Descripción de los cursos de la mañana
16-21 julio, 2012
Contenido:
Matemáticas: "Las matemáticas de los fractales"
Ricardo Saenz, Universidad de Colima. rasaenz@ucol.mx
En este curso daremos una introducción básica a las matemáticas de los fractales. En la primera parte veremos algunos ejemplos de estos extraños conjuntos, dónde aparecen y por qué se volvieron relevantes en los últimos 40 años. En la segunda parte discutiremos el problema de cómo medirlos, lo cual nos llevará al concepto de dimensión fractal y al famoso teorema de Hutchinson. Finalmente, mostraremos algunos algoritmos para generar en la computadora algunos de ellos.
Temario tentativo:
- ¿Qué son y dónde aparecen los fractales?
- El problema de medirlos.
- El problema de la dimensión.
- El teorema de Hutchinson.
- Generación de fractales en la computadora.
Astronomía: "La búsqueda de la energía oscura y los ecos de la formación del universo"
Omar López-Cruz, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), Tonantzintla, Puebla. omarlx@inaoep.mx (facebook)
de materia oscura caliente y fría, con un poco de cuerdas y textura.
Sin embargo, ahora los Físicos le entran a una sinergia, como si no tuviera cura,
combinando la inflación y la materia oscura fría, con una especie de energía que también parece oscura .
Lambda o quintaesencia nos brindan un nuevo show. ¡Pero que nadie se me altere!
La expansión del universo ahora está en pleno acelere.
La nueva física es emocionante y nos da mucho que pensar,
ahora con dos misterios encima, no nos la vamos a acabar
-- El Cotorreo de la Materia Oscura ("The Dark Matter Rap")
En la Ciencia podemos afirmar con toda seguridad que hasta de los errores se aprende. En 1917, Albert Einstein (1879-1955) publicó su teoría de gravitación, donde postulaba un universo estático mediante la introducción en sus ecuaciones, algo artificialmente, de un parámetro llamado "la constante cosmológica" y denotado por Λ (la letra griega Lambda). En 1931, después de la publicación de las observaciones de Edwin Hubble (1889-1953) que mostraban claramente que vivimos en un universo en expansión, Einstein tuvo que admitir, amargamente, que había cometido el error más grande de su vida. Pero nadie, ni el propio Einstein, podía sospechar que el parámetro Λ, con el que había detenido el universo a mano en 1917, regresaría casi 80 años después para darnos un universo más extraño de lo que podemos imaginar.
En este curso me propongo proporcionar el material de supervivencia para el explorador del universo. Explicaré las propiedades del hidrógeno, el más simple de los átomos y la materia prima del universo. También hablaremos de la fuerza de gravedad, la fuerza que domina la formación de estructuras en el universo. Hablaremos de la expansión del universo. Jugaremos con los conceptos básicos de la relatividad general para entender desde la curvatura del universo hasta los lentes gravitacionales. Revisaremos los proyectos para explorar la región del espacio-tiempo donde no había estrellas. Explicaré como se sondea la materia oscura y como se busca elucidar la manera en que trabaja la energía oscura.
El maletín de superviviencia incluye telescopios, lentes gravitacionales, computadoras y observatorios virtuales, navegadores GPS y cintas métricas, globos, marcadores; pero sobre todo mucha curiosidad e imaginación.
¿Ya tienes tu maletín? ¿Qué esperas? ¡Es tiempo de explorar el universo!
(*) Fragmento ofrecido a Big Metra (cantante de rap) como un intento de llevar la ciencia a las masas. La versión original fue escrita e interpretada por el Dr. David Weinberg de la Ohio State University. EE.UU. La letra completa se puede encontrar aquí o escuchar aquí.
Química: "Una ventanilla a la química contemporánea"
Mariano Sánchez, Instituto de Ciencias Nucleares y Facultad de Química, UNAM. mariano.sanchez@nucleares.unam.mx
¿Cuántas veces hemos escuchado que un químico debe aprender de memoria la tabla periódica de
los elementos? La enseñanza de la química a nivel bachillerato pocas veces nos muestra el lado más
interesante de la química: el intuir, razonar y comprender los procesos químicos que están presentes
en nuestra vida cotidiana y que son fundamentales en el desarrollo tecnológico que estamos viviendo.
En este curso exploraremos dos aspectos fundamentales de la química moderna. El primero es el análisis cuantitativo de los procesos químicos; esto es, no nos conformaremos con la observación cualititativa de cambios de color, estado o temperatura, sino que estaremos calculando y midiendo también las cantidades de las sustancias involucradas en nuestros experimentos. Algunos experimentos que realizaremos son:
- Compuestos de iodo y cobre.
- El análisis de muestras comerciales utilzando reacciones ácido-base.
- Cuantificación de la concentración de vitamina C en jugos utilzando los equilibrios de oxidación-reducción.
La segunda área de la quimica que exploraremos consiste en estudiar propiedades químicas desde el punto de vista cuántico; es decir, estudiando la estructura y movimiento de los átomos y moléculas usando la mecánica cuántica. Algunos conceptos que exploraremos son:
- ¿Cómo se mueve una molécula? ¿Siguen valiendo las leyes macroscópicas (o "clásicas") para predecir el movimiento de los núcleos y electrones en ella?
- ¿Cómo podemos identificar moléculas en estrellas y galaxias lejanas?
- ¿Qué tan diferentes son los modelos cuánticos de las moléculas de los modelos clásicos (ligas y resortes)?
En esta segunda parte del curso haremos química molecular empleando una computadora personal. Y si necesitamos la tabla periódica la tendremos a la mano...
Ingeniería genética: "Taller de biología molecular"
Gilberto Velazquez Juárez y Karina Verdel Aranda, CINVESTAV, Unidad Irapauto, Gto.
gvelazquez@ira.cinvestav.mx, kverdel@ira.cinvestav.mx
Este curso-taller tiene como propósito mostrar de manera teórica y práctica algunos principios básicos de biología molecular e ingeniería genética. Conocerás qué es el DNA y su importancia en la vida de todo organismo en este planeta. Aprenderás técnicas moleculares de uso común en la biología y en la bioquímica, aprenderás de manera sencilla y fácil como se puede construir un organismo genéticamente modificado a través de la extracción y manipulación de DNA bacteriano, además tendrás la oportunidad de entender lo que significan las mutaciones en el DNA y cómo afectan a los organimos. Para ello, crecerás diversas mutantes de un tipo muy especial de bacteria y analizarás los fenotipos. Anímate, cuestiona y aprende más sobre cómo la manipulación e ingeniería de material genético ha revolucionado la ciencia en las últimas décadas.
Bioinformática: "Evolución molecular del virus de la gripe aviar H5N1".
Luis José Delaye Arredondo, CINVESTAV, Unidad Irapauto, Gto.
ldelaye@ira.cinvestav.mx. Marcos Capistran, CIMAT. marcos@cimat.mx
Durante los últimos años los biólogos han acumulado información genética muy extensa y detallada que les permite analizar, en principio, una gran cantidad de seres vivos y estudiar su evolución, pasada y futura. Pero para aprovechar de esta información se requiere el desarrollo de nuevas técnicas matemáticas y computacionales. La bioinformática se dedica al desarrollo de estas técnicas y consiste en una de las áreas más activas de investigación científica hoy en día.
En este curso ilustraremos los conceptos y técnicas básicas de la bioinformática mediante el estudio del virus H5N1, el virus de la gripe aviar que arrasó las granjas avícolas asiáticas en la década pasada. El virus es originario de aves silvestres como patos y gansos. Sin embargo, en algunas ocasiones las variantes genéticas del virus saltan la barrera de las especies e infectan mamíferos. Cuando las variantes genéticas del virus infectan a humanos, estos pueden llegar a matar hasta al 60% de los infectados. Recientemente, dos grupos de investigación publicaron un "mapa genético" con las cinco mutaciones que le permiten al virus infectar mamíferos (hurones), convirtiendo al H5N1 en un potencial agente pandémico. En la naturaleza ya se han detectado al menos 338 variantes del virus que tienen dos de las cinco mutaciones en 28 países en Europa, Oriente Próximo, África y Asia. La naturaleza está por tanto a solo tres mutaciones de reproducir una variante del virus potencialmente letal.
Estudiaremos la evolución del virus utilizando técnicas bioinformáticas e intentaremos calcular la probabilidad de que el virus H5N1 evolucione a una variante letal en los próximos años.
La técnica bioinformática principal que usaremos son los "árboles filogenéticos". Esta ténica permite, a base de la observación de secuencias de ADN del virus en el presente, predecir su futura evolución.
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