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¿Qué es un cometa?

Redacción Zigzag

Girasol morado · Alacrán rayado

Leidy Elizabeth Rodríguez Martínez

Captura de carbono en pastizales ante el calentamiento global

Laura Alicia Polín Raygoza · Alberto Muro Reyes

¿Qué estudia la física? ¿Dónde trabajan los físicos?

Pablo Eduardo Cardoso Ávila

Agua sin tratar: testigo silencioso en la evolución de la pandemia

Luis Alberto Ordaz Díaz · Ana María Bailón Salas

Hacia una urna electrónica

José María Celaya Padilla

Dra. Mariana Terán Fuentes

Redacción COZCyT

Geometría de los copos de nieves

Andrea Arlette España Tinajero

Interferometría: la tecnología para detectar ondas gravitacionales

José de Jesús Villa Hernández · José Ismael de la Rosa Vargas

sobre los cristales líquidos y su historia

Eduardo García Sánchez · Luis Humberto Mendoza Huizar

Magnetismo

Efrén González Ramírez · Daniel Alaniz Lumbreras

Editorial Directorio

Lo invitamos a visitar nuestra página https:// cozcyt.gob.mx/divulgacion/revista-eek/ antes de finalizar cualquier artículo de divulgación científica que tenga la intención de enviar. Con mucho gusto consideraremos su contribución.

“Ciencia que no se escribe; ciencia que no existe”.

Retomo este aforismo de la comunidad científica mundial para expresar el compromiso de mi gobierno por dejar un testimonio perenne del desarrollo de la Ciencia, Tecnología e Innovación (CTI) en la nueva gobernanza.

Porque quiero que la ciencia de Zacatecas exista y perdure en el tiempo, me honro en presentarles la nueva etapa de la Revista eek’ del gobierno de la transformación. Es el órgano institucional de divulgación del quehacer científico y tecnológico en el estado, editada bimestralmente por el Consejo Zacatecano de Ciencia, Tecnología e Innovación (COZCyT).

Las mejoras que realizamos le dieron a la Revista eek’ un nuevo rostro y contenido enriquecido, con el objetivo de promover al talento local, incentivar las vocaciones científicas y tecnológicas, difundir el conocimiento y llegar a un mayor público, objetivos planteados en el Plan Estatal de Desarrollo 2022-2027.

Directora de Difusión y Divulgación de la Ciencia

Coordinador Editorial

José de Jesús Villa Hernández

Diana Arauz Mercado

Efrén González Ramírez

Gerardo Miramontes de León

Manuel Hernández Calviño José Ismael de la Rosa Vargas

María José Sánchez Usón

Revista eek´ Volúmen 9, Número 5 Agosto - Septiembre 2022 es una publicación bimestral editada por el Consejo Zacatecano de Ciencia, Tecnología e Innovación (COZCyT). Av. de la Juventud No. 504, Col. Barros Sierra, C.P. 98090, Zacatecas, Zac. México. Tel. (492) 921 2816, www.cozcyt.gob.mx,eek@cozcyt.gob.mx. Editor responsable: Hamurabi Gamboa Rosales.

Reserva de Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2021-120810465000-102, ISSN: 2954-3959, otorgados por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. Responsable de la última actualización de este número: Consejo Zacatecano de Ciencia, Tecnología e Innovación (COZCyT), Dr. Hamurabi Gamboa Rosales, Av. de la Juventud No. 504, Col. Barros Sierra, C.P. 98090, fechas de última modificación, 29 de agosto de 2022.

Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación.

Se autoriza la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes, siempre y cuando se cite la fuente y no sea con fines de lucro.

A partir de ahora, en cada edición reconoceremos a las y los científicos con amplia trayectoria académica que realizan investigaciones con impacto directo en la población del estado. Para visibilizarles serán presentados en la portada y sus proyectos en el espacio central. Creamos tres nuevas secciones: Medio Ambiente y Sociedad, Curiosos y Preguntones y Experimentando con Ciencia y Tecnología. Mantenemos las existentes de Flora y Fauna de Zacatecas; y Artículos y Reportajes.

Nuestros 40 mil lectores de las versiones impresa y digital en los 58 municipios, Cuba, Estados Unidos, Colombia, Puerto Rico y España accederán a artículos de calidad informativa sobre difusión y generación de conocimiento por las y los zacatecanos en la CTI.

Felicito al Director General del Cozcyt, Hamurabi Gamboa, por este rediseño y relanzamiento editorial.

Estoy seguro que disfrutarán la Revista eek’ tanto como yo.

Lic. David Monreal Ávila Gobernador Constitucional del Estado de Zacatecas

Héctor René Vega Carrillo

Hamurabi Gamboa Rosales

David Monreal Ávila

Nidia Lizeth Mejía Zavala

Juan Francisco Orozco Ortega

Cristina Jared Carrillo Martínez

¿Qué es un

cometa?

Para empezar, les cuento que las estrellas como el Sol, nacen de nubes gigantescas de polvo y gas, van comprimiéndose por su propia gravedad hasta que, en el centro, nace una estrella nueva, pero a su alrededor aún quedan escombros, estos escombros van a formar planetas, asteroides y cometas.

Los planetas son muy familiares para nosotros, algunos son rocosos como la Tierra y algunos son gaseosos como Júpiter. Los asteroides son de tamaños y formas muy irregulares, pero principalmente son metálicos; tienen hierro, zinc y níquel. Por último, los cometas, también tienen metales, cristales, minerales, metano y agua. Son muy porosos y tienen órbitas muy excéntricas, eso quiere decir que a veces están muy lejos del Sol y a veces están muy cerca. Cuando están lejos del Sol podemos pensar en ellos como bolas de lodo congeladas, tienen regularmente el tamaño de una montaña o de una ciudad y están muy fríos.

Cuando se van acercando al Sol se van calentando y los componentes que tiene, por ejemplo, el agua, se calienta tan rápido que pasa de ser un sólido a ser

un gas, eso es lo que genera las famosas colas que podemos ver de esos cometas cuando los vemos a simple vista. Un ejemplo es el cometa que se pudo ver el año pasado llamado Neowise (Ver imagen 1).

Imagen 1. Al frente de este cometa tenemos el núcleo, que tiene todo lo mencionado, los componentes sólidos y congelados, y toda la cola son los gases evaporados que salen desde adentro del cometa.

No sabemos completamente de qué están hechos, aún seguimos investigando y también queremos saber toda la historia de su formación, por eso tenemos sondas que siguen investigando sus orígenes. Actualmente, la más importante de ellas es la sonda Rosetta junto con la pequeña sonda Philae; aún seguimos analizando los datos que nos han enviado y seguimos haciendo descubrimientos.

Agradecemos al Dr. Pedro Rubén Rivera Ortiz por su colaboración para esta sección.

Elizabeth Rodríguez Martínez leidyrodmart12345@gmail.com

Girasol

Familia: Asteraceae.

Nombre científico: Cosmos bipinnatus. Nombre común: Girasol morado.

Estatus de conservación: NOM-059-SEMARNAT-2010 y Red list (IUCN): Sin categoría.

Descripción: Es una planta anual de verano que se prolonga hasta la llegada del invierno. Llega a medir de 20 cm hasta 2 m de alto. Tiene tallo erecto, poco ramificado. Su floración por lo general es color lila, rosado, violeta o blanco, hasta de 10 cm de longitud y de 1.8 cm de ancho, con el ápice subtruncado. Se multiplican fácilmente por semilla y crecen de manera precipitada. Distribución y hábitat: Planta nativa mexicana, se registra en casi todos los estados de la República excepto en la península de Baja California. En Zacatecas se encuentra principalmente en la sierra de Valparaíso, Jerez y Mazapil. Se mantiene durante todo el verano en flor incluso bajo condiciones de alta temperatura y humedad. Florece mejor a pleno sol, aunque tolera sombra parcial. Vive incluso en suelos pobres, secos y alcalinos. Son de fácil cultivo y muy resistentes a las plagas y enfermedades. Es resistente a la sequía tras la germinación y suele ser atacada por moscas blancas y arañas.

Importancia: Cosmos bipinnatus es importante en la ecología ya que atrae aves y mariposas, como la mariposa monarca.

Uso: Ornamental, ideal para patios, jardines y lugares públicos.

Referencias

CONABIO, (s.f.). Cosmos bipinnatus Cav, Mirasol. Recuperado el 21 de junio del 2021 de http://www.conabio. gob.mx/malezasdemexico/asteraceae/cosmos-bipinnatus/fichas/ficha.htm

Infojardín, (s.f.). Cosmos, Cosmos bipinnatus. https://fichas.infojardin.com/perennes-anuales/cosmos-bipinnatus-cosmos.htm

Naturalista, (s.f.). Girasol morado (Cosmos bipinnatus). Recuperado el 22 de junio del 2021 de https://www. naturalista.mx/taxa/68562-Cosmos-bipinnatus

Verde es vida, (s.f.). Cosmos bipinnatus, Cosmos sulphureus, Cosmos. https://www.verdeesvida.es/fichas_de_ plantas/plantas-de-flor_3/cosmos_3144

Ornamentalis, (s.f.). Cosmos, girasol morado, mirasol, Cosmos bipinnatus https://ornamentalis.com/cosmos-bipinnatus/

Familia: Buthidae.

Nombre científico: Centruroides vittatus. Nombre común: Alacrán rayado. Estatus de conservación: NOM-059-SEMARNAT-2010 y Red list (IUCN): Sin categoría.

Alacrán rayado morado

Descripción: Centruroides vittatus es un artrópodo que mide de 5 a 7 cm de longitud corporal. Tiene cuatro pares de patas unidos a la parte central del cuerpo (cefalotórax) y un par de tenazas (pedipalpos). Su cola se curva hacia arriba y en la punta se encuentra la glándula de veneno. La coloración es amarillenta y en algunos ejemplares muy pálida. Generalmente presentan bandas longitudinales de pigmentación oscura, sin embargo, se han encontrado ejemplares que no presentan estas rayas.

Características especiales: Se resisten a picar a menos que sean provocados o atacados. Pueden causar una picadura con el aguijón de su cola, liberando veneno que contiene una mezcla compleja de toxinas que afectan el sistema nervioso (neurotoxinas).

Hábitat: Esta especie se encuentra en un amplio rango de ecosistemas, desde zonas desérticas o semidesérticas, hasta bosques de pino. Se les encuentra en la superficie debajo de piedras u objetos que les puedan proporcionar refugio. Sin embargo, también es común encontrarlos bajo las cortezas o en las hojas de algunos árboles.

Distribución: Esta especie es muy común en el suroeste de Estados Unidos hasta el noroeste de México, en estados como: Chihuahua, Durango, Nuevo León, Coahuila, Tamaulipas y Zacatecas.

Reproducción: La gestación dura 8 meses, terminando entre mayo y septiembre. Las camadas varían entre 13 y 47 crías.

Alimentación: Se alimentan generalmente de otros artrópodos (insectos, arañas, etc.) y en ocasiones, de pequeños mamíferos y de lagartijas.

Referencias

García, A., (2012). Prácticas de Zoología Estudio y diversidad de los Artrópodos Quelicerados y Miriápodos. [ArchivoPDF].https://www.ucm.es/data/cont/docs/568-2013-12-16-07-QueliceradosMiriapodos.pdf Enciclovida, (s.f.). Alacrán rayado (Centruroides vittatus). Recuperado el 21 de junio del 2021 de https:// enciclovida.mx/especies/10021840

Francke, O., (s.f.). “Especies del género Centruroides que son tóxicas para la población en México”. ibiologia. UNAM. http://www.ibiologia.unam.mx/html/especies.html

Redtox,(s.f.).Centruroidesvittatus(clasificacióntaxonómica).https://www.redtox.org/especies/centruroides-vittatuslñpoi

Flora y Fauna de Zacatecas

Leidy

Flora y Fauna de Zacatecas

en pastizales ante el calentamiento global Captura de carbono

¿Qué es el cambio climático?

Laura Alicia Polín Raygoza

Adscripción: Universidad Autónoma de Zacatecas, Unidad Académica de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Doctorado en Ciencias Agropecuarias.

LGACs que trabaja: Producción animal, nutrición animal, sistemas de producción.

Proyecto principal: Determinación de la captura de Carbono (C2) y la producción de metano (CH4) in vitro en pastos predominantes en Zacatecas.

27804521@uaz.edu.mx amuro@uaz.edu.mx

Adscripción: Universidad Autónoma de Zacatecas, Unidad Académica de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Doctorado en Ciencias Agropecuarias.

Si bien el clima está en constante modificación, ha sufrido cambios trascendentales a lo largo de la existencia de la Tierra, esto por causas naturales. Un ejemplo de ello es el último periodo glaciar, que finalizó hace alrededor de 10 mil años, en el cual el clima terrestre era más frío que el de ahora y los glaciales ocupaban amplias extensiones de la superficie terrestre. Sin embargo, el actual cambio del clima es muy diferente de anteriores, esencialmente por el impacto de las actividades humanas en el planeta durante las últimas décadas, lo que resulta en un aumento constante en la producción de gases de efecto invernadero (GEI). Debido a la concentración de gases, se incrementa la capacidad de la atmósfera terrestre para retener el calor, dando lugar al fenómeno del calentamiento global y con esto a un aumento continuo de las temperaturas globales de la superficie y los océanos [1, 2].

Los principales gases de efecto invernadero son el metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y dióxido de

carbono (CO2), siendo este último el de mayor concentración en la atmósfera a causa de la quema de combustibles fósiles: El carbón, gas natural y petróleo son los combustibles fósiles más comunes. Una fuente importante que produce CO2 es la industria del cemento.

Entre 1959 y 2018 la concentración media anual mundial de CO2 se elevó de 315,97 partes por millón (ppm) a 408,52 ppm [3], esto significa una tendencia en aumento. Cabe mencionar que durante la pandemia se han reportado descensos a nivel mundial y se prevé que se mantenga ligeramente por debajo de la producción, sin embargo, no se debe de dejar de buscar alternativas que nos ayuden a reducir las emisiones de CO2 a corto y largo plazo.

¿Cuáles son las principales actividades que generan gases de efecto invernadero?

Los estudios muestran que las actividades humanas como el consumo desmedido de combustibles fósiles, la deforesta-

Medio Ambiente y Sociedad Medio Ambiente y Sociedad

ción, la agricultura, la ganadería, el cambio de uso de tierras y los desarrollos industriales contribuyen a la elevación en las concentraciones de GEI [4, 5]. Aunado a esto, como resultado del aumento de la temperatura media mundial del aire en la superficie y por ende, cambios climáticos extremos, aumento del nivel del mar y cambios en los ciclos biológicos, geológicos y químicos en la Tierra [6]. Se prevé que el cambio climático continúe, lo que implica la importancia de implementar prácticas que puedan ayudar a mejorar los sumideros, los cuales son depósitos naturales o artificiales que captan y almacenan carbono de la atmósfera.

Principales sumideros de carbono

Los ecosistemas con mayor captura de carbono en la naturaleza son los forestales, que incluyen diferentes tipos de bosques, como lo son: los tropicales 45 %, boreales 27 %, templados 16 % y subtropicales 11 %. Sin embargo, su distribución es limitada ya que solo se cuenta con 4,060 millones de hectáreas en el mundo [7].

Los pastizales son considerados de baja captura de carbono, no obstante, tienen una mayor distribución que comprende 35.8 millones de km2 a nivel mundial [8]. A pesar de ello, se deben de considerar todos los ecosistemas para contrarrestar los efectos del cambio climático y conservar el equilibrio.

En México, los pastizales nativos semiáridos abarcan desde el norte hasta el centro en una franja de 1,500 km de largo que cubre casi 10,000 km2, la mayoría de los

cuales (95 %) están sobrepastoreados [9]. Los estudios sobre los sumideros de carbono orgánico del suelo y el secuestro de pastizales en México son limitados.

¿Cómo es que los pastos capturan el carbono y cuál es su importancia?

Al igual que todas las plantas, la biomasa (hojas y estructura del pasto) se encarga de fijar el carbono del medio ambiente por medio de la fotosíntesis, que es el proceso por el cual la vegetación obtiene la energía a través de la luz solar, CO2 y agua. Se considera como carbono almacenado cuando se integra a alguna de las estructuras de las plantas hasta llegar al suelo para convertirse en carbono orgánico del suelo donde cumple funciones biológicas importantes.

Los pastizales presentan un buen potencial para el secuestro de carbono y la mitigación del cambio climático siempre y cuando sus condiciones sean

“buenas” [10, 11]. Ya que cuando los pastizales están degradados y sobrepastoreados se deben implementar estrategias como el pastoreo moderado [12]. Dichas prácticas permiten la recuperación y mejora de las áreas de agostaderos, elevando la capacidad de captura de carbono [13]. Estudios recientes demuestran que en pastos forrajeros con cobertura vegetal medio alto, el carbono en suelo fue más alto en comparación con áreas con cobertura de pastizal pobre.

En conclusión, el actual cambio climático está ocurriendo muy rápidamente, lo que hace muy difícil, tanto para la naturaleza como para las sociedades humanas, adaptarse a las nuevas condiciones, por lo que se deben seguir buscando e implementando estrategias que nos ayuden a frenar estos hechos climáticos. El cambio climático es una realidad observable y el compromiso para su mitigación es de todos.

Referencias

[1] Oktyabrskiy, V. P. (2016). A new opinion of the greenhouse effect. St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and mathematics, 2(2), 124-126.

[2] Zandalinas, S. I., Fritschi, F. B., & Mittler, R. 2021. Global warming, climate change, and environmental pollution: Recipe for a multifactorial stress combination disaster. Trends in Plant Science.

[3] Dr. Pieter Tans, NOAA/GML (gml.noaa.gov/ccgg/trends/) and Dr. Ralph Keeling, Scripps Institution of Oceanography (scrippsco2.ucsd.edu/).

[4] IPCC. 2007. Climate change 2007: Mitigation. In Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. [5] IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). 2013. Climate change 2013: The physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change.

Stocker, T. F., D. Qin, G. K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, and P.M. Midgley (eds.). Cambridge University Press. Cambridge,UK.

[6] Ritchie, H., & Roser, M. (2019). Gender ratio. Our world in data.

[7] FAO. 2020. Global Forest Resources Assessment 2020 –Key findings. Rome: https://doi.org/10.4060/ca8753en.

[8] Dixon, A. P., Faber‐Langendoen, D., Josse, C., Morrison, J., & Loucks, C. J. (2014). Distribution mapping of world grassland types. Journal of biogeography, 41(11), 2003-2019.

[9] SEMARNAT (Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales) (2016). Ecosistemas terrestres. Informe de la situación del medioambiente en México 2015. Disponible en: https://apps1.semarnat.gob.mx:8443/dgeia/informe15/ tema/pdf/Informe15_completo.pdf. (Consultado el 20 de mayo de 2022).

[10] Laca, E. A., McEachern, M. B., & Demment, M. W. (2010). Global grazinglands and greenhouse gas fluxes. Rangeland Ecology and Management, 63(1), 1-3.

[11] Gerber, P. J., Steinfeld, H., Henderson, B., Mottet, A., Opio, C., Dijkman, J., ... & Tempio, G. (2013). Tackling climate change through livestock: a global assessment of emissions and mitigation opportunities. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO).

[12] Conant, R. T., & Paustian, K. J. E. P. (2002). Spatial variability of soil organic carbon in grasslands: implications for detecting change at different scales. Environmental pollution, 116, S127-S135.

[13] Conant, R. T., Cerri, C. E., Osborne, B. B., & Paustian, K. (2017). Grassland management impacts on soil carbon stocks: a new synthesis. Ecological Applications, 27(2), 662668.

Durante las pasadas fiestas decembrinas unos familiares de mi esposa, un padre e hijo, al enterarse que soy físico, decidieron pedir mi opinión sobre la física como carrera. Al joven, quien estaba por elegir bachillerato, le interesaba saber ¿qué estudia la física?; mientras que el padre cuestionaba, ¿en dónde podría trabajar su hijo en caso de que decidiera estudiar física?

Mi respuesta, según la opinión que me he formado a lo largo de los años, fue que el campo de estudio de la física es extremadamente amplio: abarca desde el estudio de lo más enorme, como el universo y los cúmulos de galaxias, hasta lo más pequeño, como los átomos y las partículas subatómicas que los forman. La física estudia fenómenos que ocurren con rapidez, como las primeras etapas de Big Bang en el nacimiento del universo, la llamada época de Planck, que según los cálculos duró alrededor de 10-43 segundos [1]; pero también estudia cosas que ocurren muy lentamente, como la evolución del universo hasta su estado actual, un proceso que ha llevado 13 700 millones de años.

La física también estudia lo que podemos percibir con nuestros sentidos como la luz, el sonido, el calor y la presión, y fenómenos que no podemos percibir, como lo son ciertos tipos de radiación electromagnética, las vibraciones ultrasónicas o el movimiento de las distintas moléculas que forman un líquido.

Siendo el campo de estudio de la física tan amplio, los físicos han decidido dividirla en distintas ramas tan variadas como lo son la acústica, astrofísica, biofísica, cinemática, dinámica, estática, electromagnetismo, la física atómica, de fluidos, del estado sólido, de materia condensada, médica, nuclear, de partículas, las mecánicas clásica y cuántica, meteorología, óptica y termodinámica, entre otras aún más específicas [2].

Si los físicos aprendemos sobre tantos aspectos de la naturaleza en nuestra formación académica, los cuales son fundamentos de las ciencias exactas y de la mayoría de las ingenierías, podemos imaginar que el campo laboral donde nos insertamos es igual o incluso más amplio. El Institute of Physics (IOP), la organización de física más importante del mundo, en su página web plantea que “desde el tratamiento del cáncer hasta la lucha contra el cambio climático, desde los videojuegos hasta la robótica y la inteligencia artificial, la física y los físicos están en primera línea, ayudando a dar forma al futuro. En un momento en que los trabajos están cambiando, la física ofrece una amplia y creciente gama de carreras” [3]. Por lo anterior, mi comentario respecto al campo laboral donde nos desempeñamos, es que no se limita a la ciencia y la tecnología, sino que las habilidades y herramientas para la identificación y solución de problemas que adquie-

ren los físicos son ampliamente valoradas por diversas industrias.

El IOP recaba testimonios de físicos que se desempeñan en áreas laborales tan diversas como la producción artística, en bancos centrales, como evaluadores de riesgo para operaciones en la bolsa, asesores políticos sobre el cambio climático, consultores médicos en hospitales, promotores de relaciones públicas para los sectores industriales de innovación, ejecutivos de empresas de robótica agrícola, como consultores para el trabajo eficiente de equipos, y obviamente, en el sector académico [3].

Los físicos trabajando en las industrias de innovación, en centros de investigación y universidades son los que comúnmente se llevan todo el prestigio asociado con la profesión; sin embargo, si algo tenemos en común la mayoría de los físicos, es que, durante nuestra educación secundaria o preparatoria, algún buen maestro nos hizo enamorarnos de esta ciencia, es por esto que en mi opinión, los físicos más importantes son aquellos que inspiran a los jóvenes a seguir sus vocaciones científicas.

Y aquí me permito hacer una especie de homenaje y agradecimiento al profesor que me inculcó el gusto por la física: el maestro Nabor Covarrubias, quien dadas sus excelentes clases en la preparatoria 4 de la UAZ, provocó que de un grupo de 20 alumnos, 3 siguiéramos la carrera de física y llegáramos hasta el nivel doctoral. [1] https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Cronolog%C3%ADa_ del_Big_Bang

Referencias

Adscripción:

Proyecto

Agua sin tratar: testigo silencioso en la evolución de la pandemia

Adscripción:

Proyecto

El brote de la enfermedad respiratoria, conocida como COVID-19, continúa propagándose por todo el mundo. Uno de los principales consejos, es lavarse las manos regularmente para evitar la transferencia de la enfermedad. Significa ahora más que nunca que el suministro de agua limpia y segura por parte de los servicios públicos, es vital para detener la propagación de la enfermedad. El acceso al agua se ha convertido en un objetivo importante y del mismo modo, el acceso al saneamiento seguro, clave en el plan de respuesta de COVID-19. Ésto, junto con medidas adecuadas para garantizar la seguridad alimentaria a corto plazo y las redes de seguridad económica, nos moldeará en una forma razonable, tanto como individuos como naciones, más allá de esta crisis mundial. Como es sabido, su impacto ha sido severo en los frentes social, político, económico, de seguridad y salud. Nuestra ansiedad por la seguridad personal y colectiva ha aumentado a niveles comprensiblemente altos.

Al inicio de la pandemia, la OMS (Organización Mundial de la Salud), dijo que no existía evidencia sobre la supervivencia del virus COVID-19 en el agua potable o en las aguas residuales, y agregó que las dos rutas principales de transmisión eran respiratorias o de contacto. Considerando que el virus generalmente es destruido por geles y jabones, conserva fragmentos en las heces humanas que llegan a las aguas residuales, convirtiéndose así en huellas que se pueden detectar [1]. El Covid-19 se excreta a través de las heces humanas, y aunque se desconoce si es viable o activo en las aguas residuales, cuando la pared celular del microorganismo se abre, libera material genético que prevalece en las aguas, lo cual, se puede cuantificar.

Eso sí, no todas las personas que tienen covid-19 excretan partículas detectables de coronavirus en sus heces. Lo hace el 40 % aproximadamente. Unas personas tienen más cantidad que otras, y esto no depende de si

Luis Alberto Ordaz Díaz

Ana María Bailón Salas

luis.ordaz@unipolidgo.edu.mx bailon_anna@hotmail.com

tiene muchos o pocos síntomas, aparece el coronavirus en las heces de asintomáticos principalmente [2]. Distintos trabajos internacionales han demostrado que los individuos infectados excretan el virus, y por lo tanto se ha verificado la aparición de rastros del covid-19 en afluentes de la red del drenaje. Las heces y la orina de quienes padecen el covid-19 acaban en las aguas residuales que, a través del alcantarillado llegan a las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTARs).

Según el Inventario de Plantas Municipales de Potabilización y de Tratamiento de Aguas Residuales en Operación (2019) de la Comisión Nacional del Agua, en México a nivel Nacional únicamente se trata el 66 % del agua residual, es decir, el 34 % se desecha sin ningún tratamiento lo cual constituye un grave problema a considerar [3]. Además, si hablamos de que gran parte de los sistemas mencionados no tienen equipos de desinfección adecuados y en algunos ca-

sos ni cuentan con ello, esto se agrava. Aunque en general, las PTARs son seguras, ya que utilizan energía y requieren poco personal para operarlas, es vital el muestreo de aguas residuales siendo económico y fácil de realizar, el cual nos sirve para estudiar las tasas de infección en países como el nuestro; funciona mejor cuando existe un sistema de alcantarillado centralizado del que se pueda extraer una muestra representativa. A menudo esto no es posible, en países con pocos recursos que carecen de las infraestructuras necesarias.

En un estudio realizado por Abu Ali, H., et al, 2021, se tomaron muestras en dos PTARs de su país (Israel) y comprobaron que tras los habituales tratamientos primario (separación de sólidos) y secundario (degradación de materia orgánica), aún se detectaban concentraciones significativas del coronavirus, aunque después de la cloración, se encontró solo una vez, probablemente debido a una dosis insuficiente de cloro, por lo que los

autores insisten en su uso como desinfectante dentro del tratamiento terciario que se realiza en las PTARs [4].

Como el COVID-19 es menos estable en el medio ambiente y es más susceptible a los oxidantes, como el cloro, este método de desinfección debería inactivar el virus COVID-19. Si se desea desinfectar las aguas de virus y otros patógenos, Adelodun, B., et al, 2020 proponen: la cloración, ozonización y aplicación de luz ultravioleta [5]. Además, el uso de filtros de agua cerámicos y sistemas solares en comunidades donde no lleguen las tecnologías más actuales. De esas tres técnicas, los expertos destacan especialmente la importancia del cloro por su carácter residual ya que permanece por mas tiempo en el agua y logra ser más eficiente al desinfectar el coronavirus de las aguas residuales. La cloración puede eliminar el patógeno de las aguas fecales en uno de los puntos clave en la pandemia: los hospitales.

Finalmente, la posibilidad de que las aguas residuales tratadas o principalmente “sin tratar” que se derivan a ríos y lagos, o incluso a la agricultura, puedan convertirse en una fuente de contagio de la covid-19, todavía no está clara, aunque es importante llevar a cabo un monitoreo constante. Este debe ser el momento adecuado participando en acciones catalizadoras para hacer posible el acceso universal al agua potable y al saneamiento con un tratamiento más inteligente y ecológico de los desechos y aguas residuales.

Referencias

1]. Organización Mundial de la Salud (OMS), consultado 02/06/2021-10:30 https://www.who.int/es/emergencies/diseases/novelcoronavirus-2019?gclid=Cj0KCQjwub-HBhCyARIsAPctr7wa1Z4TMFC-0XkJq3Sqac3Xl1FOFAvsWX01c8Fjx3OzNEn_CK7qGMoaAmqWEALw_wcB

[2]. National Institute for Public Health and the Environment, Ministry of Health, Welfare and Sport Modification date 06/24/2021 - 12:59

https://www.rivm.nl/en/covid-19/sewage

[3]. Inventario de Plantas Municipales de Potabilización y de Tratamiento de Aguas Residuales en Operación (2019). Comisión Nacional del Agua, 14/07/20, consultado: 10/09/21. 11:00 https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/ file/611037/Inventario_2019.pdf

[4]. Abu Ali, H., Yaniv, K., Bar-Zeev, E., Chaudhury, S., Shagan, M., Lakkakula, S., ... & Nir, O. (2021). Tracking SARS-CoV-2 RNA through the wastewater treatment process. ACS ES&T Water, 1(5), 1161-1167.

[5]. Adelodun, B., Ajibade, F. O., Ibrahim, R. G., Bakare, H. O., & Choi, K. S. (2020). Snowballing transmission of COVID-19 (SARS-CoV-2) through wastewater: Any sustainable preventive measures to curtail the scourge in low-income countries? Science of the Total Environment, 742, 140680.

Artículos y Reportajes

Adscripción: Universidad Autónoma de Zacatecas, Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica, IEI-MCPI-DOCII

LGACs que trabaja: Análisis de Datos (Bio/ IoT/4.0), Context-aware computing, Vehículos autónomos. Proyecto principal: Inteligencia Artificial para el sector automotriz.

José María Celaya Padilla jose.celaya@uaz.edu.mx

urna electrónica Hacia una

La democracia moderna tiene su origen en la palabra griega “democracia” (el poder del pueblo), ésta fue inventada por los atenienses para definir su forma de gobierno; ya como forma de gobierno de la población comenzó a aparecer en la segunda mitad del siglo XVII, junto con el sufragio universal.

México inicia su transición a la democracia con la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos de 1917, lo que inició una serie de cambios profundos en como se eligen a nuestras autoridades. Este proceso de cambio político fue largo, centrado en gran medida en transformaciones encaminadas a lograr que las instituciones fueran capaces de organizar elecciones libres y justas y que garantizaran resultados reconocidos por la sociedad y por los actores políticos. Parte de estos cambios se han dado en la forma en como se realizan estas elecciones, tratando de usar todas las tecnologías que propiamente garanticen la legalidad, transparencia y secrecía de los que emiten un sufragio. No es novedad que se han dado grandes avances en el sector de las tecnologías de la información y las comunicaciones, teniendo dispositivos cada vez más potentes, con grandes capacidades de cómputo, una gran conectividad y, sobre todo, el cambio en los paradigmas de uso que le damos a estos dispositivos, hace 10 años era impensable que pudieras pedir una comida con solo dar clic en una aplicación móvil, o poder realizar una transferencia bancaria desde el mismo celular.

El desarrollo y la tecnificación de los procesos ha traído muchos retos, en especial en aquellas

áreas en donde es muy sensible su incorporación, una de ellas es la votación electrónica en donde se tiene que dar certeza a el proceso, garantizar su secrecía, así como evitar que éste sea blanco de ataques mal intencionados, a pesar de los grandes retos que trae consigo este reto, ofrece un abanico de ventajas sobre el proceso tradicional.

El procesado de digitalización del voto ya cuenta con un camino recorrido, en Brasil en 1996 inició con la incorporación del voto electrónico a través de urnas electrónicas, posteriormente en el 2000, se incorporó el uso de tecnología para la identificación de los votantes y la publicación de los resultados, en el año 2003 en la India se emitió en su totalidad los votos, por su parte en Filipinas en el año 2007 se utilizó el voto por internet para los residentes en el extranjero, recientemente en Estonia durante el año 2019 el 44 % de la población votó mediante un sistema electrónico. En México, también se tienen los primeros ejercicios vinculantes donde se ha incorporado el voto electrónico, durante el 2019 - 2020, Coahuila e Hidalgo utilizaron 94 urnas electrónicas para las elecciones de las diputaciones locales y de ayuntamiento, durante el 2020-2021, Jalisco, Aguascalientes y Tamaulipas también permitieron el uso de las urnas electrónicas de votación para las elecciones de las diputaciones federales, locales, de ayuntamiento y de gubernatura. En general una urna electrónica debe contar con altos estándares de seguridad, debe garantizar la integridad del voto, así como cifrar la información con el fin de que esta no pueda ser alterada, los votos deben de quedar registrados en su sistema

sin que se puedan manipular. Actualmente este tipo de urnas NO transmiten información ni pueden recibir información por internet, lo que elimina la posibilidad de una posible alteración, así mismo cuenta con una autonomía eléctrica, lo que le permite continuar en funcionamiento en caso de un corte en el suministro eléctrico que va de 2 hasta 8 horas de autonomía.

En Zacatecas, ya se cuentan con los mecanismos legales que habiliten la emisión del voto electrónico, en su capítulo sexto del título quinto de la Ley Electoral del Estado de Zacatecas se establece que el Instituto Electoral del Estado de Zacatecas “…podrá implementar el uso de sistemas electrónicos de votación, en específico la urna electrónica para el sufragio popular en los procesos electorales”. Derivado de esto, en el Estado ya se cuenta con todo el marco legal para legitimar el voto electrónico.

Con el fin de generar una apropiación de la tecnología y poder impulsar el desarrollo de soluciones tecnológicas 100 % zacatecanas, en el Consejo Zacatecano de Ciencia, Tecnología e Innovación (COZCyT) se está trabajando, en conjunto con la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ) y el Instituto Electoral del Estado de Zacatecas (IEEZ), en el desarrollo de una nueva urna electoral con tecnología de punta que permita realizar el sufragio de los votos de manera efectiva, segura y que permita una certeza del proceso. El voto electrónico debe estar garantizado siguiendo tres pautas, seguridad, secrecía y facilidad de uso, para esto, a través de los avances en la inteligencia artificial, se están implementando mecanismos de cifrado de información como los usados por el Sistema de Administración

Tributaria (SAT) en la facturación electrónica o recientemente usados en la tecnología blockchain. El diseño y usabilidad está basado en el paradigma del diseño centrado en el usuario, para garantizar un correcto uso de la urna y que pueda ser utilizada por las personas en edad de votación, así mismo pueda adaptarse en medida a aquellas con alguna discapacidad visual, auditiva o de movilidad, lo que sin duda permitirá acercar el proceso de votación a un mayor número de personas, dar certeza en el proceso y situar a Zacatecas como un polo de innovación en el país.

El prototipo de urna electrónica se encuentra en fase de desarrollo por parte de COZCyT, UAZ y el IEEZ, pero se pretende cumpla con los siguientes puntos:

• Sistema autónomo, los votos NO viajan por internet ni son transmitidos, permanecen dentro de la urna y se resguardan de la misma manera que una urna tradicional.

•Impresión de testigo de voto para dar seguridad del conteo del voto por el electorado.

•Software con trazabilidad en todos los procesos afín de ser auditable y garantizar la transparencia del proceso.

•Alto estándar de seguridad física y virtual mediante la encriptación y resguardo del voto electrónico, garantizando la secrecía e integridad de este.

•Sistema ininterrumpido de corriente, para garantizar su funcionamiento en caso de falla en el suministro electro.

•Elimina la posibilidad del voto nulo por error.

Nuestra Ciencia

Mariana Dra. Terán Fuentes

En Zacatecas, durante el siglo XVIII se realizaron fiestas que la ciudad minera dedicó por la confirmación que hizo el papa Benedicto XIV a la virgen de Guadalupe como patrona universal del reino de la Nueva España. Al igual que otras ciudades del virreinato, fue el ayuntamiento de la ciudad el que organizó las celebraciones religiosas y civiles. Este evento abrió otras interpretaciones a las que la literatura histórica patriótica había promovido, como asociar el guadalupanismo con los inicios de la guerra de insurgencia encabezada por el cura Miguel Hidalgo desde la parroquia de Dolores. Desde esta perspectiva, la Dra. Mariana Terán Fuentes, distinguida como Investigadora Nacional Nivel III, ha trabajado arduamente en un proyecto científico para la historiografía sobre Zacatecas, el cual ha resultado novedoso ya que lo hizo desde la historia cultural, lo que le ha permitido analizar al sermón desde de una manera más amplia; es decir, desde la trama de la cultura política local donde se han observado las continuas luchas por alcanzar privilegios sociales, políticos y simbólicos, causando conflictos entre las autoridades civiles y eclesiásticas por ver quién encabezaba el culto a María de Guadalupe. Esta investigación se ha basado en el análisis de los libros del ayuntamiento

de la ciudad, los cuales han documentado las ricas trayectorias políticas y sociales de mineros, comerciantes y hacendados. Las fuentes literarias y las fuentes civiles, han construido una fuerte relación entre el mundo barroco novohispano y el guadalupanismo con otros referentes simbólicos, no solo al nacionalismo mexicano.

Derivado de esta investigación, la Dra. Terán formuló otro proyecto para explicar cómo del sermón se dio paso a un nuevo tipo de discurso, el empleado en las fiestas septembrinas decimonónicas. Las oraciones cívicas y discursos patrios fueron uno de los más importantes rasgos de continuidad de la oratoria sagrada novohispana desplegada en el nuevo orden republicano. Esto ha contribuido con el estudio de la cultura cívica al mostrar sus rituales y ceremonias, y su relación con la participación de gobernadores, diputados, catedráticos y eclesiásticos, en la formación de la identidad republicana.

Contribución al estudio de la cultura política en México siglo XIX

El estado de Zacatecas, desde su creación, fue reconocido por ser uno de los más importantes centros de la cultura política liberal. Su primera definición desde la

diputación provincial, instalada el 19 de marzo de 1822, hace doscientos años, fue la defensa de la soberanía respecto de la administración de sus recursos humanos y naturales. La diputación provincial de Zacatecas, en junio de 1823, asumió la soberanía de su territorio, y se declaró entidad libre, federada y soberana. El 18 de octubre de ese año, fue la última sesión para dar paso a la solemne instalación del primer congreso constituyente de Zacatecas.

La investigadora ha identificado a través de la búsqueda, análisis e interpretación de fuentes documentales, trabajos que llevaron a formular la primera constitución política del estado libre de Zacatecas, promulgada el 17 de enero de 1825, destacando su contenido enfocado a la libertad de imprenta, la delimitación de competencias y atribuciones entre los tres poderes, las complejas relaciones con los ayuntamientos, las elecciones y reglamentación de la vida pública de la entidad.

Además, con base en los estudios del federalismo mexicano;

ha destacado la importancia de valorar y recuperar los años del Trienio Liberal (1820-1823) a propósito del restablecimiento de la Constitución Política de la Monarquía Española de 1812, como un periodo de transición en el cual termina por desarticularse la estructura del antiguo régimen virreinal, para dar paso a la formación de la primera república federal. Así mismo, ha analizado la conformación de las primeras instituciones republicanas como el congreso del estado, el Tribunal Superior de Justicia, la participación de gobernadores que tuvieron como posición política la defensa de la soberanía de las entidades respecto a los poderes centrales.

Una vez concluida la primera república federal en México, Terán Fuentes ha sido de las pocas historiadoras en Zacatecas por valorar el establecimiento de la república central cuando las entidades se convirtieron en departamentos, se eliminaron los congresos estatales, se instalaron las juntas departamentales, se redujeron notablemente los ayuntamientos y se destacó una nueva dinámica entre los gobernadores con los presidentes de la república al ser designados por éstos sin procesos electorales populares que se dieron en el periodo anterior. Su investigación sobre la república central en Zacatecas representó una nueva manera

de interpretar al centralismo porque buscó entenderlo, no como la contraparte del federalismo, sino a partir de los privilegios que se recuperaron, como el derecho de petición, y el discurso sobre la defensa de la autonomía e importancia de la vida municipal. El resultado de un largo trabajo de investigación en el que se presentan de manera articulada las dos formas de gobierno en la entidad, fue un grueso volumen titulado Bosquejo de un inmenso cuadro. Liberalismo constitucional y formas de gobierno en Zacatecas, 1823-1846.

La contribución más reciente de este proyecto de investigación, tiene que ver con el derecho de propiedad en el extenso siglo XIX a partir del estudio del caso zacatecano bajo la hipótesis que el constitucionalismo social del siglo XX en materia de propiedad, resultado del conjunto de esfuerzos presentados a lo largo del siglo XIX por distintos actores políticos en los que caben ayuntamientos, gobernadores, legislaturas, jefes políticos que enfrentaron el problema de la gran concentración de tierra en pocas manos frente a las exigencias de vecinos y comunidades por justicia social. Esta investigación, publicada en 2021, tiene por título En pos de una justa ley. Revolución liberal y propiedad en Zacatecas, 1812-1917.

A lo largo de 30 años, con la finalidad de dar a conocer los resultados de sus extensas investigaciones, la profesora Terán Fuentes ha participado en numerosas actividades de vinculación y divulgación social de la historia, en varios programas de radio, ciclos de conferencias, congresos, presentaciones editoriales, diplomados dirigidos a profesores de educación básica, media y media superior. Además, en 2011, coordinó el libro de texto de historia para los niños de tercer grado de primaria, Zacatecas. La entidad donde vivo. Estudiantes e investigadores interesados en generar conocimiento sobre estas temáticas pueden establecer comunicación con la Dra. Terán con fines de colaboración.

Fuentes

Breve Semblanza marianateranuaz@gmail.com

Doctora en Historia por la Universidad Autónoma de Zacatecas

Adscripción: Unidad Académica de Historia de la Universidad Autónoma de Zacatecas. LGACs que trabaja: Estudios de la cultura política mexicana del siglo XIX.

Proyecto de investigación: La cultura política mexicana del siglo XIX a través del estudio de la guerra de insurgencia, el liberalismo doceañista gaditano, el Trienio Liberal en la Nueva España y su tránsito a la república federal mexicana.

Mariana Terán

Artículos y Reportajes

Arlette España Tinajero arlette.espana@gmail.com

Adscripción: Institución (Universidad), facultad, laboratorio, etc. Instituto de física de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí y Centre de physique théorique de Aix-Marseille Université LGACs que trabaja: Sistemas complejos, sincronización, teoría de grafos. Proyecto pricipal: Complejidad de sistemas sincronizantes.

Geometría de los copos de nieve

En la temporada invernal es frecuente observar en las decoraciones tradicionales de las calles, de los centros comerciales o de las residencias particulares, figuras típicas que están relacionadas con el clima característico de la estación. En particular, nos ocuparemos de los copos de nieve, figuras complejas e hipnotizantes para cualquiera que les otorgue suficiente atención al apreciarlas. Estos objetos estan conformados por agrupaciones de cristales de hielo que se forman en nubes muy altas, en las cuales se presentan temperaturas de por lo menos -13°.

cionará con variantes, principalmente en dos grandes grupos: el primero conformado por platos y el segundo conformado de columnas; es decir, tendrá un crecimiento horizontal o uno vertical.

Figura 2. Hexágono con sus 6 ejes de simetría

Cuando se congela una pequeña gota de agua alrededor de una partícula de polvo o de polen al interior de una nube, se forman estos cristales de hielo, los cuales toman la forma de un prisma hexagonal como el que se muestra en la Figura 1, debido a la disposición de los átomos de hidrógeno y de oxígeno que forman el agua. Dependiendo de la temperatura a la que esté expuesto el prisma dentro de la nube, evolu-

Los copos de nieve tradicionales que observamos en las decoraciones invernales pertenecen al grupo de platos, a los cuales se llega de la siguiente manera: supongamos que ya se ha formado el prisma hexagonal y a partir de ese momento, otras gotas pequeñas de agua rodean el cristal y se condensan en los vértices del hexágono, debido a que la probabilidad de que se peguen en los vértices es más grande que la probabilidad de que se peguen en las aristas, por la estabilidad de las cadenas de moléculas que las conforman. De esta forma comienzan a salir dendritas de cada una de las esquinas y, como resultado final, tenemos un copo de nieve como los que todos conocemos. Se necesitan alrededor de cien mil gotitas de agua para formar un solo copo de nieve; se requieren de aproximadamente 30 a 45 minutos para que tan solo uno de ellos se conforme.

Las caras de los prismas hexagonales son cuadriláteros o hexágonos, siendo los segundos la base de las figuras que forman los copos de nieve. Los hexágonos tienen seis ejes de simetría. En la Figura 2, podemos observar que las tres líneas moradas son los ejes que van desde la mitad de cada arista a su opuesta, y las tres líneas verdes son los ejes que van de cada vértice a su opuesto. Todas estas líneas tienen una diferencia con su consecutiva de 30°. Para comprobarlo recordemos que, para dar una vuelta completa, hay que hacer un giro de 360°. En nuestro caso, basta contar los ejes que se encuentran solamente en la mitad de la figura, porque las líneas atraviesan desde una mitad. De esta forma, podemos ver que 180/30=6.

Por otro lado, los hexágonos tienen la propiedad de teselar el espacio bidimensional, es decir, utilizando solo esta figura geométrica podemos cubrir una superficie plana sin dejar ningún hueco. Como podemos observar en la Figura 3, utilizando hexágonos pequeños, podemos rellenar

Andrea

Figura 1. Prisma Hexagonal

el espacio delimitado por el hexágono morado que es más grande. Este proceso lo hemos realizado sin dejar ningún hueco, es decir, sin dejar ningún lugar que no esté cubierto. Esta es la misma disposición, representada en dos dimensiones, que siguen las moléculas de agua cuando se encuentran en la nube para comenzar a formar la base del copo de nieve.

La aparición del hexágono en la naturaleza es muy frecuente, y es una de las consecuencias de ser una figura con muchas propiedades. Otro ejemplo conocido donde podemos encontrarlo, es en los panales que construyen las abejas para tener sus larvas y guardar miel dentro de su colmena.

Así pues, debido a que los men cionados copos de nieve tienen como base esta figura geomé trica, heredan sus mismas sime trías. Como podemos observar en la Figura 4, en la que se en cuentran siete ejemplos de dife rentes copos de nieve (obtenidas del repositorio de imágenes de copos de nieve) [1], y además se señala con un hexágono rojo la base geométrica en cada uno de ellos, con los que se pueden marcar sus ejes de simetría que mencionamos anteriormente. Actualmente, existen varias cla sificaciones de los copos de nie ve, debido a que es claro que hay muchísimas maneras de clasifi carlos. La primera clasificación de copos de nieve empezó con 41 tipos diferentes, la cual creció hasta distinguir 70; otra de ellas menciona que hay 35 tipos diferentes de copos de nieve, y la más moderna llega a clasificar otros 108 tipos.

Como ahora sabemos, la figura que tomará el copo de nieve y las ramas que se forman en sus vértices a partir de las pequeñas gotas de agua que se van pegando a través del tiempo en la

es probable encontrar dos copos de nieve que sean exactamente iguales.

Referencias

[1]. Libbrecht, K. G. (1999) Snow Crystals. Fecha de consulta: 09/12/2021 de http://www.snowcrystals.com

• Libbrecht, K. G. (2012) Toward a Comprehensive Model of Snow Crystal Growth Dynamics: 1. Overarching Features and Physical Origins. Fecha de consulta: 09/12/2021 de https://arxiv.org/abs/1211.5555

• Portillo, G. (s.f.) Los copos de nieve, ¿cómo se forman y de qué dependen sus tipos? Fecha de consulta: 09/12/2021 de https://www.meteorologiaenred.com/copos-de-nieve. html

• Veritasium. (2021) The Snowflake Mystery. Fecha de consulta: 08/12/2021 de https://www.youtube.com/ watch?v=ao2Jfm35XeE

Figura 3. Teselación con hexágonos

Interferometría:

la tecnología para detectar ondas gravitacionales

un patrón consistente de franjas claras y obscuras paralelas. De esta forma se pudo verificar el fenómeno de interferencia mutua entre las ondas luminosas provenientes de las dos rendijas. Así nació la ciencia de la interferometría.

ondas de luz es que estas provengan de una fuente común, por lo que primero es necesario dividir en dos el haz de luz de dicha fuente para luego producir la interferencia. En el caso del interferómetro de Young la división de la luz proveniente de la fuente se produce en las dos rendijas.

Adscripción: Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica.

Universidad Autónoma de Zacatecas.

LGACs que trabaja: Óptica y Procesamiento de Imágenes. Visión Computacional.

José Ismael de la Rosa Vargas

jvillah@uaz.edu.mx vargasj@uaz.edu.mx

Adscripción: Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica.

Universidad Autónoma de Zacatecas.

LGACs que trabaja: Procesamiento de Imágenes. Procesamiento Digital de Señales.

El 14 de septiembre de 2015 es una fecha de gran relevancia para la historia de la ciencia. Ese día se pudo detectar por primera vez, de manera directa y sin ninguna duda, ondas gravitacionales. Estas, son perturbaciones del espacio-tiempo predichas por Albert Einstein (1879-1955) en su Teoría de la Relatividad General. El evento que produjo las ondas gravitacionales detectadas, nombrado GW150914, fue la fusión de un sistema binario de agujeros negros que sucedió en una galaxia a poco más de mil millones de años luz de distancia [1]. Tuvieron que pasar cerca de cien años después de la predicción teórica de Einstein para poder tener evidencia de las ondas gravitacionales, debido principalmente a que no se había podido diseñar y construir un instrumento extremadamente sensible para lograrlo.

En 1801, al intentar comprobar que la luz tiene naturaleza ondulatoria, el físico inglés Thomas Young logró realizar el conocido experimento de la doble rendija, el cual resultó ser de enorme relevancia científica. Consistió en iluminar con luz una placa opaca que tenía dos rendijas de una anchura de unas cuantas décimas de milímetro, paralelas entre sí [2, 3] (Figura 1). Al ser colocada una pantalla en la parte posterior de dicha placa, se pudo observar

Figura 1. Experimento de la doble rendija. (Interferómetro de Young).

Al ser la luz una onda electromagnética, la interferencia de esta consiste en la superposición de dos ondas en algún punto del espacio de tal manera que, si en tal punto ambas ondas coinciden con una cresta, se sumarán produciendo una franja brillante (interferencia constructiva); mientras que, si una de ellas está en una cresta y la otra en un valle, se cancelarán produciendo una franja oscura (interferencia destructiva).

Por supuesto, también existen las situaciones intermedias (Figura 2). Una de las condiciones primordiales para que se produzca la interferencia entre dos

Figura 2. Interferencia de dos ondas que tienen la misma dirección de propagación

Existen diversos tipos de interferómetros, cada uno de ellos para propósitos específicos. Uno de los más famosos es el interferómetro de Michelson, inventado por el nobel de física, Albert Abraham Michelson (1852-1931). Este interferómetro se hizo famoso por el histórico experimento de Michelson-Moorley, realizado en 1887 con la intención de comprobar la existencia del hipotético éter, el cual se pensaba impregnaba todo el espacio y que era necesario para la propagación de las ondas de luz. El resultado negativo que arrojó este experimento fue un factor decisivo para formular la Teoría Especial de la Relatividad.

José de Jesús Villa Hernández

Un interferómetro tipo Michelson básico, está constituido por dispositivos como los que se muestran en la Figura 3. El haz láser llega al divisor de haz, el cual es un cubo de vidrio en cuyo centro (línea diagonal) se tiene una superficie semireflectora que permite reflejar parte de la energía del haz en dirección del espejo 2, y otra parte de la energía se transmite para dirigirse al espejo 1. El haz dividido se refleja en ambos espejos para regresar al divisor de haz en donde se vuelven a unir los haces previamente separados, los cuales interfieren en el fotodetector. Cuando alguno de los espejos modifica su distancia de separación con respecto al divisor de haz, la diferencia del recorrido de la luz modificará la forma en que se realiza la interferencia en el fotodetector. Debido a que la unidad de medida es la longitud de onda de la luz utilizada, este instrumento sirve para medir desplazamientos de cualquiera de los espejos con

una sensibilidad de incluso milésimas de la longitud de onda.

El observatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales, está compuesto por dos interferómetros con una separación entre ellos de varios miles de kilómetros en los Estados Unidos; uno en Livingston, Louisiana y otro en Hanford, Estado de Washington. LIGO es financiado por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos, y fue construido en conjunto por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y el Instituto de Tecnología de California (CalTech) [4]. Los interferómetros de LIGO, que representan una versión muy sofisticada de un interferómetro tipo Michelson, están constituidos por dos brazos de 4 km cada uno, que contienen una cavidad de espejos suspendidos en masas de prueba. Funcionan de tal manera que la longitud de los brazos se verá ensanchada o encogida por la perturbación del espacio-tiempo generado por una onda gravitacional que pase sobre ellos. De esta manera, la distancia recorrida por los haces láser se verá modificada cambiando la forma en que estos interfieren entre ellos (cambiando de interferencia constructiva a destructiva, o viceversa).

Típicamente, una onda gravita-

cional genera una deformación del orden del tamaño de una diezmilésima del tamaño de un protón (el diámetro de un protón es de 1.2x10-13 centímetros), lo que significa que no solo el instrumento debe ser extremadamente sensible, sino que, además, se debe de diseñar de tal forma que las fuentes de ruido puedan ser aisladas o atenuadas. Algunas de las fuentes de ruido son: microsismos, las micropartículas, la variación de la densidad y temperatura del aire en la trayectoria de la luz, el choque de los fotones del haz láser sobre los espejos (que deforma estos) y el ruido térmico de los diferentes dispositivos. Para ello, los espejos suspendidos en las masas de prueba están construidos con la más alta calidad tanto en forma como en material, que es silicio de alta pureza y que absorben solo uno de cada tres millones de fotones que llegan a ellos, permitiendo que prácticamente no haya pérdidas de energía del haz láser al reflejarse en ellos. Los espejos fueron pulidos para darles la forma deseada usando unidades de medida del orden del tamaño de átomos. Además, los interferómetros de LIGO operan en cavidades del más alto vacío, solo superados por el Gran Colisionador de Hadrones en Suiza. Por otro lado, los haces láser generados son de los más estables jamás construidos para producir luz en

la longitud de onda de 1064 nanómetros (luz infrarroja invisible) con una potencia de 200 W.

Debido a que la magnitud de algún tipo de señal no deseada en un interferómetro de LIGO puede ser similar o mayor a la generada por una onda gravitacional, se construyeron dos de ellos separados por más de tres mil kilómetros, precisamente para identificar falsas detecciones. Las ondas gravitacionales detectadas el 14 de septiembre de 2015 tuvieron una diferencia de tiempo de aproximadamente siete milisegundos entre los dos interferómetros, consistente con el tiempo que tarda una señal de luz en viajar esa distancia cuya velocidad es igual a la de una onda gravitacional, según la teoría.

[1] B. P. Abbott et al., Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger, Phys. Rev. Lett., Vol. 116, 061102 (2016).

[2] J. R Meyer-Arendt, Introduction to Classical and Modern Optics, Fouth Edition, Ed. Prentice-Hall.

[3] Eugene Hecht, Optics, Fifth Edition, Ed. Pearson.

[4] https://www.ligo.caltech.edu/

Referencias

Figura 3. Esquema simplificado de un interferómetro tipo Michelson

Interferómetros de LIGO en Hanford y Livingston

Eduardo GarcíaSánchez

Adscripción: Universidad Autónoma de Zacatecas “Francisco García Salinas”, Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica LGACs que trabaja: Simulación de Materia Condensada, Generación de Teoría de Perturbaciones, Análisis Termodinámico de Cristales Líquidos Proyecto Principal: Análisis del comportamiento termodinámico Densidad-PresiónTemperatura de Cristales Líquidos

Luis Humberto Mendoza Huizar

eduardogarciasanchez@gmail.com hhuizar@uaeh.edu.mx

Adscripción: Universidad Autónoma del Es- tado de Hidalgo, Área académica de Química, Departamento de Química LGACs que trabaja: Síntesis de Materiales, Electroquímica, Química Computacional Proyecto Principal: Síntesis de nano y mesoestructuras magnéticas, puras y mixtas, a base de Co, Pd y Fe por medio de deposición electroquímica localizada y su caracterización utilizando microscopía electroquímica de barrido y de fuerza atómica y magnética.

cristales líquidos

Notas sobre los y su historia

Los cristales líquidos presentan fluidez como los líquidos, y birrefringencia como los cristales, que es una propiedad óptica de algunos compuestos al presentar dos índices de refracción distintos. Los primeros estudios reportados en la literatura fueron enfocados a los derivados del colesterol y la mielina. Esto originó confusiones y el término mielina fue aplicado en sus inicios de manera indistinta a cualquier compuesto que presentara birrefringencia y/o visualmente la apariencia o forma de la mielina.

El primer registro reportado en la Literatura de la Mielina, fue llevado a cabo entre 1749 y 1788 por George Louís Leclerc, conde de Buffon, quien al analizarlas en un microscopio, las describió como moléculas que presentaban la forma de anguilas retorciéndose. Tiempo después, en 1850, Rudolf Ludwing Karl Virchow encontró que la mielina formaba una sustancia líquida cuando se dejaba en agua, y exhibía un comportamiento extraño cuando se visualizaba con luz polarizada.

De igual modo, Carl Von Mettenheeimer, entre 1857 y 1858, estudió lentes oculares norma-

les y con cataratas en cadáveres, encontrando que presentaban birrefringencia, además de estudiar las fibras nerviosas retinales que también presentan fluidez y son birrefringentes. Por esta razón, tanto a él como a Virchow, se les atribuye haber realizado la primera observación experimental de los cristales líquidos liotrópicos, que son moléculas anfifílicas debido a que una parte de la molécula presenta afinidad por la grasa, siendo lipofílica, y otra parte, presenta afinidad por el agua, siendo hidrófila.

En 1861, Julius Planner analizó el comportamiento del cloruro del colesterol, encontrando que dicho compuesto cristaliza lentamente, generando cristales en forma de agujas largas. Cuando se le aplica una temperatura cercana al punto de ebullición del agua, se funde, después al bajar la temperatura dicho compuesto exhibe un color violeta cuando se ve en luz reflejada, y un color amarillo verdoso cuando se ve en la luz de transmisión. Al enfriarse y adoptar el estado cristalino, los colores desaparecen. Este experimento es considerado la primera observación documentada de un cristal líquido termotrópico.

Años más tarde (1877), Otto Leh mann, utilizando un microscopio óptico polarizado, encontró que algunos cristales presentan una apariencia líquida, además que, al fundirlos y después bajar la temperatura, estos podrían cambiar de ser un líquido transparente a uno turbio antes de pasar al estado cristalino. Esto lo trató de explicar suponiendo que era una transición de fase imperfecta, de una fase líquida a una fase cristalina, o también considerando que los compuestos utilizados tenían impurezas.

Aunque, como se puede apreciar, con los análisis que se habían realizado hasta ese momento, ya se tenía conocimiento de las características del comportamiento de los cristales líquidos, se otorgó el crédito del descubrimiento a Friedrich Richard Reinitzer. Esto, gracias a su estudio sobre el comportamiento del Benzoato de Colesterilo, que es un colesterol que se produce en la raíz de las zanahorias. En dicha investigación, él encontró que existían dos puntos de fusión: a 145.5 °C pasaba del estado sólido a un líquido turbio, y a 178.5°C pasaba de un líquido turbio a un líquido transparente. Pero al realizar el proceso inver-

nados a la misma temperatura. Adicionalmente, cuando se pasaba de un líquido transparente a un líquido turbio, se distinguía un color azul de manera fugaz, y al pasar de un líquido turbio al estado sólido, un color azul violeta. Al observar que estos dos puntos de fusión ocurrían siempre a la misma temperatura, sugirió que el comportamiento de la sustancia como líquido turbio era una nueva fase o estado de la materia, encontrando tres características de los cristales líquidos colestéricos: la existencia de dos puntos de fusión, la reflexión de la luz polarizada circularmente y la habilidad de rotar la dirección de la luz polarizada.

Al analizar Otto Lehmann al benzoato de colesterilo cuando su apariencia era la de un líquido turbio, notó que las moléculas se alineaban de forma paralela alrededor de su eje principal, presentando con esto zonas de estructura molecular cristalinas. Lehmann denominó a estos compuestos en 1889, “Cristales Fluidos”, en 1890, “Sólidos Cristalinos” y finalmente en 1900 “Cristales Líquidos”. También encontró que al situar a un cristal líquido sobre una superficie sólida, éste, adquiere una determinada dirección.

drich Rudolf Schenck encontró que los cristales líquidos presentaban fases homogéneas, a través de mediciones de parámetros como pesos moleculares, constantes eléctricas, calores de transición, densidad, viscosidad, tensión superficial, dependencia de la temperatura sobre la presión en la transición, entre otras, reforzando con esto que los cristales líquidos son una nueva fase o estado de la materia.

Ya para 1922, George Friedel describió el comportamiento de los cristales líquidos bajo la influencia de un campo eléctrico y los clasificó con respecto a su orden orientacional y posicional. Él los separa en Nemáticos y Esmécticos, y propone que la fase Colestérica es un caso particular de la fase Nemática. Además, las denomina como mesomorfo que significa fases intermedias.

Específicamente, en la fase Nemática las moléculas presentan desorden en la posición y apuntan en promedio en una dirección. En la fase Esméctica, las moléculas forman capas paralelas; en las capas, las moléculas presentan cierto grado de desorden en la posición y en promedio

En la fase Colestérica, las moléculas forman capas, pero en cada capa tienen una orientación diferente. Esto permite que, si incide un rayo de luz en ellas, la trayectoria que describe el rayo de luz es en forma de hélice. También existe la fase columnar, en donde las moléculas presentan la forma de discos y se agrupan en columnas.

Vsevolod Konstantinovich Fredericks en 1929, junto a Alexandra Nikolaevna Repiova, pudieron cambiar la dirección del eje del cristal líquido Nemático bajo la acción de un campo eléctrico. Tres años más tarde, junto a Valentina Vailevna Zolina, describieron las deformaciones estructurales que presentan los cristales líquidos y la orientación que sufren estos en delgadas capas homogéneas, como producto de los efectos de un campo magnético.

Son estos avances y los que se han realizada hasta el momento, los que han permitido utilizar el comportamiento de los cristales líquidos para generar pantallas de cristal líquido, lubricantes, termómetros, lentes, pinturas, tinta de estado sólido, chalecos

ladoras, medidores de rayos UV, ventanas inteligentes, sensores, cosméticos, juguetes que cambian de color y otra gran cantidad de aplicaciones que podemos encontrar en la vida real.

Referencias

C. Mettenheimer, Corr.-Blatt d. Vereinsf. gem. Arbeit z. Förd. d. wissensch. Heilkunde, (24), 331 (1857).

F. Reinitzer., Monatsh. Chem.,1988, 9, 421-441.

M. G. Friedel, Ann. Phys., 18, 273-474 (1922).

O. Lehmann., Z. Phys. Chem., 8, 462-472 (1889).

P. Palffy-Muhoray, Physics Today, 54-60 (2007).

R. Schenk, Kristallinische Flüssigkeiten und flüssige Kristalle, Engelmann, Leipzig, 159 (1905).

R. Virchow. Archiv für pathologische Anatomie und Physiologie und für klinische Medizin (in German) 6 (4): 562–72 (1854).

V. Fréedericksz and A. Repiewa, Z. f. Phys., 42, 7, 532-546 (1927)

V. Fréedericksz and V. Zolina, Trans. Faraday. Soc., 29, 919930 (1933).

Magnetismo

Introducción

Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica. Universidad Autónoma de Zacatecas.

Efrén González Ramírez Daniel Alaniz Lumbreras

gonzalezefren@uaz.edu.com dalaniz@uaz.edu.mx

LGACs que trabaja: Procesamiento Digital de Señales e instrumentación Electrónica.

Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica. Universidad Autónoma de Zacatecas.

LGACs que trabaja: Procesamiento Digital de Señales e instrumentación Electrónica.

El magnetismo es un fenómeno físico que, desde siempre, ha atraído fuertemente la atención del ser humano. El hecho de que existen objetos que ejercen fuerzas de atracción y repulsión sobre otros materiales con respecto a su posición relativa entre ellos, fascinó a nuestros antepasados. A esos objetos los hemos llamado imanes y se han desarrollado teorías que explican su comportamiento de atracción y repulsión entre ellos. Aquí explicaremos este fenómeno de forma sencilla y sin el uso de conceptos matemáticos abstractos.

Marco teórico

Imaginemos que nos encontramos corriendo a través de un estanque con un nivel de agua que nos llega hasta las rodillas. Podemos imaginarnos también que al correr perturbamos toda el agua que se encuentra alrededor de nosotros. El movimiento de una carga eléctrica a través de un alambre produce un fenómeno similar al de nosotros al correr en el estanque. Entre más rápido es el movimiento, más intensa es la perturbación y si no hay movimiento no tenemos perturbación alguna. En el caso de la carga eléctrica, pareciera

que al momento de moverse dejara un vacío detrás que la naturaleza intenta llenar con “algo”. Antes de ser llenado, se produce un tipo de vórtice alrededor de la línea de movimiento, como se muestra en la Figura 1. Este vórtice es más intenso alrededor de la carga en movimiento y se va desvaneciendo en puntos más alejados. A este fenómeno de vórtice producido al desplazar la carga eléctrica lo conocemos como magnetismo.

La intensidad del magnetismo es directamente proporcional a la velocidad de la carga y al número de cargas en movimiento. Esto es, entre más rápido se mueve la carga, más intenso es el magnetismo, y también se incrementa si se aumenta el número de cargas.

Al magnetismo no lo podemos ver, pero sabemos que existe por las fuerzas y efectos que produce. Una forma de representar el magnetismo de una carga en movimiento es mediante la Figura 1, que es un vórtice o curva cerrada alrededor del flujo de cargas. Con esta conceptualización podremos explicarnos de forma visual el porqué de las fuerzas de atracción y repulsión de los polos de los imanes.

Imanes. A un imán lo vamos a considerar como todo un sistema físico en donde se generan los vórtices que acabamos de explicar y que, además, hace que todas las curvas cerradas salgan por una región del imán y entren por otra (Figura 2). La región por donde salen las curvas cerradas se le conoce como polo norte y a la otra como polo sur. En el imán de la Figura 2 mostramos como las curvas cerradas salen por el polo norte y entran por el polo sur. ¿Pero, qué son estas curvas? En la analogía que estamos utilizando las describiremos como los caminos que debe de seguir ese “algo” que llenará el vacío que deja la carga en movimiento. Por tanto, la dirección de esas curvas muestra “el camino libre” que puede seguir ese “algo”.

Figura 1. Movimiento de una carga positiva y la dirección del campo magnético alrededor de la carga

La Figura 3 muestra los dos imanes uno junto a otro donde el polo norte del imán de la izquierda está junto al polo sur del imán de la derecha. Las curvas del primer imán salen por el extremo derecho y al salir “ven” que tienen disponible la entrada de curvas del segundo imán, por lo tanto, generan una fuerza de atracción con el polo sur del imán de la derecha para acercar la “entrada” que les permita salir por la “salida”. En este caso el número de curvas que ahora salen y entran por los imanes es más intenso ya que ahora transportan las curvas propias y las del otro imán.

Ahora, cuando situamos el mismo tipo de polo de los dos imanes, por ejemplo, el polo norte de un imán con el polo norte del otro imán (Figura 4), las curvas del primer imán al salir se topan con las curvas del segundo imán (que también salen). En este caso se produce un “choque” de curvas que crean una fuerza de repulsión entre los imanes. Las curvas cerradas de cada imán tratarán, si es posible, de girar al otro imán para tener la entrada de curvas lo más cercano (repelen el mismo tipo de polo y atraen al polo contrario).

Electroimanes. Un electroimán es un tipo de imán, creado al hacer fluir una corriente eléctrica a través de un alambre enrollado alrededor de un material ferroso (Figura 5.). Como ya vimos anteriormente, el magnetismo para una carga en movimiento siempre es en curvas cerradas alrededor de la misma. Cuando enrollamos un alambre en el que fluyen cargas, provocamos que todas las curvas cerradas entren por una de las caras internas de las espirales y salgan por la otra. El objeto ferroso que ocupa el espacio interno de las espirales tiene la función de concentrar y guiar todas las curvas interiores de cada espiral de tal manera que todas salgan por una sección o región del material ferroso y entren por otra. La región de entrada de curvas cerradas del electroimán de la Figura 5 está marcado como polo sur y la otra región como polo norte. El flujo de corriente se logra conectando uno de los extremos del alambre a la terminal positiva de una batería y el otro extremo a la terminal negativa. El alambre enrollado debe de tener un aislante eléctrico para asegurar que el movimiento de las cargas sea en forma de espiral y que no fluyan a través del material ferroso.

Experimento

A continuación, describiremos un experimento que nos permitirá realizar un electroimán con un alambre, un clavo y una pila o batería común. Para esto se necesita el siguiente material:

• 1 metro de alambre de cobre con aislamiento de plástico,

• 1 clavo de hierro de dos pulgadas,

• 1 batería de lámpara (puede ser de 1.5 v, 3.7 v, o 9 v) y • 1 clip de hierro.

El procedimiento para la elaboración del electroimán es el siguiente:

• Se exponen aproximadamente 1.5 centímetros de los extremos del alambre de cobre.

• Se enrolla el alambre alrededor del clavo de hierro teniendo cuidado de que el cobre expuesto del alambre no toque el clavo.

• Se conecta uno de los extremos del alambre de cobre que fue expuesto a una de las terminales de la pila y el otro extremo a la otra terminal.

Ya tenemos un electroimán, sólo hay que acercarle el clip para comprobar que se ha generado una fuerza de atracción magnética. Para este experimento se recomienda no dejar conectada por mucho tiempo la batería para evitar sobrecalentamiento de la misma, por la gran cantidad de cargas fluyendo por el alambre. Unos cuantos segundos es suficiente para observar el efecto magnético.

Discusión y conclusiones

La fuerza de atracción del electroimán del experimento aumenta con el número de vueltas de la espiral del alambre alrededor del clavo y con un mayor voltaje de la batería. Esto es, por ejemplo, veinte vueltas sobre el clavo concentran más curvas magnéticas interiores que diez vueltas, y una batería de 9 v provee más cargas en movimiento que una batería de 1.5 v (tipo AA o AAA). La fuerza

magnética de la tierra también puede ser explicada por el movimiento de cargas eléctricas que están contenidas en los flujos de magma en el interior de la misma. Las curvas cerradas salen por el lado que conocemos como polo sur terrestre (Antártida) y entran por el polo norte terrestre. Considerando a la tierra como un imán, el polo sur imán está en el norte geográfico del planeta y el polo norte imán se encuentra en la Antártida. Este fenómeno es usado en las brújulas para conocer la dirección del norte geográfico (el polo norte del imán de la brújula es atraído por el polo del planeta Tierra que se encuentra en el norte geográfico). Si el lector está interesado en conocer más sobre el fenómeno del magnetismo desde el punto de vista físico y con rigor matemático puede consultar cualquier libro de teoría electromagnética, por ejemplo [1].

Referencias

[1] Hayt, W. H., Buck, J. A., Aragón Zavala, A., & Olivares Alonso, Ó. (2012). Teoría electromagnética (8a. ed.). México D.F.: McGraw.Hill.

Figura 4. Imanes con polos iguales se repelen

Figura 3. Imanes con polos opuestos se atraen.

Figura 5. Alambre embobinado alrededor de un clavo de hierro que produce un campo magnético con el flujo de una corriente.

Figura 2. Líneas de flujo de un imán recto