Física Cuántica y Fotosíntesis II. Transporte asistido por decoherencia

Anteriormente: Física Cuántica y Fotosíntesis I. Primeros experimentos.

Ya leímos en el anterior post que los experimentos indican que puede haber efectos cuánticos en el transporte de energía de un complejo fotosintético, el Fenna-Mathew-Olson o FMO. Los datos esenciales que tenemos que recodar son los siguientes: 

1. Los experimentos de espectroscopía muestran oscilaciones en la energía del sistema, indicando que el transporte de energía puede ser cuántico.

2. El transporte in vivo de energía en este sistema tiene una eficiencia muy alta, cercana al 100%. 

3. Este complejo pertenece a bacterias que viven en unas condiciones muy precarias, recibiendo un fotón de luz por minuto o incluso por hora. Como el proceso fotosintético dura unos cuantos femtosegundos ($10^ {-5} s$) la probabilidad de recibir un fotón cuando el proceso aún no ha terminado es nula. 

Al final del post nos quedamos con una pregunta abierta. ¿Es este proceso eficiente porque es cuántico? 

El índice de impacto y la iniciativa DORA

Como ya hemos mencionado en entradas anteriores ahora existe una obsesión generalizada sobre cómo medir la calidad científica. Esta obsesión está bastante justificada, sobre todo en países como España donde la selección del personal universitario está muy en entredicho. Claro está, si un país tiene un sistema universitario en el que hay fundamentadas sospechas de enchufismo y las mismas universidades valoran como mérito extra los servicios prestados a la misma universidad, pues es normal que se busquen métodos para evaluar la calidad de la investigación de una manera objetiva.

Anteriormente se basaba mucho la calidad de la investigación mucho en el número total de papers o de citas por investigador. Eso llevaba a potenciar una investigación de baja calidad, y a malas prácticas como publicar la misma investigación varias veces o abusar de las autocitas. También ha dado lugar a la proliferación de pseudorevistas que publican artículos sin mirarlos por un módico precio. Leo también en el Blog de Francis que han descubierto a un tipo que se revisaba a si mismo los artículos mediante identidades falsas. 

Como evaluar "al peso" está considerado casi universalmente como una mala medida se han creado otros indicativos más sofisticados. La idea es simple, es preferible que haya pocas publicaciones con alto impacto a publicar como churros cosas menos relevantes. De eso hablamos ya en uno de los primeros posts de este blog.

La Educación Cuántica

A raíz de las elecciones internas de Podemos muchos vendehumos han intentado subirse al carro y usar la política para darse a conocer. Recientemente me invocaron mis amigos por Facebook para que refutara a un tipo que propone algo fascinante, la "educación cuántica".

"Sáquenme de su puta lista de correo" es un artículo aceptado en una revista científica

Como muchos y muchas ya sabréis uno de los criterios de evaluación a los que se nos somete los científicos es el número de artículos publicados. Es un criterio horrible, que promueve la "ciencia al peso", pero todavía se usa. Otros criterios más refinados se basan en el número de citas que reciben nuestros artículos (ver este post al respecto). 

Estos criterios tienen una parte mala, inherente a cualquier criterio que se imponga. Cuando ya se sabe como lo van a evaluar a uno es muy tentador ponerse a trabajar pensando exclusivamente en eso. Esto puede llevar a malas prácticas como publicar artículos casi idénticos en distintas revistas, citarse a uno mismo como si no hubiera un mañana, o incluso no citar a la competencia. 

Un problema más global de esta manera de evaluar la calidad científica es que se han creado revistas que van publicando artículos por un módico precio. Creedme si os digo que es impresionante la cantidad de mails que recibo cada semana animándome a publicar en una u otra revista de pago. Esto no quiere decir que pagar por publicar sea algo malo per se. Hay revistas de libre acceso que en vez de cobrar al lector cobran al autor. Algunas son muy prestigiosas, como Plos One o New Journal of Physics. 

Pues bien, esta proliferación de revistas de calidad dudosa dio lugar hace ya tiempo a una anécdota graciosa. Unos investigadores americanos, hartos del spam al que le sometía una revista decidieron enviar un artículo. La revista en cuestión es el International Journal of Advanced Computer Technology. Allí enviaron los investigadores un artículo titulado "Get me off your fucking mailing list", que viene a significar "Sáquenme de su puta lista de correo". 

Física Cuántica y Fotosíntesis I. Primeros experimentos

Seguro que muchos habéis escuchado ya por ahí que un tema de investigación actual es el estudio de efectos cuánticos en sistemas biológicos. Yo mismo escribí en Mapping Ignorance una entrada sobre el tema, titulada Non-trivial biological quantum effects.

En esta serie de posts nos vamos a centrar sólo en uno de esos efectos, el más importante por el momentos. Vamos a hablar sobre el posible papel de la física cuántica en el proceso fotosintético de algunas bacterias. Este es un tema de mucha presencia actualmente (lo que en inglés se denomina un "hot topic"). También es un tema que suscita mucho debate, aunque hay que estar un poco dentro de la investigación para verlo. De todo eso hablaremos por aquí. Como el tema es extenso haré una serie de posts, en vez de uno solo. Así a ojo creo que no bajará de ocho posts, así que id preparándoos. 

¿Qué es la decoherencia cuántica?

La física cuántica es muy diferente de la física clásica. De eso no cabe duda. La física cuántica predice una gran cantidad de efectos que no observamos en el día a día, como la superposición de estados espaciales. De ahí se deduce que tiene que haber un mecanismo que pase de la física cuántica, de los átomos y las moléculas, a la física clásica donde nos movemos nosotros. 

De esto ya hemos hablado brevemente en este blog. Existe la equivocada idea en parte de la comunidad científica de que la física cuántica se convierte en clásica si y sólo sí aumenta la acción de los sistemas [1]. Esto es sólo parcialmente cierto. Si bien cuando la acción es muy baja recuperamos las ecuaciones de movimiento de la física clásica, también la recuperamos en sistemas con la acción muy baja. También ocurre que ciertas predicciones de la física cuántica, como la posibilidad de tener un sistema macroscópico en superposición, son independientes del valor de la acción. Como no vemos eso en el día a día podemos suponer que hay otros mecanismos que transforman la física cuántica en clásica. De eso hablaremos hoy.  

Antes que nada, es mejor que leáis mi anterior post al respecto. Falacia cuántica II, el límite clásico se obtiene haciendo la constante de Planck cero. 

Vamos a ver qué ocurre en realidad, y por qué el gato de Schrödinger no se puede encontrar en estado vivo y muerto al mismo tiempo. Para eso tenemos que aprender una nueva palabra. Decoherencia [2]. Pero como ya sabemos, y yo no me cansaré de repetir, la física es una ciencia experimental. Por este motivo será mejor que empecemos hablando de un bonito experimento.

Interferencia de macromoléculas de Carbono

Los experimentos de interferencia de partículas son unos de los más importantes en física cuántica, y en física en general. En 2002 se realizó una encuesta entre los lectores de Physics World, preguntando cuál era el experimento de la historia de la física. El elegido fue el experimento de la doble rendija con electrones [3].

El triple de una probabilidad muy baja es otra probabilidad también muy baja

Es impresionante como ciertos medios de comunicación pueden abrir una noticia de la manera más alarmista y sensacionalista posible, para luego ir suavizándolo todo a medida que la vas leyendo. Un ejemplo es esta noticia de 20minutos. 

Ese "puede" implica un claro "pero también puede que no" que hace el titular bastante confuso. Sin embargo, la información más importante se encuentra al final del artículo.