Bayes y física nuclear en la UNC

Como decíamos ayer… —en otra ocasión os cuento la historia de Fray Luis de León y de esa frase, que sino me voy por las ramas- aquí estamos, con más azúcar y todavía más sal. Revisando mis archivos he comprobado que tengo hasta 9 entradas sin publicar, todas dejadas a medias. Han pasado tantas cosas en este último año que no me ha dado tiempo a nada… La última es que ahora mismo me encuentro, como ya avancé hace un par de días, en Chapel Hill, North Carolina. ¿El motivo? Estoy pasando el verano colaborando en la UNC (University of North Carolina), en el Department of Physics & Astronomy, en dos proyectos paralelos: por un lado, la aplicación de técnicas de análisis bayesiano al estudio de datos experimentales y, por otro, la recreación experimental de reacciones nucleares de fusión en el laboratorio. Pero vayamos por partes.

Bay2Os presento a Bayes, el del teorema de Bayes. Vamos a tratar de explicar en qué consiste sin entrar en muchos detalles —pareado no intencionado (vaya, otro…)-.

*** Si no os veis un poco concentrados y no os enteráis mucho, podéis saltar los dos siguientes párrafos ***

Este filósofo inglés del siglo XVIII desarrolló una serie de ideas matemáticas que relacionaban la probabilidad de que sucediera un evento A sabiendo que el evento B ya había sucedido —esto acostumbra a escribirse como P(A|B)- con la probabilidad de que tuviera lugar B si A lo había hecho ya —P(B|A)-. Nada sorprendente, ¿cierto? Los científicos de la época pensaron lo mismo: curioso pero meh, no nos interesa. Sin embargo, podemos obtener algo realmente interesante si llevamos esto al terreno de la física experimental —o de la biología, economía, psicología o incluso al mundo de las apuestas-, la cual trata de obtener parámetros válidos para un modelo —un ejemplo tonto: el físico teórico dice que si dejamos caer un sólido dentro de un fluido aparecerá una fuerza viscosa proporcional a la velocidad, F=c·v (ha creado un modelo para el movimiento del sólido), mientras que el físico experimental trata de hallar el valor de la constante de proporcionalidad “c” a partir de los resultados medidos de fuerza y velocidad-. Sea P(D|H) la probabilidad de obtener cierto dato experimental D suponiendo cierta la hipótesis H —por ejemplo, la probabilidad de obtener v=1’1 al aplicar una fuerza F=4 si suponemos cierto que c=4-. Esto puede pasar ya que en los experimentos siempre existe algún tipo de incertidumbre. Y sea P(H|D) la probabilidad de que la hipótesis H sea correcta una vez obtenido el dato D —en nuestro caso sería la probabilidad de que “c” valga efectivamente 4 si hemos obtenido F=4 y v=1’1-. Este último valor es el que nos permite saber si la hipótesis H es correcta, con lo cual podríamos validar el modelo y dar un valor concreto a sus parámetros.

Lo que el teorema de Bayes nos dice es lo siguiente:

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donde P(H) y P(D) son las probabilidades de que la hipótesis H sea cierta y de obtener un dato concreto D al realizar el experimento, respectivamente. De esta manera, si tenemos todos los términos de la parte derecha, podemos obtener P(H|D) —la llamada distribución a posteriori-, que es lo que nos interesa. P(D|H), por su parte, puede ser deducida y P(D) tampoco es problema. La cuestión es P(H) —denominada distribución a priori-: no podemos obtenerla de ningún sitio. Simplemente hemos de suponerla. ¿Suponerla? ¡Pero eso no es nada científico! Bueno, en realidad sí que lo es. En el ejemplo anterior podríamos suponer para empezar que “c” será un número positivo, o incluso que estará entre 0 y 100. Son hipótesis perfectamente válidas que nos facilitan muchísimo el trabajo.

Bay1Utilizando estas ideas en lugar de simplemente los análisis estadísticos clásicos, podemos extraer una enorme cantidad de información de los resultados experimentales. Para emplear las técnicas de siempre necesitamos muchos datos para hacer promedios y esas cosas —dicho muy a grosso modo-, pero con técnicas bayesianas conseguimos más información con menos datos, ya que nosotros también estamos aportando con la distribución a priori. Es realmente espectacular —otro día, cuando ya haya trabajado más este tema, aportaré ejemplos de mi proyecto y veréis lo sorprendente que es-.

Pero, ¿qué tiene que ver Bayes con mi trabajo aquí? El caso es que este señor no fue tomado muy en consideración hasta hace unos años —una década, tal vez, según tengo entendido-, ya que los científicos le echaban en cara que no era válido un análisis que empleaba datos “subjetivos”, refiriéndose a la distribución a priori. Sin embargo, son perfectamente plausibles y se está comprobando que con ello se consiguen resultados inalcanzables para los estadísticos “clásicos” —los llamados frequentists-. De este modo, estamos aplicando por primera vez estas técnicas a datos de reacciones nucleares de fusión para obtener una mejor modelización de estos procesos. Concretamente estamos tratando de obtener información sobre el llamado astrophysical s-factor. Pero eso queda pendiente de discutir otro día.

Ahora vamos a por el segundo proyecto. Consiste en recrear en el laboratorio la reacción nuclear 22Ne + alpha —> 25Mg + n. Este es un proceso importante ya que permite la síntesis de muchos de los elementos más pesados que el hierro. Sí, se formaron a partir de esto, porque en el principio de los tiempos no existía ni el hierro ni el oro ni el bismuto —tampoco pretendemos generarlos en el laboratorio, sino simplemente entender qué está sucediendo en esa reacción-. Para estudiarla, utilizaremos un detector de neutrones acoplado al acelerador de iones del LENA: http://www.tunl.duke.edu/web.tunl.2011a.lena.php. Dentro del detector, que posee forma cilíndrica, colocaremos un target de neón —yo pensaba que sería una cámara de gas, pero no, es una chapita de tántalo (Ta), que es inactivo, con núcleos de neón 22 incrustados-, el cual bombardearemos con las partículas alfa aceleradas para obtener magnesio y neutrones que saldrán disparados en todas direcciones. Ahora mismo estamos preparando la instalación: hay que conseguir un haz de iones de buena calidad, una presión controlada en todo el recorrido del haz —la semana pasada tuvimos una fuga que causó más de un quebradero de cabeza, ya que la presión ha de ser del orden de 10.000.000.000 veces menor que la ambiente y cualquier minúscula grieta lo echa todo por tierra-, etc.

Bay7Yo me estoy encargando de diseñar una plataforma móvil para acoplar el detector al acelerador (ver imagen) —esperemos poder enviarla antes del fin de semana a la fábrica para que nos la construyan-, y mañana ayudaré a preparar el aislante y algo de la electrónica.
Como curiosidad, empleamos dos tipos de aislante, que protege de los neutrones que inciden desde fuera en el detector, procedentes de la radiación cósmica, para evitar el ruido excesivo en las mediciones: grandes bloques de polietileno con boro y “borax”, un material en polvo con aproximadamente un 10% de boro. Detergente, vamos, del de la lavadora.

Os dejo una canción que encontré hace poco y el deseo de volver a vernos por aquí en breve. Cuando tenga tiempo —espero que sea al menos una vez a la semana- subiré más detalles sobre los proyectos, las entradas que tenía pendientes y otras nuevas que prepare con cosas que me pasen aquí o que se me vayan ocurriendo. Con todos ustedes… ¡Elspeth Eastman!

EXTRA: Quería subir ayer esto, pero lo dejé para hoy porque salí al pasillo del bloque de apartamentos donde estoy viviendo para contemplar una increíble tormenta eléctrica —una pena que no pudiera retirar la tela metálica de la ventana para sacar las fotos ni pudiera salir a la calle sin mojarme porque llovía en todas direcciones, literalmente-.

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Poetas del siglo XXI (II) – JFDB

Antes de nada, quiero destacar que he incluido una nueva página accesible desde el menú de cabecera. En ‘¿Quién escribe?’ he intentado ofrecer un poco de información personal sobre mí, esencialmente de cara a nuevas visitas, a aquellos que no me conozcan =)

Hoy, como ya adelanté, traigo la primera Entrevista con sal. El afortunado —o pobre mortal que le ha tocado sufrirme- es Juan Francisco Dávila Blázquez, licenciado en Economía por la Universidad del Pacífico, doctorando en Ciencias de la Gestión por ESADE y amante de la literatura. Sus versos se han publicado en la antología ‘Amor. Poesía amorosa contemporánea’, de la Editorial Cuadernos del Laberinto (Madrid, 2014). En esta ocasión, la entrevista ha sido muy libre y he decidido que dé rienda suelta a su imaginación proponiéndole un tema: continuar con la entrada “Poetas del siglo XXI” y comentar algo sobre una canción que me encanta. Os dejo con él. Espero que os guste =)

 

Para un observador reflexivo, las canciones modernas parecen haber reemplazado a las poesías de antes. Donde ayer se recitaba la Canción del Pirata, el Margarita está linda la mar, o los versos del Tenorio de Zorrilla, hoy nos conformamos con los versos de las canciones de Sabina, de Mecano o de la Oreja de Van Gogh. Es fácil llegar a conclusiones simples. Las canciones de hoy duran solo dos o tres minutos, el tiempo que toma declamar una poesía no muy corta. La melodía permite que las letras sean más fáciles de recordar. Y la proliferación de medios reproductores, desde los tocadiscos de los años setenta a los iPods, han hecho que cualquiera pueda escuchar una canción tantas veces como desee.

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Sin embargo, hay que hacer una precisión. Las poesías declamadas y las canciones ya coexistían durante mucho tiempo. A principios del siglo XX Rubén Darío publicaba su Cantos de Vida y Esperanza, Juan Ramón Jiménez empezaba su carrera literaria… y los gramófonos se vendían desde fines del siglo anterior. Canciones infantiles como Mambrú se fue a la guerra se cantaban desde el siglo XVIII. De modo que no se puede hablar de un reemplazo. Sí, de un declive de la poesía y un auge, al mismo tiempo, de las canciones con letra.

¿Y por qué se produce este auge de las canciones? Curiosamente, coincide con una tendencia de la poesía durante el siglo XX: el abandono de la métrica y de la rima. Durante siglos la poesía se usó para contar las historias, desde los poemas homéricos hasta el Cantar del Mío Cid. En sociedades de gente iletrada y con escasos libros, las rimas permitían memorizar fácilmente y transmitir más fielmente los contenidos. Con la invención de la imprenta, la rima ya no fue necesaria para conservar la historia, pero el verso se siguió usando para crear belleza, en poemas y en obras teatrales.

Pero a partir del siglo XX, muchos poetas renuncian a la métrica y la rima. Si uno lee hoy un libro de poesía española contemporánea, o los ganadores de un concurso como los Premios del Tren, verá que la mayoría de los poemas prescinden de la métrica y de la rima –algunos conservan solo la métrica– y optan por el verso libre. Robert Frost decía que escribir versos libres es como jugar al tenis con la red en el suelo. Adiós al esfuerzo para buscar rimas, para constreñir el mensaje a una forma dada. Cada poeta tiene sus motivos para elegir el verso libre. Que permite huir del sonsonete. Que da más libertad en la expresión de los conceptos. O simplemente, que la mayoría de los jurados y los críticos de hoy desprecian la rima, y hay que complacerlos para labrar una carrera literaria.

Pero al prescindir de la rima, la poesía contemporánea se ha alejado del gran público. Porque lo que hacía atractiva a la poesía era, precisamente, la musicalidad, el ritmo, la sensación de belleza que producían las palabras rimadas. Lo que permitía que la gente recordara las composiciones poéticas era esa misma rima. Así, nuestras abuelas memorizaban y repetían con deleite las rimas asonantes de Bécquer y los tetrasílabos de Espronceda. Intente alguien memorizar y repetir con deleite alguna poesía contemporánea de cierta extensión, y verá que es imposible.

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Y así, la métrica y la rima se han refugiado en las canciones. Ahí la métrica es fundamental, pues la melodía exige un número dado de sílabas, y compositores como Sabina saben que la rima permite que la canción suene mejor y sea más fácil de recordar –quizás porque los compositores, a diferencia de los poetas, lidian directamente con el mercado y sus exigencias–. Y la gente encuentra ahora la belleza en las canciones, que a la poesía de las letras añade la armonía de la música.

Sabina, por ejemplo, en El rocanrol de los idiotas, usa versos endecasílabos agudos –con acento en la última sílaba– alternados con hexasílabos, figuras literarias como la metáfora (porque quiso el cielo / bautizar el suelo), contraposiciones algo barrocas (yo no jugaba para no perder / tú hacías trampas para no ganar) y rimas internas (y tus marchitos zapatitos de tacón / y mi futuro con pan duro), es decir, rimas entre palabras de un mismo verso, que aumentan la musicalidad, un recurso que usó por ejemplo Edgar Allan Poe en su poema en inglés El Cuervo. Es interesante imaginar, por un momento, qué hubiera pasado si Joaquín Sabina solo se hubiera dedicado a escribir versos y no a componer canciones, si habría alcanzado la fama que tiene ahora, y si los jurados de los concursos literarios habrían juzgado favorablemente sus composiciones.

Tardes de verano

Definitivamente, se acaba el verano. Seguimos el bucle de las estaciones para dejar atrás esos días de playa, de piscina, de “Ice Bucket Challenge”, de tumbarse en el césped a buscarle formas a las nubes: de delfín, de algodón de azúcar, de acelerador lineal de partículas… Se acaba el verano y nos quedamos con lo vivido, con mil historias y con mil y una reflexiones. verano820-re Recuerdo que poco antes de empezar las vacaciones un amigo me enseñó un código Matlab que había creado, el cual convertía los números que le dabas en romanos y viceversa —por ejemplo, si decías 10 te contestaba X, y al revés-. Seguro que ya existían antes programas con la misma función. Un profesor mío dijo una vez: “a ver, si tenéis un botón que abre directamente la foto de la actriz que os gusta, ¿para qué queréis molestaros en programar todo un código nuevo que sea capaz de buscar y enseñaros esa foto?”. Si algo ya existe, ¿para qué volver a inventarlo? Pues claramente para reinventarlo. No apoyo a aquel profesor. En primer lugar, si nuestro objetivo es aprender, creo que lo estamos consiguiendo. Sin lugar a dudas. Pero, ¿y si lo que estamos haciendo es investigar o trabajar en algo distinto? Tal vez pudiera parecer que estamos siguiendo la misma senda que pisó aquel que ingenió por primera vez esa realidad que perseguimos. Pero toda senda se bifurca. Y todo camino se divide. Tal vez, aunque sigamos durante un buen trecho el mismo recorrido que otro, al final acabemos separándonos de él para llegar a un nuevo destino. Un destino insólito.camino-espiritualAdemás, si mi amigo no hubiera creado ese programa, a mí luego nadie me hubiera inspirado a la hora de darme cuenta de que la V es la mitad superior de la X. Y casualmente 5 es la mitad de 10. En el mundo hay infinidad de cosas inútiles —los códigos o programas repetidos, por ejemplo, según mi profesor- y hace poco me di cuenta de que una de ellas son los bolsillos. ¿Los bolsillos? Sí, los bolsillos. ¡Hay incluso ropa con bolsillos falsos! Y cuando son de verdad, muchas veces son ridículos —tengo algún pantalón en el que para sacarme algo de ellos he de ponerme en pie, quitarme la camiseta, tener cerca las siete bolas de dragón, ayudarme con las dos manos y forzarlo con una palanca-. En otras ocasiones, el bolsillo es tan “amable” de dejarte medio teléfono fuera. Para que respire supongo. Las modas cambian y parece que ahora gusta eso de llevar el móvil en la mano. Sobre todo en las chicas. Aunque… no sé si será que solo les cabe una moneda —que, por otro lado, quedará ahí hasta el fin de los tiempos porque será imposible de sacar- o que entre whatsapp y tweet no les da tiempo a guardarlo. Bolsillo Jake Este verano también he tenido ocasión de leer un poco y de descubrir algo interesante sobre los tatuajes. Desde tiempos inmemoriales, en toda raza y generación, ha existido el hábito de marcar la piel de forma permanente, ya sea con tinta o con cicatrices. Sin embargo, actualmente, en muchos contextos formales se tiende a “despreciar” este tipo de práctica —es mal vista-. ¿Por qué? ¿De dónde surge este rechazo a la “personalización” del cuerpo? Pues como muchas otras ideas del mundo occidental, del cristianismo. En la Antigüedad, los romanos marcaban mediante tatuajes a criminales y esclavos, pero eso fue hasta la llegada de la religión cristiana, ya que se consideraba que esto alteraba la creación divina. peores-tatuajes-mundo_TINIMA20130908_0426_3 Por último, hoy concluimos con una canción de hace unos años que aún no ha perdido la magia. Porque en verano también nos ha dado tiempo a escuchar música =)