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Isabel CorderoAlberto ApariciBorja TosarJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor Socasestados metaestables del helioinvestigación doctoral en heliodiscrepancia en helio tras 30 añoslínea teórica y experimental helioFrancis VillatoroGastón GiribetJuan Carlos GilHelio 3Helio 4Juan CarlosDiracHéctor SocasGloria ClausenPhysical Review Aestados 3PRovingerBarcelona Super Computing Center
Investigación doctoral en Helio
Ep516: Premios Princesa de Asturias; El Enigma del He; Bacterias en Agua Pesada; Alones
13 de junio de 202512 momentos
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Francis Villatoro y Gastón Giribet comparten un interés similar en la investigación sobre estados metaestables del helio, lo que lleva a Francis a reconocer el atractivo de este campo para futuros proyectos de doctorado.
…en órbita ligada aquí de este Coffee Break. ¿Qué tal Gastón? ¿Cómo estás? Hola, un gusto; estaba tan interesado en lo que estaba diciendo Francis que me sacaba las palabras de la boca que dije, ¿por qué cosa irrelevante lo van a interrumpir? Bueno, yo bueno. yo tengo el mismo espino ahí que Gastón, así que entra él y me tengo que salir yo Estaba oyéndote Francis y si tuviese que hacer un doctor ahora me metía con eso, o sea, es brutal y fascinante, o sea, eso hay que resolverlo ya Claro, llevan casi 30 años y todavía no hay dado con la tecla, y en eso están trabajando decenas de personas, la verdad que no son cientos, son solo decenas, pero hay decenas de personas trabajando tanto en la línea teórica como en la línea experimental para ver qué pasa, y bueno, este año han publicado un par de artículos sobre esta enorme discrepancia Bueno, os dejo muchísimas gracias, amigos Vamos a despedir a Juan Carlos, porque pago las licencias de su persona conectada, esto me está saliendo una pasta, hasta luego Juan Carlos Bueno, Gastón es doctor en ciencias físicas y profesor en la Universidad de Nueva York, NYU. No sé si sabes, Gastón, el artículo que estaba comentando Francis estaba ahí en el doc de Temazos. Lo estaba mirando y aparte lo venía escuchando. Te escuchamos muy,…
Significado #1
Héctor Socas introduce un paper atrasado sobre una discrepancia entre la teoría y la observación al medir propiedades en el átomo de helio, específicamente en su estado de triplete.
Habla: Héctor SocasSignificado #9discrepancia teoría observación helioestado triplete del átomo de heliocálculo teórico versus observaciones helio…antes, tienen más energía; son más rígidos, por tanto tienen más resistencia a moverse, tienen más resistencia a romperse. Más rígido podría ser la palabra; es un 25%. Tengo delante tablas de propiedades físicas de las dos; es el que más llama la atención. Bueno, Francis, dentro también de estas cosas curiosas que hemos visto estos días; de hecho, esto es un paper que traemos atrasado de varias semanas. Ya no sé cuántas te agradezco tu paciencia; nos hacía el hype, nos adelantaba la semana pasada, de esta discrepancia entre teoría y observación al medir no sé qué propiedades en el átomo de helio, el estado de triplete del átomo de helio. Si nos lo puedes explicar, porque hay nueve sigmas de diferencia entre el cálculo teórico y lo que se observa; curioso esto. Sí, a mí me llamó mucho la atención. Bueno, esto se publicó el 2 de junio; se publicó no hace mucho. Hay un artículo en Physical Review Letters y también otro en Physical Review A. Y bueno, y una nota, una pieza en Physics, la revista de la APS, de la…
Héctor Socas señala que, sorprendentemente, es más sencillo estudiar átomos hidrogenoides en comparación con el helio, destacando la complejidad de este último.
Habla: Héctor SocasSignificado #14 · Palabras #17átomos hidrogenoides más sencilloshelio no es trivialfrancis villatoro explica helio…me hace gracia que lo que dice, que lo que llama Francis trivialmente no se estudia hasta que llegas a tercero de carrera y te pasas a lo mejor dos o tres días resolviendo la ecuación de va de dos o tres días y lo calculas bien; va de dos o tres días. Déjame decir una cosa, curiosamente y esto es muy chocante: antes que el helio, que es el de dos electrones, es más fácil estudiar otros átomos que son los que se llaman hidrogenoides. De hecho, el helio no es nada trivial. No, no es nada trivial, y por eso lo que va a contar Francis, claro, ahí está el punto. Pero ¿Que siempre se dice eso?, parece que el de un electrón lo sabemos hacer y ahora ya ponemos un electrón más y ya no sabemos, ¿no? Pero de hecho es más fácil el hidrogenoide, o sea, átomos que tienen más electrones, da igual el número que sea pero que tengan…
Francis Villatoro explica que el estudio del helio presenta desafíos analíticos significativos, especialmente al presentarlo en cursos introductorios de mecánica cuántica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4helio desafíos analíticosmecánica cuántica primer cursoproblema de tres cuerpos helioproblema de tres cuerpos en helioórbitas del helio con software simbólicoestados del helio cálculo perturbativoecuación de rovinger para el heliométodos numéricos para rovingercorrecciones electrodinámicas cuánticas del helioniveles energéticos y energías de ionización…es más fácil el hidrogenoide, o sea, átomos que tienen más electrones, da igual el número que sea pero que tengan uno en la última capa porque eso los aproximas como una especie de hidrógeno modificado y así lo puedes resolver, pero es un poquito de trampa. Exactamente, el caso del helio tiene desde el punto de vista analítico, desde el punto de vista de presentarlo en un primer curso de mecánica cuántica en tercer curso de carrera o en segundo; no sé cómo se hará ahora, es un poquito más difícil porque es un problema de tres cuerpos. Dos electrones y un núcleo y el problema de tres cuerpos ya genera problemas de integrabilidad y puede tener una estructura bastante complicada. Sus órbitas, aunque bueno, en el helio no es tan complicado, pero sí es verdad que los mejores análisis matemáticos a mano, usando obviamente ordenadores, usando software de álgebra simbólica, son de hace menos de 20 años. O sea, ha habido mucha dificultad a la hora de calcular de manera perturbativa todos los estados del helio. Pero se sabe hacer. Pero bueno, lo fácil es utilizar ordenadores, utilizar métodos numéricos. Usando métodos numéricos, resolver la ecuación de Rovinger para el helio parece trivial. Y es más o menos trivial. De hecho, para el helio podemos calcular las soluciones de la ecuación de Dirac; incluso podemos calcular las correcciones introducidas por la electrodinámica cuántica porque son comparables a la resolución que podemos obtener en el laboratorio. Porque medir los niveles energéticos y las energías de ionización del hidrógeno y del helio en el laboratorio lo podemos hacer con errores de la billonesima, de doce decimales. Podemos tener una extrema precisión en las medidas experimentales, entonces uno dice: bueno, pues si, en teoría gracias a los grandes avances en métodos numéricos puedo calcular esos niveles con una precisión similar, aunque un poquito peor por ordenador; lo…
Francis Villatoro explica la existencia de estados metaestables en átomos de helio, describiendo su configuración electrónica básica y mencionando los niveles fundamentales.
Habla: Francis VillatoroPalabras #12estados metaestables del helioconfiguración electrónica básica del helionivel fundamental del helio 1s…en métodos numéricos puedo calcular esos niveles con una precisión similar, aunque un poquito peor por ordenador; lo hacemos un poquito peor que lo que podemos hacer con el experimento, pues uno espera que haya una perfecta coincidencia y resulta que no. Hay estados del helio, estados electrónicos de los electrones en los que tengo; son metaestables. Tengo el helio en el nivel fundamental, en el nivel 1s, en el número cuántico principal igual a 1, me caben dos electrones con espines opuestos. Pero tengo estados metaestables del helio en el que Uno de los electrones está en el nivel superior, en el 2; tengo un electrón en el nivel 1 y un electrón en el nivel 2. Estos son estados metaestables, pero en el helio son lo suficientemente estables como para que podamos utilizar las técnicas de metrología…
Francis Villatoro explica que desde 1997 se desconoce por qué existe una pequeña diferencia entre las predicciones teóricas y las mediciones experimentales, observada inicialmente en el helio 4.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12estados metaestables del heliohelio 4 y otros estadosteoría vs experimento en helio…estamos hablando de hace casi 30 años en 1997 se observó que había una pequeña diferencia, una diferencia quizás menor, siete sigmas de diferencia, siete deviaciones típicas entre la predicción teórica y la medida experimental. y tú dices, pero ¿y por qué? Pues desde 1997 todavía no lo sabemos. Eso se descubrió en el helio 4 y empezó a observarse también en otros estados, ya estados un poquito más elevados; son estados metastables con una vida menos corta: los estados 3P, incluso los estados 3D y hay ciertos estados, no en todos; hay estados en los que la teoría clava el resultado experimental y estados en los que tengo. Siete sigmas de diferencia, nueve sigmas de diferencia, quince sigmas de diferencia y nadie... ¿Se puede tener quince sigmas de diferencia? ¡Qué barbaridad! Claro, yo tengo dos medidas. La teórica tiene un error mayor, pero si la diferencia es grande, pues…
Francis Villatoro y Gastón Giribet comparten un interés similar en la investigación sobre estados metaestables del helio, lo que lleva a Francis a reconocer el atractivo de este campo para futuros proyectos de doctorado.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1estados metaestables del helioinvestigación doctoral en heliodiscrepancia en helio tras 30 añoslínea teórica y experimental helio…en órbita ligada aquí de este Coffee Break. ¿Qué tal Gastón? ¿Cómo estás? Hola, un gusto; estaba tan interesado en lo que estaba diciendo Francis que me sacaba las palabras de la boca que dije, ¿por qué cosa irrelevante lo van a interrumpir? Bueno, yo bueno. yo tengo el mismo espino ahí que Gastón, así que entra él y me tengo que salir yo Estaba oyéndote Francis y si tuviese que hacer un doctor ahora me metía con eso, o sea, es brutal y fascinante, o sea, eso hay que resolverlo ya Claro, llevan casi 30 años y todavía no hay dado con la tecla, y en eso están trabajando decenas de personas, la verdad que no son cientos, son solo decenas, pero hay decenas de personas trabajando tanto en la línea teórica como en la línea experimental para ver qué pasa, y bueno, este año han publicado un par de artículos sobre esta enorme discrepancia Bueno, os dejo muchísimas gracias, amigos Vamos a despedir a Juan Carlos, porque pago las licencias de su persona conectada, esto me está saliendo una pasta, hasta luego Juan Carlos Bueno, Gastón es doctor en ciencias físicas y profesor en la Universidad de Nueva York, NYU. No sé si sabes, Gastón, el artículo que estaba comentando Francis estaba ahí en el doc de Temazos. Lo estaba mirando y aparte lo venía escuchando. Te escuchamos muy,…
Francis Villatoro reflexiona sobre la dificultad para resolver discrepancias persistentes en investigaciones relacionadas con estados metaestables del helio, a pesar de décadas de esfuerzo y numerosas tesis doctorales.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #1artículos estados metaestables helioinvestigación helio desde 1997artículos relevantes 2016-2023 heliotesis doctorales sobre heliogenios de la teoría dirac…comentando Francis estaba ahí en el doc de Temazos. Lo estaba mirando y aparte lo venía escuchando. Te escuchamos muy, muy bajito, no sé si es el micrófono o tal, pero bueno. No tengo nada relevante que decir, estoy acá despejado. Bueno, continúo un poquito. Entonces, bueno, se han publicado este año dos nuevos artículos, pero ya os digo que se llevan publicando artículos desde 1997; hay artículos muy importantes en 2016, en 2019, 21, 22, y bueno, ahora tenemos dos artículos también bastante relevantes. Se ha tratado desde el punto de vista teórico de meter todos los efectos habidos y pod haber y todo lo imaginable, y nadie ha dado todavía con la tecla. En ese tipo de cuestiones, muchas veces se necesita ese punto de chispa que tienen algunos genios de la teoría, que te permite desvelar qué es lo que nadie ha tenido en cuenta durante 30 años. Gente que hay cantidad de tesis doctorales dedicadas a esto y nadie ha sido capaz de desvelar la razón. ¿Por qué? Porque en algunas transiciones sí y en otras no. Entonces, en los últimos años se ha estado trabajando en cómo medir la energía de... Esto ocurre en la energía de transición entre estos estados metaestables y otros estados y en la energía de ionización. Una manera de estimar la energía de ionización sería…
Francis Villatoro continúa explicando un método experimental para determinar la energía de ionización del helio, mencionando que se ha aplicado tanto al helio-3 como al helio-4.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6 · Palabras #8energía de ionización helio-3estado triplete helio-4desviación nueve sigmas heliopublicaciones teóricas este año…de transición entre ese nivel muy alto de Riesberg y el estado n igual a 2 metastable, que está en ese estado triplete, y extrapolo, hago medidas para varios n, y extrapolo el resultado a n infinito y así determino el valor experimental con alta precisión. Entonces, eso se ha hecho con helio 3 y con helio 4, y en ambos casos para este estado triplete se observa que existe una desviación del orden de nueve sigmas, que no tiene una explicación todavía razonable. Y se han tenido en cuenta a nivel teórico; entonces este año se han publicado dos resultados interesantes, el resultado. que se publica en Physical Review Letters es de dos autores, Gloria Clausen y Frederick Merck, que son del ETH de Zürich, del Instituto Técnico de Zürich, donde estudió Einstein a principios del siglo XX y ellos han utilizado esta espectrocopía de átomos de…
Francis Villatoro comenta sobre la persistencia de problemas para comprender el helio a pesar de décadas de investigación, comparando la situación con la comprensión temprana del color dorado del oro debido a efectos relativistas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #3estados metaestables triplete helio 3grupo de gloria clausen physical review aisótopos helio y núcleos protones neutronesestado singlete helio 3 y helio 4error de 9 sigmas energía ionización tripleteerrores enormes estados singlete tripleteefectos relativistas en el núcleo de oroproblemas para comprender el heliomentes pensantes investigando el helio…energéticos de Riesberg utilizados en esta estimación del nivel energético de estado triplete, que es un estado de n igual a 2. y sin embargo la energía de ionización sigue presentando esta enorme desviación. Y también como novedad este año se ha publicado el Caso del helio 3, un nuevo resultado también del grupo de Gloria Clausen, han publicado en Physical Review A la misma técnica experimental pero para el helio 3 y confirman que los estados metaestables triplete del helio 3 presentan exactamente el mismo problema que el helio 4. Porque había una sugerencia de que quizás algún efecto, como ha comentado Juan Carlos del tema de los isótopos, que cambie el núcleo, que el núcleo tenga dos protones y dos neutrones o tenga dos protones y un neutrón, pues podría influir en estos estados metaestables. El estado singlete se clava entre experimento y teoría, tanto en Helio 3 como en Helio 4, y el estado triplete resulta que para su energía de ionización estimada el error es de 9 sigmas; en el caso de Helio 3 es de 7 sigmas, pero es también muy parecido. Son errores enormes que indican claramente que hay algo que no entendemos. Y ya os digo: muchas mentes pensantes llevan varias décadas tratando de desvelar qué es lo que le pasa al helio y todavía no se tiene ni idea. Entonces, claro, cuando se plantea, pues, ¿y qué pasa con los efectos relativistas en el núcleo de oro que hace que sea dorado? Bueno, pues son cosas conocidas de hace muchísimas décadas y, sin embargo, cosas mucho más, entre comillas, triviales, como es una cosita tan sencilla desde el punto de vista numérico, como es el helio, pues resulta que con dos electrones y un núcleo, pues hay algo que no entendemos. ¿Hay algún efecto? Claro, tiene que estar asociado al spin, porque lo que diferencia el estado…
Francis Villatoro explica la dificultad de conciliar la teoría con los resultados experimentales en el estudio del helio, a pesar de incorporar efectos conocidos basados en la ecuación de Dirac y la electrodinámica cuántica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7ecuación de dirac aplicada al helioelectrodinámica cuántica en estudio del heliomodelo efectivo para el helio…tenemos que predecir 12 decimales. Los modelos efectivos son modelos aproximados que te sirven de grosso modo habitualmente para tener una buena idea de cómo influyen ciertos efectos para hacer cuentas de servilletas pero detalladas, ¿no? Mucho más precisas. Aquí lo que tenemos es que la teoría es la que es, o sea, la ecuación de Dirac y la electrodinámica cuántica son teorías bien conocidas y sus efectos aparentemente son bien conocidos. Entonces yo incorporo todos los efectos que se me ocurren y no logro explicarlo. O sea, tener un modelo efectivo se ha planteado también. La posibilidad de que fueran errores sistemáticos. Por eso las medidas antiguas que no utilizaban átomos de Riesberg, pues se dudó de ellas y se pensó: Bueno, pues quizás hay algún sistemático experimental desconocido que solo actúa cuando el estado es…
Francis Villatoro, junto con Héctor Socas, reflexiona sobre las dificultades para comprender el helio a pesar de los esfuerzos realizados, sugiriendo que podría faltar un efecto sencillo para ajustar la teoría a los resultados experimentales.
Habla: Francis VillatoroSignificado #16efecto sencillo para el heliomodelo teórico del heliofísica nueva según francis villatoro…que el estado triplete o cinglete. Porque yo mi láser para medir y los lásers para excitar, excitar átomos de Riesbeth es relativamente fácil. Excitar estos estados metaestables es también relativamente muy fácil. No puede ser, no puede ser que haya algo que yo no esté teniendo en cuenta, pero bueno, ahora mismo la idea es que falta algo por entender, quizás algún efecto, y debe ser un efecto muy sencillo, que en el momento en que lo tengas es añadirlo al modelo teórico y te saldrá y te lo ajustará bien, pero no se sabe cuál puede ser ese efecto Esto es una de esas cosas que uno dice, aquí hay física nueva y dice, la respuesta está en cuede, cuede que sí, cuede que no La electrodinámica cuántica, en principio, para este tipo de casos se entiende muy bien; es decir, básicamente lo que modifica la electrodinámica cuántica a la ecuación de Dirac aplicada a este caso es que el vacío está polarizado. Entonces hay que incorporar…
Francis Villatoro explica las consecuencias de un problema complejo relacionado con el tamaño del núcleo de átomos de helio, señalando la discrepancia entre los valores teóricos y experimentales.
Habla: Francis VillatoroSignificado #18 · Palabras #14tamaño núcleo átomo helio 3niveles energéticos helio experimento teóricovalor experimental radio núcleo helio…al menos? Porque puedes jugar con él más o menos; o sea, cuando algo es súper complejo es, bueno, vale, si necesito el Barcelona Super Computing Center para meterle mano a esto, seguro que no tengo tiempo, pero si lo puedo intentar, ¿cómo no voy a mirarlo? No sé, chulo. Fijaros, este problema tiene muchas consecuencias; por ejemplo, una de las consecuencias es que no sabemos cuál es el tamaño del núcleo de un átomo de helio 3 o de helio 4, porque para calcular esos tamaños necesitamos utilizar estos niveles energéticos y como estos niveles energéticos tenemos dos valores, el valor experimental y el valor teórico, tenemos dos tamaños para el radio del núcleo del helio 3 y del helio 4, el que da usar el valor teórico o el que da usar el valor experimental. Y así son cosas que son curiosas y bueno yo quería eso porque salió en physics la nota de uno de los expertos en la parte teórica que era Aaron Pondy que también ha publicado recientemente estos artículos de estimación de los niveles de átomos, de niveles de Riesberg y lo que plantean es eso que los…