitez en iyc, febrero de 2005.
PARA SABER MS
EN NUESTRO ARCHIVO
panorama
16 INVESTIGACIN Y CIENCIA, marzo 2015
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despus. Tras analizar las propiedades de dicha radiacin
electromagntica, los in-vestigadores de BICEP2 habran detectado un
vestigio indirecto de las ondas gravi-tacionales creadas durante el
nacimiento del universo.
Pero, aunque estudiar un fsil resulte sin duda muy interesante,
jams podr compararse a ver un dinosaurio vivo. El equivalente a
esto ltimo es lo que, desde 2002, persigue el experimento
estadouni-dense LIGO, un gran observatorio de on-das
gravitacionales basado en tcnicas de interferometra lser.
Las ondas gravitacionales que pode-mos esperar detectar en la
Tierra tienen su origen en algunos de los fenmenos ms violentos del
universo, como las colisiones entre agujeros negros. Por fortuna,
tales procesosocurrenamilesdeaosluzdenuestro planeta. Pero,
precisamente por ello, cuando las ondas alcanzan la Tierra su
intensidad es mnima. Por esa razn los espejos del interfermetro
LIGO pesan unos diez kilos cada uno y se encuentran separados
varios kilmetros, suspendidos en el vaco y extremadamente bien
aisla-dos de cualquier vibracin. Hasta ahora, sin embargo, la
colaboracin no ha refe-rido ninguna observacin exitosa.
Entre otras alternativas, un experi-mento similar, VIRGO,
funciona en Ita-lia desde 2007. Y, para 2034, la Agencia Espacial
Europea planea lanzar la Antena Espacial de Interferometra Lser
(LISA), un ambicioso proyecto para detectar on-das gravitacionales
desde el espacio me-
diante varios satlites separados millones de kilmetros.
Ondas en la mesa del laboratorioComo alternativa a tales
esfuerzos experi-mentales, Ivette Fuentes, lder del grupo de
tecnologas cunticas relativistas de la Universidad de Nottingham,
consider la posibilidad de detectar ondas gravita-cionales en un
sistema menor y mucho ms manejable: un condensado de Bose-Einstein
(BEC).
UnBECsecomponedeunpuadodetomos (unos cien millones) sometidos a
temperaturas muy prximas al cero absoluto (273,15 grados centgrados
bajo cero)yconinadosenunespaciodepocosmicrmetros. En condiciones
normales, los tomos de una sustancia no paran de moverse a toda
velocidad en direcciones aleatorias. En un BEC, sin embargo, los
tomos se comportan como si fuesen una sola entidad, por lo que
pueden conside-rarse un mar cuntico en calma.
LaspequeasolasquesurcanunBEC dan lugar a ciertos estados
cunticos llamados fonones. Bajo ciertas circuns-tancias, estos se
comportan de manera similar a las partculas de luz, si bien se
desplazan a una velocidad mucho menor. La idea de Fuentes consista
en analizar qu efecto provocara una onda gravita-cional sobre los
fonones de un BEC.
A su paso, una onda gravitacional
mo-diicarlalongituddelespacioenqueseencuentraconinadoelBEC.Sesabeque,en
un medio cuntico, esa clase de dis-
torsiones en las condiciones de contorno puede generar nuevas
excitaciones. Este fenmeno recibe el nombre de efecto Ca-simir
dinmico. En el caso de la luz, di-cho proceso se encuentra
relacionado con los fotones virtuales que pueblan el vaco cuntico,
y fue demostrado experimental-mente en 2011 por investigadores de
la Universidad de Chalmers de Gotemburgo [vase Cmo crear fotones a
partir del vaco, por Diego A. R. Dalvit; Investiga-cinyCiencia,
mayo de 2012]. En nuestro caso, el mismo principio se aplicara a
los fonones de un BEC.
Dada la frecuencia de las ondas gravi-tacionales que podemos
esperar detectar en la Tierra, dicho efecto sera imposible de
observar con fotones (por ejemplo, en LIGO). Sin embargo, algo muy
distinto ocurre en un BEC. Junto con otros in-vestigadores,
analizamos la propuesta de Fuentes y llegamos a la conclusin de
que, en principio, los fonones creados en un BEC por el paso de una
onda gravita-cional podran detectarse con tecnologa disponible a
medio plazo. De hecho, la sensibilidad de este mtodo superara a la
de LIGO. Nuestros resultados fueron publicados en agosto de 2014 en
el New Journal of Physics.
Por supuesto, observar ondas gravita-cionales con esta nueva
tcnica tampoco resultar sencillo, ya que todo experi-mento deber
llevarse a cabo con sumo cuidado para distinguir entre los efectos
de una onda gravitacional y los generados por vibraciones de
cualquier otro tipo. En todo caso, creemos que el objetivo mere-ce
la pena. Verle la cara a las misteriosas
arrugasdelespaciotiemponosoloconir-mara las predicciones de
Einstein, sino que nos ayudara a entender mejor el te-jido del
universo.
Carlos Sabn Lestayo Escuela de Ciencias Matemticas
Universidad de Nottingham
Potencial de coninamiento
Fonones
Cambio en el potencial
Ondas gravitacionales
Condensado de
Bose-Einstein
a b c
Phonon creation by gravitational waves. Carlos Sabn et al. en
New Journal of physics, vol. 16, 085003, agosto de 2014. Disponible
en iopscience.iop.org/1367-2630/16/8/085003
Plsares y ondas gravitacionales. Michael Kramer y Norbert Wex en
iyc, abril de 2013.
Cmo or la gran explosin. Ross D. Andersen en iyc, diciembre de
2013.
PARA SABER MS
EN NUESTRO ARCHIVO
CREACIN DE FONONEs POR ONDAs GRAVITACIONALEs: Las distor-siones
del espaciotiempo pueden generar fonones en condensados de
Bose-Einstein
(BEC). Un BEC se compone de un conjunto de tomos fros coninados
en un poten-
cial (a). A su paso, una onda gravitacional modiicar la forma de
dicho potencial (b).
Debido al proceso conocido como efecto Casimir dinmico, se
espera que esos cambios
en las condiciones de contorno generen ciertas excitaciones
cunticas en el medio
llamadas fonones (c). Segn un trabajo reciente, las medidas
sobre el estado inal del
BEC permitiran determinar la amplitud de la onda
gravitacional.
