El premio reconoce avances significativos en el ámbito de la visualización computacional aplicada a la medicina y las ciencias de la vida. En este caso, el jurado ha valorado especialmente el enfoque abierto, versátil e innovador de la herramienta gVirtualXray (gVXR), una plataforma open source que permite simular en tiempo real proyecciones de rayos X mediante tecnología GPU y algoritmos de rasterización de alto rendimiento.

Una de las fortalezas de gVXR es que ha sido validada frente a simulaciones Monte Carlo, un método muy utilizado en física médica que permite modelar con gran precisión el comportamiento de los rayos X al atravesar distintos tejidos. Estas simulaciones se basan en el uso de números aleatorios para imitar millones de trayectorias posibles de las partículas, proporcionando resultados altamente fiables, pero con un elevado coste computacional. La herramienta desarrollada por el equipo galardonado logra un equilibrio entre realismo y eficiencia, lo cual la convierte en una alternativa especialmente útil en contextos donde se necesita una respuesta rápida e interactiva.

Además de su precisión, gVXR ha demostrado ser una herramienta eficaz tanto en entornos educativos como en aplicaciones de física médica avanzada, permitiendo a estudiantes y profesionales explorar escenarios clínicos complejos en entornos virtuales realistas e interactivos.

Entre los logros derivados del proyecto destacan: la colaboración internacional con diversos centros académicos y clínicos en la validación y aplicación del sistema; el desarrollo de aplicaciones docentes en realidad virtual inmersiva para la enseñanza de técnicas radiológicas; la publicación de artículos científicos y la obtención de varias patentes relacionadas con el uso de simulaciones para generar imágenes densitométricas y su uso clínico, y la transferencia de tecnología a proyectos de innovación aplicada, incluyendo una colaboración con el Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) en sistemas de reconocimiento de entorno para detectores de partículas, aprovechando las capacidades de gVXR como generador sintético de proyecciones.

“Considero importante reforzar la idea de comunidad y mostrar nuestro respaldo a iniciativas como gVirtualXRay, las cuales nos ayudan a avanzar y a compartir conocimiento. Confío en que en futuras ocasiones podamos coordinar mejor estos tiempos para aprovechar al máximo la oportunidad comunicativa, especialmente sabiendo que son utilidades que usan a diario muchos de nuestros investigadores y que esta es una opción adicional de visibilidad”, apunta el investigador Francisco Albiol.

Este reconocimiento internacional pone de relieve no sólo la calidad científica y técnica del trabajo, sino también su impacto transversal en sectores como la física médica, la educación superior, la simulación clínica y el desarrollo de nuevas herramientas para la ciencia de datos en imagen médica.

Enlace a la muestra de aplicaciones reales que los investigadores están desarrollando en diferentes frentes desde esta comunidad, donde han podido ser de los primeros en hacer uso del sistema con fines de investigación orientada a la transferencia: https://gvirtualxray.sourceforge.io/applications/

Los agentes de la UCIE Ana Isabel Delgado y César Senra han participado en este encuentro con el objetivo de dar a conocer la actividad y capacidades del IFIC entre las diferentes organizaciones y empresas que acudieron al evento, para así identificar sinergias y promover posibles acuerdos de colaboración y transferencia. Durante el transcurso del evento, los agentes tuvieron la oportunidad de mantener reuniones B2B con representantes de empresas y con los responsables de algunos de los proyectos de infraestructura más importante del momento en nuestro país, que mostraron un gran interés por el trabajo del Instituto.

Tras el éxito de la primera edición en Copenhague, Granada ha sido la ciudad elegida para acoger la segunda edición de este importante congreso, reuniendo alrededor de 1.200 participantes y más de 120 empresas de distintos países para debatir las perspectivas de futuro del mercado de la Big Science.

El evento fue organizado por el CDTI y el Ministerio de Ciencia e Innovación con la colaboración del CIEMAT, coordinador técnico a nivel nacional e internacional del proyecto IFMIF-DONES, una infraestructura para el estudio de los materiales que formarán parte de los nuevos sistemas de generación de energía de fusión. Este proyecto cuenta también con la participación del Ayuntamiento de Granada, donde estará emplazado, la UGR, On Granada, ICEX España Exportación e Inversiones, el Instituto de Astrofísica de Andalucía, la Diputación de Granada y la Junta de Andalucía.

Hoy, martes 5 de julio de 2022, comienza un nuevo periodo de toma de datos para los experimentos del acelerador de partículas más potente del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, en el que trabaja activamente el Instituto de Física Corpuscular, centro mixto del CSIC y la Universitat de València.

Tras más de tres años de trabajos de actualización, mejoras y mantenimiento, los haces han estado circulando por el complejo de aceleradores del CERN desde abril, con el LHC y sus inyectores puestos en marcha para nuevos haces de mayor intensidad y energía. Ahora el LHC está listo para funcionar con haces estables, condición que permite a los experimentos encender todos sus subsistemas y comenzar a tomar los datos que se utilizarán para el análisis de este nuevo período física. El LHC funcionará las 24 horas del día durante 4 años aproximadamente, a la energía récord de 13,6 billones de electronvoltios (TeV).

El Run 3 ha multiplicado muy significativamente la capacidad de acumulación de datos en comparación con el Run 1 que dio lugar al descubrimiento del Bosón de Higgs, lo que supone un cambio muy importante y abre el camino a nuevos descubrimientos.

Los cuatro grandes experimentos del LHC han llevado a cabo importantes actualizaciones de sus sistemas de lectura y selección de datos, con nuevos mecanismos de detección y de infraestructuras informáticas. Los detectores ATLAS y CMS esperan registrar más colisiones durante el Run 3 que en los dos ciclos de física anteriores juntos. El experimento LHCb se ha renovado por completo y espera multiplicar por 10 su tasa de recogida de datos, mientras que ALICE aspira a multiplicar por 50 el número de colisiones registradas.

Con el aumento de los datos que se recogerán y el aumento de la energía de las colisiones, el Run 3 pretende ampliar aún más el ya diverso programa de física del LHC: los investigadores de las diversas colaboraciones investigarán la naturaleza del bosón de Higgs con una precisión sin precedentes. Podrán observar procesos antes inaccesibles, y aumentará su capacidad de realizar medidas más precisas de procesos ya conocidos que abordan cuestiones fundamentales, como el origen de la asimetría materia-antimateria en el universo. Además, se espera que el personal investigador pueda estudiar las propiedades de la materia en condiciones extremas de temperatura y densidad. La comunidad científica también buscará candidatos a la materia oscura y otros fenómenos nuevos, ya sea mediante búsquedas directas o indirectas, en este último caso midiendo con mayor precisión las propiedades de las partículas ya conocidas.

Los experimentos más pequeños del LHC, estos son TOTEM, LHCf, MoEDAL con su nuevo subdetector MAPP, y los recientemente instalados FASER y SND@LHC, también están preparados para explorar fenómenos dentro y fuera del Modelo Estándar, desde los monopolos magnéticos, hasta los neutrinos y los rayos cósmicos.

La participación del IFIC en el Run 3

Más de una veintena de grupos de investigación españoles participan en proyectos científicos internacionales que trabajan con los datos recogidos durante las colisiones que suceden en el interior del LHC. Concretamente el IFIC lleva trabajando mucho tiempo poniendo a punto los detectores para el inicio de la toma de datos y realizando las mejoras de algunos de ellos para completar las actualizaciones programadas desde 2019 en los experimentos de ATLAS, LHCb y MoEDAL.

El grupo ATLAS del IFIC centra su trabajo en el estudio del bosón de Higgs o del quark más pesado (el quark top) a la búsqueda de física no prevista en el Modelo Estándar, tanto de forma directa como buscando pequeñas desviaciones en procesos conocidos.    Carmen García, investigadora del IFIC y representante del IFIC en la Colaboración ATLAS, comenta: “Estamos ansiosos por comenzar esta nueva etapa del LHC y ver qué nos depara tanto la nueva energía como la mayor cantidad de datos que esperamos acumular. Tenemos un programa de trabajo muy extenso que incluye, por ejemplo, entender si el mecanismo de Higgs es también responsable de dar masa a las partículas más ligeras como los muones”.

Por su parte el grupo LHCb del IFIC, basa su investigación en estudios de polarización, tanto en procesos raros con fotones como otros más abundantes de hadrones pesados, sensibles a nuevas teorías y aspectos poco comprendidos de la interacción fuerte. El grupo también está implicado en propuestas para extender las búsquedas de partículas de larga vida media predichas por nuevas teorías, entre otras. “El nuevo detector LHCb, con todas sus mejoras y en especial su nuevo sistema de trigger altamente flexible, permitirá dilucidar las anomalías observadas, así como ampliar todavía más el programa de física del LHCb. Los próximos años serán excitantes y de mucho trabajo”, explica Fernando Martínez, investigador del LHCb en el IFIC.

Por su parte, MoEDAL, coordinado por Vasiliki Mitsou desde el IFIC, tiene como objetivo la búsqueda de partículas muy exóticas monopolos magnéticos y partículas masivas (SMPs).

El amplio y prometedor programa científico previsto para esta nueva temporada de física en el LHC mantiene a la comunidad española expectante y entusiasmada. “Llevamos tiempo preparándonos para este nuevo e ilusionante desafío. El Run 3 proporcionará una mayor sensibilidad a fenómenos todavía no explorados, nos permitirá investigar con más detalle el aún poco conocido campo de Higgs y esperamos que clarifique las anomalías observadas en algunas desintegraciones raras de quarks pesados”, explica Antonio Pich, director del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) e investigador del IFIC. Y concluye: “Comenzamos otro apasionante periodo de experimentación que nos puede deparar grandes sorpresas”.

Retransmisión en directo del inicio del Run 3

El comienzo del Run 3 se va a retransmitir en directo por el siguiente enlace y a través de los canales y redes sociales del CERN, a partir de las 16:00 horas (CEST). Los comentarios en directo en cinco idiomas (inglés, francés, alemán, italiano y español), realizados desde el Centro de Control del CERN, guiarán a los espectadores a través de las distintas etapas de operación del acelerador, desde que los haces son inyectados en el LHC hasta que estos colisionan en los cuatros puntos de interacción donde se encuentran los detectores. La retransmisión en directo concluirá con una sesión de preguntas y respuestas con expertos de la comunidad del CERN.

Enlaces de interés:

Más información del Run 3: https://home.cern/press/2022/run-3

Enlace a la retransmisión en español (YouTube): https://www.youtube.com/watch?v=nm-awslJMxc

El Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) participa en ANTARES y en su sucesor, KM3NeT, una gran infraestructura científica para dilucidar misterios del Universo, el origen de los rayos cósmicos y la materia oscura.

Esta semana tiene lugar la instalación de nuevas líneas de detección del telescopio de neutrinos KM3NeT. Se trata de una gran infraestructura que se ubica en las profundidades del mar Mediterráneo y que permitirá dilucidar el origen de los rayos cósmicos, así como entender mejor la naturaleza del neutrino o arrojar luz sobre el misterio de la materia oscura en el centro de la Vía Láctea y en el Sol. El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), ha contribuido al desarrollo, diseño y puesta en marcha de este gran experimento y de su antecesor, ANTARES.

El telescopio KM3NeT, que ocupa un kilómetro cúbico del mar Mediterráneo entre Francia e Italia a una profundidad entre 2.500 y 3.500 metros, sucederá definitivamente a ANTARES. Este telescopio de neutrinos fue desconectado hace unos meses tras 16 años de funcionamiento, aunque sus datos aún están siendo analizados. El desmantelamiento de sus líneas de detectores ya se ha producido, siendo reemplazadas por las nuevas más optimizadas de KM3NeT.

KM3NeT está formado por dos detectores. ARCA, con dos bloques de 115 líneas de detectores, 20 de ellas ya en funcionamiento, está dedicado a la astronomía de neutrinos. Y ORCA, un solo bloque de 115 líneas de detectores que, con la instalación de 5 nuevas líneas esta semana, alcanza ya 15 operativas. ORCA cuenta con mayor densidad de fotomultiplicadores, lo que sirve para detectar mejor los neutrinos atmosféricos y estudiar una de las propiedades más sorprendentes de esta misteriosa partícula: el cambio (oscilación) entre sus distintos tipos al atravesar la Tierra. La siguiente campaña para desplegar más líneas de detección en ORCA está prevista para este otoño. ORCA se completará en 2026 y ARCA en 2028, según las previsiones.

Los neutrinos son partículas elementales muy abundantes en el Universo, pero muy escurridizas y difíciles de detectar. En la astronomía de neutrinos se detectan los que se producen en los fenómenos más violentos y energéticos del universo, cuyo estudio serviría para intentar dilucidar cuestiones aún por resolver como el origen de los rayos cósmicos o de la materia oscura.

Los telescopios de neutrinos tienen la particularidad de ubicarse a grandes profundidades (a 2-3 km de la superficie) y de poseer una infraestructura característica en la que se distribuyen sensores ópticos en líneas verticales conformando un bosque de fotomultiplicadores que observa en la oscuridad grandes volúmenes de agua o de hielo. En el caso de los detectores submarinos, este diseño hace que tanto su construcción como su desmantelamiento gire en torno al reto de desplegar o retirar líneas distribuidas a lo largo de grandes áreas abisales.

Participación del IFIC

El grupo VEGA (Valencia Experimental Group of Astroparticles) del IFIC ha tomado parte en el desarrollo de ANTARES y del actual KM3NeT desde sus comienzos. Participa tanto en la integración y construcción como en el mantenimiento y análisis de datos en el seno de sendas colaboraciones internacionales. “En los próximos años, KM3NeT será el buque insignia de la comunidad astronómica europea de neutrinos y ofrecerá excelentes oportunidades científicas que los grupos españoles están dispuestos a aprovechar”, comenta Juan José Hernández Rey, anterior portavoz de ANTARES y fundador del grupo VEGA del IFIC. “ANTARES ha sido un éxito indiscutible gracias al tesón de un grupo de científicos e ingenieros extraordinario, pero lo más interesante está por venir, como se verá muy pronto”, afirma Juande Zornoza, actual líder del grupo VEGA.

ANTARES 

Durante todos estos años, ANTARES ha producido gran cantidad de datos que han dado lugar a los resultados científicos más completos sobre la búsqueda de WIMPs, una de las partículas candidatas más populares a formar la materia oscura. También está confirmando el flujo de neutrinos cósmicos visto por IceCube, así como dilucidando su procedencia, entre otros resultados destacados.

En el grupo VEGA del IFIC continúan realizando análisis que buscan fuentes puntuales de neutrinos cósmicos en coincidencia con otros mensajeros astrofísicos, así como búsquedas de materia oscura en el centro de la Vía Láctea y en el Sol. Además, el grupo ha contribuido al desarrollo del hardware, al diseño del detector y testeo de sus elementos, a su construcción, a la calibración temporal y al estudio de las propiedades ópticas del entorno del detector. Varios coordinadores de grupos de trabajo de la colaboración ANTARES son miembros de VEGA en el IFIC: Paco Salesa (astronomía), Rebecca Gozzini (materia oscura) y Agustín Sánchez (calibración).

La semana pasada, la Comisión Europea ha aprobado la incorporación a su Red Europea de Centros de Innovación Digital de la candidatura InnDIH de la Comunitat Valenciana. La valoración de la Comisión Europea ha sido de «excelente» con un 14,5 sobre 15 en la puntuación obtenida.

La propuesta, coordinada por ITI y promovida por la Agència Valenciana de Innovació (AVI), constituye la mayor colaboración público-privada de la Comunitat Valenciana en el ámbito de la digitalización, ya que cuenta con el respaldo de 48 entidades, entre universidades, centros tecnológicos y de investigación y la CEV. Entre estas entidades se incluye el IFIC, centro mixto de la Universidad de Valencia (UV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que ha puesto a disposición de la colaboración su centro de computación avanzada Artemisa y las capacidades ligadas a su laboratorio de electrónica y su laboratorio de radiofrecuencia de alto gradiente.

La suma de los integrantes de InnDIH ofrece un conjunto de infraestructuras y capacidades muy potente, con más de 100 demostradores e infraestructuras de experimentación (espacios de datos, laboratorios, demostradores…), más del 50% de ellos de Tecnologías Digitales.

InnDIH contará con un presupuesto cercano a los seis millones de euros en los próximos tres años que empleará para tratar de consolidar a todo el ecosistema de agentes en la Comunitat Valenciana, con el objetivo de favorecer la digitalización de las pymes y de la administración pública.

Además, supone un acceso a la Red de DIH a nivel europeo. Por lo que permitirá el establecimiento de acuerdos con otros DIH que complementan las capacidades presentes en la Comunitat Valenciana para poder responder a todas las necesidades y retos de la región.

En las últimas décadas, los avances astronómicos han sido gracias al resultado de nuevos instrumentos que han permitido realizar observaciones en toda la banda electromagnética, desde la astronomía radio hasta el espectro de luz visible y los rayos gamma de alta energía.  El reciente descubrimiento de las ondas gravitacionales y la realización de experimentos con neutrinos a muy gran escala prometen ampliar de nuevo la astronomía, utilizando mensajeros más allá de la radiación electromagnética.  Este es un hecho comparable al descubrimiento de las lunas de Júpiter por parte de Galileo, quien utilizando un primitivo telescopio obtuvo un gran descubrimiento, que supuso el nacimiento de la astronomía moderna.

Durante la conferencia titulada: “The Birth of Multimessenger Astronomy”, Barry Barish, expondrá la situación actual en la que se encuentra este novedoso campo de estudio, y profundizará en el porqué se presenta como promesa de la astronomía.

Se denomina astronomía multimensajero al conjunto de observaciones múltiples que se realiza con información de distintas fuentes, por ejemplo, ondas electromagnéticas y gravitacionales. Tener información de distintos tipos permite complementar las detecciones, para así tener una imagen más detallada del objeto o fenómeno que se está observando. La radiación electromagnética, las ondas gravitacionales, los neutrinos y los rayos cósmicos son distintos conjuntos de emisiones que pueden provenir de una misma fuente astrofísica, pero que pueden analizarse de forma separada.

Cada tipo de radiación nos permite profundizar en el conocimiento del fenómeno observado, proporcionando así distintas perspectivas que facilitarán más información para poder comprenderlo desde una óptica múltiple. Hasta hace unos años las ondas gravitacionales solo eran predichas por la teoría y observadas de forma indirecta. Pero en 2015 la colaboración científica LIGO pudo detectar señales de una colisión entre dos agujeros negros en su interferómetro. Desde entonces, se han observado decenas de colisiones de agujeros negros y estrellas de neutrones. En algunos casos se ha podido relacionar la señal en ondas gravitacionales con señales electromagnéticas del mismo evento. Estos hallazgos marcan el inicio de la astronomía multimensajero, que promete revolucionar el conocimiento de los fenómenos astrofísicos más extremos.

Barry C. Barish (Omaha, EEUU, 1936) es un físico estadounidense y profesor emérito del Instituto de Tecnología de California (Caltech). Estudió Física en la Universidad de California en Berkeley, donde también se doctoró en física experimental de altas energías a principios de los años 60. En 1963 llegó a Caltech, donde ha transcurrido toda su carrera científica. En su vertiente experimental, desarrolló el primer experimento con un haz de neutrinos de alta energía en Fermilab, el principal laboratorio de física de partículas de Estados Unidos. En los 90 formó parte de uno de los experimentos del Súper Colisionador Superconductor (SSC), un gran acelerador de partículas que iba a construirse en Texas y que finalmente fue cancelado, aunque parte del equipo pasó a trabajar en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.

En 1994 Barish se convirtió en el investigador principal de LIGO. Consiguió la financiación para la construcción de las dos sedes del observatorio (Livingston y Hanford) y, como director a partir de 1997, creó la colaboración científica LIGO, donde participan más de 1000 científicos y técnicos de 18 países, entre ellos España. De 2006 a 2013 lideró el proyecto para diseñar el Colisionador Lineal Internacional (ILC), un nuevo acelerador de partículas de precisión para profundizar en los descubrimientos del LHC como el bosón de Higgs. Fue en este ámbito que surgió la colaboración activa con el Instituto de Física Corpuscular.

En febrero de 2016, la colaboración LIGO anunció oficialmente la primera detección de ondas gravitacionales procedentes de la fusión de dos agujeros negros. Barish fue premiado junto a Rainer Weiss y Kip Thorne, otros de los impulsores de LIGO, con el Nobel de Física de 2017 “por sus contribuciones decisivas al detector LIGO y la observación de las ondas gravitacionales”. Los tres compartieron el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica de ese año con la colaboración LIGO.

La conferencia ofrecida por Barry Barish tendrá lugar en el Auditorio Marie Curie del Parc Científic de la Universitat de València, el próximo 30 de mayo las 11:30h. El evento está abierto al público general hasta completar aforo.

• El estudio se ejecutará en dos acuarios del Oceanogràfic con ecosistemas idénticos y niveles de CO₂ distintos, empleando un método de análisis no perjudicial para los animales

• El aumento de la acidificación de los océanos se produce por el incremento de las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera causando graves consecuencias para la fauna marina

El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), estudiará, junto a investigadores del Oceanogràfic, el aumento de la acidez de los mares y océanos como uno de los efectos directos del cambio climático por el incremento del dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera.

Para ello, trabajarán con corales y moluscos del acuario valenciano y emplearán una técnica de análisis pionera en España, basada en el uso de radiotrazadores e instrumentación nuclear que mejora técnicas anteriores, ya que no es invasiva ni genera daño a las especies en estudio.

La sinergia entre ambas instituciones se enmarca en el Proyecto REMO -por sus siglas Radiotrazadores para el estudio de Ecosistemas Marinos y Oceánicos-, del que también forma parte el Instituto de Acuicultura Torre de la Sal (IATS-CSIC) y el Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN-LNL) en Italia.

Se trata de una iniciativa multidisciplinar que cuenta con financiación de la Agencia Estatal de Investigación, a través de proyectos nacionales, la Generalitat Valenciana, mediante la iniciativa ThinkInAzul, y el INFN italiano.

Dos acuarios con distinto CO₂

Para llevar a cabo el proyecto REMO en el Oceanogràfic se instalarán dos nuevos acuarios de 300 litros en los que se recrearán dos ecosistemas idénticos -con las mismas condiciones ambientales, mismas especies y mismos niveles de calcio-, pero con unos niveles de acidez (pH) distintos.

Uno de los acuarios estará compuesto por los valores actuales de CO₂ que absorben los océanos desde la atmósfera, mientras que el otro presentará una mayor concentración de dióxido de carbono, simulando los niveles que tendrá el agua del mar a finales del siglo XXI que incrementarán la acidificación del agua.

Ejecutar este estudio con corales y moluscos es fundamental al tratarse de organismos que construyen sus esqueletos o sus conchas con carbonato de calcio, por lo que un aumento en la acidez del agua perjudicaría su crecimiento.

En palabras de Daniel García, director de Operaciones Zoológicas del Oceanogràfic, “trabajar con animales y ecosistemas muy controlados como los del Oceanogràfic de València ofrece a los científicos la oportunidad de alterar ciertos parámetros muy concretos para conocer, en este caso, cuáles serán los efectos del cambio climático en la fauna marina en los próximos años. Estudios imposibles de completar y medir en medio natural”.

Una técnica de análisis pionera en España y no perjudicial para los animales

La parte innovadora del proyecto está en el análisis del calcio que captan estos invertebrados a través de un detector que desarrollará el IFIC con tecnología nuclear.

Para ello, se utilizará un radiotrazador disuelto en el agua -Calcio-45 radioactivo que no perturba el estudio-, y se medirá la cantidad que capta el animal de una forma no perjudicial ni destructiva para el propio animal.

Esta novedosa técnica también permitirá monitorizar la captación de calcio de un mismo individuo durante todo su crecimiento y desarrollo. Se trata de una práctica hasta el momento no desarrollada en nuestro país. Además, el grupo del IFIC tiene como objetivo la implementación de su uso en otros campos de la investigación científica con ecosistemas marinos como puede ser la nutrición, la parasitología, la microbiología y la ecología en colaboración con científicos del IATS-CSIC u otros institutos dedicados a la biología marina.

Este avance también permitirá una mejor comprensión de la calcificación en organismos, incluido el cuerpo humano, que servirá para definir los avances en la biotecnología en el campo de las ciencias médicas.

Tal como menciona Enrique Nácher, investigador del CSIC y coordinador del proyecto REMO, “se trata de una colaboración de marcado carácter interdisciplinar. Sólo juntando un grupo de físicos nucleares con biólogos marinos y veterinarios expertos en conservación se puede llevar a cabo un proyecto como este”.

Un proyecto de tres años de duración

El Proyecto REMO y sus estudios en el Oceanogràfic durarán tres años. a primera fase empezará el segundo semestre de 2022 con la puesta a punto de los ecosistemas controlados de moluscos mediterráneos -por su impacto en la economía local- y de corales tropicales -los más afectados por el cambio climático-. Al mismo tiempo se irá desarrollando el detector beta para la detección de radiotrazador en los animales. Las primeras medidas, con ecosistemas desarrollados con diferente acidez, se llevarán a cabo durante la primera mitad de 2023.

La segunda fase del proyecto está prevista para mediados de 2023 y se centrará en analizar los efectos del cambio climático, pero, esta vez, modificando la temperatura y la acidez del agua de los acuarios.

Comprender cómo la acidificación de los océanos y el calentamiento global pueden afectar al ecosistema marino proporciona una información científica extremadamente valiosa que permitirá tomar decisiones informadas sobre cómo abordar y, en la medida de lo posible, mitigar estos cambios.

Las consecuencias de la acidificación de los océanos

La acidificación de los mares y océanos no solo amenaza al medio marino, sino también a la seguridad alimentaria y la economía.

El 60% de los arrecifes de coral de todo el mundo está en peligro como consecuencia de la actividad humana y se estima que, a este ritmo, más de la mitad podrían desaparecer en 2030. El 25% de la biodiversidad marina se encuentra en los arrecifes de corales. Un deterioro de estos afecta a la biodiversidad a nivel global.

Los corales, al igual que algunos moluscos como los mejillones o las caracolas, depositan carbonato cálcico en sus esqueletos y conchas, y un incremento de la acidificación del agua les afectaría a lo largo de su desarrollo y muy especialmente en las primeras fases, alterando su crecimiento y haciéndolos, por ejemplo, más frágiles y vulnerables frente a sus depredadores.Una reacción en cadena que afectaría a la biodiversidad y al equilibrio del ecosistema marino y, en consecuencia, al de todo el planeta.

El trabajo supone un novedoso avance en la metodología empleada hasta ahora en este tipo de estudios.

Un artículo publicado recientemente en la revista Methods in Ecology and Evolution presenta la aplicación, por primera vez, de la Inteligencia Artificial Generativa en la predicción de los patrones de coexistencia de plantas. En este trabajo participan el Centro de Investigaciones sobre Desertificación (CIDE), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universitat de València y la Generalitat Valenciana, y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del CSIC y la Universitat de València. Los modelos desarrollados arrojan predicciones correctas sobre ecosistemas semiáridos como los presentes en la Comunitat Valenciana.

Las especies de la Tierra están interconectadas entre sí. Cada planta, animal o bacteria vive en conexión con otras especies, de manera que en una comunidad pueden coexistir hasta miles de especies que interactúan directa e indirectamente. Ante la pérdida de biodiversidad actual, resulta clave conocer la dinámica de estas interacciones y los patrones de relación entre distintas especies en un ecosistema, las llamadas ‘redes ecológicas’.

En este campo, investigadores del CIDE han unido fuerzas con los del IFIC para realizar un estudio que contribuye a la predicción de estos patrones a través del uso de técnicas de computación en Inteligencia Artificial denominadas de Aprendizaje Automático (Machine Learning). El Aprendizaje Automático puede contribuir a desentrañar esta multitud de interconexiones de las redes ecológicas gracias a su gran capacidad para detectar patrones más allá de las estadísticas tradicionales.

Miguel Verdú, investigador del CSIC en el CIDE, explica que “en este estudio exploramos el uso de un conjunto de técnicas de Aprendizaje Automático de vanguardia llamadas Inteligencia Artificial Generativa para predecir patrones de coexistencia de especies que podrían usarse para desentrañar los mecanismos que subyacen al ensamblaje de la comunidad”.

Por su parte, Verónica Sanz, ‘Investigadora Distinguida Beatriz Galindo’ de la Universitat de València en el IFIC, señala que “la capacidad del aprendizaje no supervisado es fascinante. Al ser entrenados con las observaciones realizadas por el CIDE, nuestros algoritmos aprendieron relaciones muy complejas. Por ejemplo, el hecho de que existan especies que cooperan y facilitan la repoblación, pero que se transforman en competidoras al presentarse ciertas especies nuevas”.

Una realidad compleja

El estudio se centra en ecosistemas semiáridos que abundan en España y en la Comunitat Valenciana, que presentan como particularidad una estructura de la vegetación en forma de parches. Generalmente, estos parches se inician a partir de especies pioneras bien adaptadas a las exigentes condiciones ambientales, que se establecen en primer lugar y facilitan la colonización por otras especies menos resistentes a dichas condiciones.

En este estudio se analizaron 5.153 parches de vegetación en suelos de yeso y caliza, que contenían entre 2 y 17 especies por parche. Los resultados permitieron obtener predicciones correctas sobre la abundancia relativa de parches con diferente composición de especies, la afinidad de las especies vegetales con el suelo y el papel de las interacciones indirectas de tercer y cuarto orden en la coexistencia de pares de especies. En este último caso se observó que los efectos positivos de una especie sobre otra tendían a reducirse en presencia de una tercera o cuarta especie.

La capacidad mostrada por el modelo para ‘aprender’ los patrones de coexistencia de las especies permite generar predicciones realistas sobre patrones complejos que serían difíciles de detectar en el campo. Por todo ello, “estos modelos nos ofrecen una valiosa oportunidad para comprender mejor las reglas que gobiernan cómo se conectan las distintas especies de las comunidades en ecosistemas naturales, y contribuyen a mejorar la predicción de las consecuencias que tiene la pérdida de especies relacionadas entre sí”, concluye Miguel Verdú.

Referencia:

Hirn, J., García, J.E, Montesinos-Navarro, A., Sánchez-Martín, R., Sanz, V. & Verdú, M. 2022. A Deep Generative Artificial Intelligence system to predict species coexistence patterns. Methods in Ecology and Evolution.

https://doi.org/10.1111/2041-210X.13827

El comité LHCC analiza de forma continuada la trayectoria de cada uno de los experimentos y da recomendaciones tanto a los propios experimentos como al Consejo de Investigación del CERN (CERN Research Board); revisa, además, la situación de la Computing Grid, LHCCG, la red de cálculo distribuido que permite analizar la ingente cantidad de datos que los detectores del LHC generan. Otra de las labores que dicho comité lleva a cabo es la evaluación del progreso de los proyectos de investigación y desarrollo relacionados con el LHC, que son esenciales para el futuro del Gran Colisionador. El comité LHCC está presidido por el Dr. Frank Simon del Instituto Max-Planck de Física de Múnich y está compuesto por una veintena de científicos y científicas de Europa, Estados Unidos, Canadá y Japón.

“Es una época apasionante para el LHC. El Run 3 (tercer periodo de funcionamiento del acelerador) está a la vuelta de la esquina y los nuevos datos pueden ayudar a comprobar si se confirman las pequeñas desviaciones del Modelo Estándar que se han observado. Sería una verdadera revolución”, afirma el investigador del IFIC.

El CERN está actualmente embarcado en una gran remodelación del LHC y de sus experimentos asociados que desembocará en un aumento sustancial del ritmo de colisiones de partículas antes de que acabe la década.

“Cumplir el ambicioso calendario del LHC de Alta Luminosidad es un verdadero reto tanto para el acelerador como para los experimentos. Es impresionante el esfuerzo, la capacidad de trabajo y el entusiasmo que dedican los físicos, ingenieros y técnicos para cumplir los exigentes plazos marcados”, apunta Hernández-Rey.

Juan José Hernández Rey (Madrid, 1957) es Profesor de Investigación del CSIC en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC). Su campo de investigación es la física experimental de partículas y astropartículas. Ha realizado experimentos en diversos aceleradores de partículas como el Super-Sincrotón de Protones del CERN, el Tevatrón del Fermi National Accelerator Centre (Estados Unidos) y el Colisionador Electrón-Positrón (LEP) del CERN. Sus intereses científicos han abarcado diversos campos como el estudio de las partículas con encanto, el del bosón electrodébil Z y la búsqueda de partículas supersimétricas.

Durante la última década, Hernández Rey ha trabajado en la búsqueda de neutrinos cósmicos de alta energía. Fue portavoz adjunto de la Colaboración ANTARES, que construyó el primer telescopio de neutrinos submarino del mundo, y es miembro de la Colaboración KM3NeT, que está instalando dos detectores de neutrinos de gran volumen en el fondo del mar Mediterráneo. Es miembro del Particle Data Group, el equipo internacional que examina y compila las propiedades de las partículas elementales. Ha sido director del IFIC de 2015 a 2019 y es miembro del consejo científico del CNRS.

El cargo tiene una vigencia de dos años.

Enlaces:

https://scientific-info.cern/archives/history_CERN/Scientific_committees

https://committees.web.cern.ch/lhcc/

Ha concluido con éxito el congreso anual de la Acción europea COST PARTICLEFACE. El encuentro, celebrado de forma semipresencial, ha tenido lugar en el Instituto Ruđer Bošković de Zagreb, Croacia, donde se reunieron un número reducido de investigadores para cumplir con la normativa COVID, mientras que el resto de los participantes se conectó de forma remota a las sesiones de trabajo y a la reunión anual del comité de dirección.

COST es una asociación europea intergubernamental que promueve la cooperación transnacional financiando el establecimiento de redes abiertas de colaboración entre investigadores, en particular, con países vecinos, fomentando actividades en países europeos con potencial de crecimiento (ITC por sus siglas en inglés de Inclusive Target Countries) y mejorando la visibilidad de los investigadores jóvenes.

La Acción COST PARTICLEFACE, liderada por el IFIC y gestionada por el CSIC, fue establecida en 2017 con el objetivo de mejorar la precisión de las teorías que se utilizan para buscar nuevas partículas y fenómenos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN y futuros aceleradores, desarrollando nuevos algoritmos y metodologías tanto teóricas como experimentales. Desde su inicio, la Acción COST PARTICLEFACE ha financiado 12 conferencias y talleres de trabajo, 5 escuelas de formación especializadas, 46 estancias de investigación y 33 becas para la asistencia a congresos internacionales de investigadores de países ITC.

La irrupción de la pandemia supuso un parón importante en las actividades de la Acción, similar al de otras Acciones COST. Muchas de las actividades programadas para gran parte del año 2020 y principios de 2021 tuvieron que ser suspendidas, retrasadas o tuvieron lugar de forma remota. La reunión celebrada en Zagreb es la primera que tiene lugar de forma semipresencial desde el inicio de la pandemia, y supone un paso significativo en la reanudación de actividades cara a cara. El encuentro tuvo lugar en el Instituto Ruđer Bošković de Zagreb, el principal centro de investigación de Croacia, donde se presentaron los últimos resultados de los grupos de trabajo de la Acción, destacando varias presentaciones de doctorandos de varios países, entre los que se encuentra Selomit Ramírez del IFIC, quién presentó un nuevo algoritmo cuántico para diagramas de Feynman.

El congreso sirvió también para conocer la historia de dos personajes locales. Por una parte Ruđer Bošković de quien el instituto toma su nombre, físico, astrónomo, matemático y poeta del siglo XVIII, y precursor entre otras muchas contribuciones de la teoría atómica. Y el Prof. Balthazar, personaje de ficción protagonista de una serie de animación de los años 70, quien probablemente ha despertado la vocación científica en muchos niños y niñas croatas.

Por otro lado, se inicia esta semana en un entorno natural cerca de Riga, Letonia, la primera Escuela Báltica de Física de Altas Energías y Tecnologías de Aceleradores dirigida a estudiantes de doctorado y máster. Esta es una iniciativa promovida conjuntamente por ocho instituciones de los tres países bálticos, Estonia, Letonia y Lituania, aunque abierta a estudiantes de otros países, que ha sido posible gracias al apoyo de PARTICLEFACE y que tiene como objetivo convertirse en un acontecimiento anual para promover la física de partículas en estos países.