domingo, 19 de diciembre de 2021

Manuel Castells dimite, que pase el siguiente.

Ha dimitido Manuel Castells como  ministro de Universidades, que para mí es uno de los trabajos más difíciles de este país.  No habrá tardado media décima de segundo el lector en concebir  trabajos menos apetecibles,  como cavar zanjas, recoger basura,  arar la tierra,  y otros clásicos del sudor y el dolor de espalda. Pero en todos esos puestos de trabajo el empleado dispone de pala para cavar, camión para recoger, tractor para arar, y por tanto es más fácil que logre su objetivo. Al ministro de Universidades le dan un maletín de cuero y una palmada en el hombro y  le mandan a lidiar con  70 Universidades cuya  autonomía está amparada en la constitución,  cuya financiación depende de las  Comunidades  Autónomas  (CCAA) y de convocatorias de varios ministerios diferentes, como el de Ciencia y Tecnología. Por tanto, el ministro de Universidades no dispone de las dos herramientas básicas para influir:  dinero y competencias.  

En principio, el Ministro de Universidades tiene una  tercera herramienta: el  comodín de promover una nueva  ley de universidades. Si las universidades fueran un teléfono móvil,  la ley de universidades sería como el sistema operativo.   La ley orgánica que regula el funcionamiento de la Universidad se ha reformado varias veces en las últimas décadas,  pero  las Universidades y CCAA  tienen bien aprendida la frase  de Conde de Romanones:" haga usted las leyes, y déjeme a mí los reglamentos". Siguiendo con la analogía del móvil,  Universidades y CCAA usan reglamentos para  hackear el sistema operativo de las leyes orgánicas.   

La dificultad del trabajo del Ministro de Universidades es aun mayor por la falta de definición del objetivo del puesto. ¿Qué zanja hay que cavar, qué campo hay que arar, qué basura hay que recoger?.   Si le preguntamos a los rectores, el único problema que es  falta de presupuesto. Si le preguntamos a los estudiantes, el principal problema es la matrícula y la falta de inserción laboral, problema éste del que la Universidad no se hace responsable.  Castells, que por su trayectoria profesional ha estudiado y trabajado en universidades prestigiosas en Francia y Estados Unidos tenía  una respuesta muy diferente, y fue dejando pinceladas aquí y allá.  

La Universidad tiene varios problemas graves.  Por ejemplo,   un modelo de plantilla dual, con casi la mitad de profesores  asociados con sueldos ridículos (menos de 1000€) y el resto funcionarios intocables y envejecidos, con una edad media de 54 años y con un enorme problema de endogamia (más del 90% se doctoró en el mismo departamento en el que es profesor).   Con estas mimbres, ninguna universidad española está   en el top 100 de las mejores del mundo, y menos de media docena están entre las 500 mejores.   Las inserción laboral de los graduados es mediocre, aunque siga siendo mejor estudiar que no estudiar,  y seguimos sin tener un premio Nobel   por investigación llevada a cabo en España, desde que lo recibiera Ramón y Cajal. Si todos los implicados estuvieran de acuerdo en que  éstos  son los problemas,  la tarea del Ministro estaría al menos bien definida.

 Le toca ahora al Catedrático Subirats recoger el testigo de  Castells.  Unen así su nombre a los  de  Duque, Méndez de Vigo, Wert, Gabilondo, Cabrera, San Segundo, del Castillo, Rajoy, Aguirre, Saavedra, Suárez Pertierra, Rubalcaba,  Solana  y Maravall.  Paro el reloj en el 1988,  curso en el que entré yo en la Universidad. Son 16 ministros de Universidades/ Educación  en 32 años. Salvo el envejecimiento de la plantilla, todos los problemas del párrafo anterior ya estaban ahí, y no me parece que los vaya a poder arreglar ningún ministro.  Que tenga usted buena suerte, señor Subirats.   


domingo, 14 de noviembre de 2021

Cadenas de spin para no expertos.

 Hace unos días la revista Nature nos ha publicado un trabajo  titulado "Observation of fractional edge excitations in nanographene spin chains" (Observación de excitaciones fraccionarias en cadenas de spin de nanografenos).   Os voy a intentar contar qué diablos quiere decir esto y por qué es interesante para una revista como Nature.   Para ello voy a necesitar varias entradas del blog, lo que me permitirá darle vida después de más de un año de abandono.  

Antes de empezar, os pongo en situación.  El trabajo es una colaboración entre químicos, que hacen unas moléculas maravillosas (nanografenos con forma triangular) que os muestro más abajo, físicos experimentales que observan estas moléculas con microscopios de efecto túnel que permiten  estudiarlas átomo a átomo y físicos teóricos como yo, que modelamos los experimentos usando las caprichosas reglas de la mecánica cuántica.  La moraleja de esta historia, que es un poco larga, es que el comportamiento de los sistemas cuánticos  no está determinado por la identidad de sus componentes,  sino por las relaciones entre ellos. 

Representación artística del sistema experimental (cortesía de Iris Fernández).  Cadena de nanografenos con forma triangular, depositada en una superficie de oro. Cada uno de ellos tiene "spin 1".   La punta del microscopio efecto túnel está situada encima de uno de ellos. 

Esta historia empieza con la mecánica cuántica, que es como el manual de reglas de ajedrez.  Hay un tablero, un puñado de piezas, unas reglas que se escriben en una página e infinitas partidas diferentes.   Imagina que  un colega experimental me dice "mira, tengo esta molécula" o "este cristal". Si yo tuviera un ordenador infinitamente potente podría aplicar  las reglas de la mecánica cuántica para determinar con precisión las aventuras de los electrones en ese material, y por tanto sus propiedades. ¿Es amarillo? ¿Es magnético? ¿Conduce la electricidad?  En la práctica,  no tengo un ordenador infinitamente potente y tengo que hacer aproximaciones en mis modelos,  comprometiendo así su fiabilidad.  Por eso, un congreso en mi campo está lleno de gente usando siglas en inglés que acaban con la palabra "A", de aproximación, y discutiendo sobre cuán equivocados están nuestros cálculos, mientras los colegas experimentales nos miran con estupor.  

Empujados por esta frustración,   hace ya casi un siglo,  algunos genios como Heisenberg o Bethe le dieron la vuelta al asunto y en lugar de resolver de forma aproximada los modelos de materiales reales, propusieron modelos que sí pueden resolver de forma exacta, pero que no se corresponden a ningún material... conocido.   O sea, hicieron como el estudiante que en lugar de responder mal la pregunta del examen, responde bien a una diferente.  La diferencia es que algunos de esos modelos de los físicos teóricos hacen predicciones fascinantes, y algunos de ellos nos dicen que si tuviéramos un material que se comportase como el modelo, podríamos tener ordenadores cuánticos que  podrían resolver el puzzle de los materiales reales. Esos modelos son "respuestas" en busca de "preguntas" o materiales.  Lo que hemos hecho en el trabajo que ha publicado Nature es  crear un material que le da vida a uno de estos modelos, el modelo que resolvió Duncan Haldane en 1983, y que le valió el premio Nobel de Física  en 2016.

¿Qué modelo resolvió  Haldane?.  Para responder, tenemos que remontarnos a los años 30, cuando  Werner Heisenberg propuso un modelo para materiales magnéticos en el que ignora por completo las cargas eléctricas.  En su modelo hay una red,  y en cada nodo de la red hay una brújula ... cuántica.  Los físicos usamos la palabra inglesa "spin" para referirnos a las brújulas cuánticas . Una brújula clásica puede apuntar en cualquier dirección en el plano.  Una brújula cuántica solo puede apuntar en un conjunto discreto de direcciones,  está "cuantizada". La brújula cuántica  más sencilla únicamente puede  apuntar únicamente en dos direcciones (por ejemplo, norte y sur).  Los físicos teóricos decimos que  esa brújula tiene  "spin 1/2" (léase "spin un medio",  o S=1/2).   Por ejemplo, los electrones tienen spin 1/2.  La segunda brújula cuántica más sencilla puede  apuntar únicamente en tres direcciones y decimos que tiene "spin 1",  o S=1.  Por ejemplo, las moléculas de oxígeno que estás respirando tienen spin 1, y los nanografenos protagonistas de nuestro artículo, también.  Pues bien, el modelo que resolvió  Haldane consiste en una colección de brújulas cuánticas con spin 1 que buscan apuntar en la dirección opuesta a la de sus vecinos.    Esto es lo que en nuestra jerga se conoce como "cadena de spin 1 antiferromagnética".

Volvamos a los años 30.   Las reglas de la mecánica cuántica han sido formuladas y los físicos teóricos andan de cabeza intentando aplicarlas para entender la materia.  Consiguen éxitos notables en sistemas sencillos como un átomo de hidrógeno y una molécula de hidrógeno, pero  se les resiste casi todo lo demás. Ahí llegan las aproximaciones, pero también llega Hans Bethe que es capaz de resolver exactamente el modelo de Heisenberg... en una dimensión y para brújulas cuánticas de spin 1/2 que quieren alinearse al revés que sus vecinas.  Es casi igual que el modelo de Haldane, pero para el caso de spin 1/2 y  50 años antes.  La solución de Bethe condicionó la forma entender materiales antiferromagnéticos durante décadas. En su solución todas las brújulas apuntan a la vez en direcciones opuestas, pero concertadas con sus vecinas, de forma que, en promedio cada brújula no apunta en ninguna dirección, es decir, no se comporta como un brújula. En jerga, decimos que las fluctuaciones cuánticas eliminan el magnetismo de la partícula. 

El resultado de Bethe fue uno de esos avances que llegan "antes de tiempo".   En aquel entonces no se conocían todavía los materiales con orden antiferromagnético, es decir materiales en los que la "brújula" de cada átomo se alinea en dirección opuesta a la  de sus vecinos. Cuando el físico francés Louis Neel propuso el concepto de orden antiferromagnético,  se recibió con escepticismo debido a que entraba en contradicción con la solución de Bethe.    La situación cambió cuando el desarrollo de una técnica experimental nueva, la dispersión de neutrones, hizo posible la observación experimental directa del orden antiferromagnético,  en 1949.    A mediados de los años 60 se estableció de forma rigurosa que las fluctuaciones cuánticas son mucho más eficaces "eliminando" el magnetismo en sistemas en una y dos dimensiones.    Por tanto,   cabe hablar de sistemas "de baja dimensionalidad" en los que el magnetismo se comporta de forma "cuántica". En la siguiente entrada os mostraré lo fascinante y raro que puede llegar a ser el magnetismo  cuántico,  hablando por fin qué hizo  Haldane.