Los bene�cios de la investigación

cientí�caDescubrimientos, aplicaciones y la historia(?) en Guatemala

Enrique Pazos

Escuela de Ciencias Físicas y MatemáticasUniversidad de San Carlos de Guatemala

Guatemala, marzo de 2017

VII Congreso Regional de Ciencia, Tecnología e Innovación

Bases para el desarrollo nacional

Parte de esta charla fue presentada por Sheldon Glashow (premio Nobel de Física 1979) en la

inaguración del MCTP. Chiapas, México. Junio 2013

Descubrimientos y aplicaciones

En Guatemala...

El Asunto

Muchos representantes del Gobierno, la Industria y la Academiaa�rman que los gobiernos deberían invertir en investigación que tengaposibilidades de generar bene�cios inmediatos y especí�cos, ya seacreación de riqueza o mejoras en la calidad de vida. Estas personas creenque la investigación impulsada por la curiosidad en física de partículas,matemáticas, cosmología, física de baja temperatura y muchas otrasciencias básicas son inútiles y son lujos caros que consumen recursosmás que promover crecimiento económico y bienestar humano. Todosellos ½están equivocados!

La Tesis (de una carta a The Economist)

Los físicos teóricos deberían mencionar algo útil que haya sido derivadodirectamente de sus teorías. Los descubrimientos de los físicos departículas o los cosmólogos son intelectualmente irrelevantes para casitodos�¾importa saber cuál es la edad del universo o si la materiaconsiste de dos o 17 partículas? Si la gente desea contemplar el universo,que lo hagan en su tiempo libre y con su propio dinero. Es mucho másimportante que apoyemos a nuestros �mejores cerebros� para resolverproblemas reales y dejarle la teología a los profesionales de la religión.

La Antítesis

Si Faraday, Rontgen y Hertz se hubieran enfocado en resolver los�problemas reales� de sus tiempos, habríamos tenido que esperar mástiempo el advenimiento de los motores eléctricos, los rayos X y losradios. Es cierto que los �físicos fundamentales� están interesados enfenómenos que no son útiles en sí mismos. Sin embargo, su trabajo hahecho y continúa haciendo un enorme impacto en nuestras vidas.Vamos a demostrar cómo la investigación empujada por la curiosidad deconocimiento fundamental ha probado ser por lo menos tan efectivacomo la investigación dirigida para soluciones a problemas especí�cos dela sociedad, ya sea por los descubrimientos mismos o por las tecnologíasde frontera que requieren.

Nuestra crítica tiene un sentido. Consideremos el CERN

Institución de calidad mundial para física de altas energías. Financiadapor sus 20 estados europeos miembros. Con 2500 trabajadores de tiempocompleto CERN alberga unos 10,000 cientí�cos visitantes de 113 paísesdiferentes. Entre los logros del CERN:

I Encontrar las corrientes neutras de la teoría electro-débilI Usar neutrinos para con�rmar la hipótesis de los quarksI Descubrir los bosones W y ZI Contar el número de las especies de neutrinosI Crear los primeros anti átomosI Descubrir el altamente buscado bosón de Higgs!

Ninguno de estos triunfos probablemente vaya a contribuir en nada a lasalud o bienestar humano. ¾Es Ciencia inútil?

No tan inútil: Piensen en la Transferencia de Tecnología!El CERN es un semillero de nuevas tecnologías como Aceleradores,Criogenia, Detectores, Electrónica, Tecnología de la Información,Magnetos, Ciencia de los Materiales, Superconductores, etc.Mediante licencias o convenios, el CERN hace que estos recursos esténdisponibles para propósitos cientí�cos y tecnológicos. Algunos de losbene�cios tecnológicos incidentales del CERN:

I 1985 La World-Wide-Web, por físicos pero para todo el mundo!I 2004 GEANT-4: El software del CERN para simulaciones de física,

ciencia espacial, medicina y radiologíaI 2003 DxRay, una compañía incidental, desarrolla scanners digitales

avanzados de rayos X, basados en la tecnología del CERNI 2012 �Gracias a cientí�cos trabajando en aceleradores de partículas

en el CERN, el Aeropuerto internacional de Geneva es el orgullosopropietario del sistema de energía solar más grande de Suiza�(Forbes)

Pero el propósito primario del CERN es la búsqueda de los secretos de laNaturaleza y entrenar la siguiente generación de innovadores.

Las muchas virtudes de la Ciencia Básica:I. Medicina Clínica

I 1894 Rayos XI 1932 AntimateriaI 1950 Magnetismo NuclearI 1912 Isótopos RadioactivosI 1934 CiclotrónI 1957 LáserI 1986 PCRI 1928 Penicilina (por casuali-

dad!)I 1953 Estructura del ADN

I CAT ScannersI PET ScannersI MRI ScannersI BraquiterapiaI Terapia por haz de partículasI MicrocirugíaI Medicina ForenseI Control de EnfermedadesI Terapia basada en Genes

½Cada uno de estos descubrimientos ganó un Premio Nobel!

II. Ciencias Básicas y Tecnología de la InformaciónI 1888 Ondas de RadioI 1947 HolografíaI 1947 TransistoresI 1951 Circuitos IntegradosI 1966 Fibra ÓpticaI 1976 Criptografía de Llave Pú-

blicaI 1988 Magnetoresistencia Gigan-

teI 1986 Superconductores de alta

TI 2012 Manipulación Cuántica

I Transmisión InalámbricaI Tarjetas de Crédito SegurasI 1a. revolución de computadorasI 2a. revolución de computadorasI Rápida transmisión de datosI Transmisión segura de datosI Lectura/escritura de discosI Almacenamiento de energía (?)I Computadoras cuánticas (?)

½Todos excepto dos de estos descubrimientos ganaron Premios Nobel!

III. Más frutos de la Ciencia Básica

I 1839 Efecto FotovoltaicoI 1905 Efecto FotoeléctricoI 1912 Difracción de Rayos XI 1916 Relatividad GeneralI 1938 Fisión NuclearI 1949 Datación por CarbonoI 1969 Disp. de carga acopladaI 1985 Bucky-Balls (Fulerenes)I 2004 Grafeno

I Paneles solaresI Dispositivo de carga acopladaI Estructura del ADNI Posicionamiento GlobalI Energía NuclearI Investigación ClimáticaI Cámaras digitalesI ?I ?

½Todos excepto uno de estos descubrimientos ganaron Premios Nobel!

Cómo los �trituradores de átomos� se volvieron un grannegocio

Los ciclotrones fueron creados para investigación pura: para estudiar loscomponentes básicos de la materia. Pero este y otros aceleradores departículas contribuyen directamente a la creación de riqueza y bienestarhumano. Unos 30,000 operan hoy día. Muy pocos hacen investigaciónbásica. Más que nada son usados en la industria y la medicina:Implantación de iones, Procesamiento de Materiales, Terapia de Haz dePartículas, Producción de Isótopos Médicos, Irradiación de Alimentos,Inspección no Destructiva, etc.La pérdida de energía debido a la �radiación de sincrotrón� fue en sumomento un problema en aceleradores de electrones, es ahora un botínde miles de millones de dólares. La luz de sincrotrón es útil para muchasciencias básicas, medicina e industria. Unas 70 de estas grandes, carasy so�sticadas fuentes de luz están distribuidas en 20 países. Aún una máspoderosa fuente de luz de �cuarta generación� viene en camino.

Entre Idea e Implementación

I Efecto GMR a discos de Giga bytesI CCD a cámara digitalI Transistor a Radio de TransistoresI Ondas de Radio a Telegrafía InalámbricaI Fisión a Energía NuclearI Relatividad General a Posicionamiento GlobalI Fotovoltaico a Paneles Solares

I 3 añosI 6 añosI 7 añosI 11 añosI 19 añosI 78 añosI 115 años

El período de latencia puede tener muchas causas, entre ellas: Necesidad(paneles solares), Guerra (energía nuclear), o Tecnología faltante (el GPSnecesita satélites y electrónica so�sticada así como Relatividad General.

�La Chance ne sourit qu'aux esprit bien préparé�La investigación debe hacerse con ojos bien abiertos

Cinco historias muy cortas

I Erase una vez un Príncipe que buscaba una aguja en un pajar. Ensu lugar, encontró a la hija del granjero.

I En 1856 el joven Henry Perkin trató de sintetizar quinina. Por elcontrario, descubrió el primer colorante de anilina.

I En 1896 Henri Becquerel se dispuso a probar que el sol emitía rayosX. En su lugar, descubrió la radiactividad.

I En 1965 un químico evaluaba la e�cacia de un medicamento antiúlcera. Por el contrario, se topó con el exitoso edulcorante arti�cial:aspartame.

I En 1996 químicos en P�zer hicieron pruebas de una droga para tra-tar angina e hipertensión. Las pruebas fallaron, pero un efecto noanticipado en hombres condujo a P�zer a mercadear Viagra para laimpotencia viril.

Cooperación Cientí�ca Internacional. Un paradigma de Pazentre las Naciones

La Investigación en Ciencias Básicas es una de las pocas áreas en la quelas naciones cooperan. La ciencia moderna emerge como un esfuerzomultinacional: Copérnico (polaco), Tycho Brahe (danés), Kepler(alemán), Galileo (italiano) y Newton (inglés); nos enseñaron nuestrolugar en los cielos. Aunque todos ellos fueron blancos, cristianos yeuropeos, hoy todos pueden contribuir a la Aventura Cientí�ca sinimportar la nacionalidad, religión, raza o sexo. Entre las colaboracionesinternacionales más grandes:

I Espectrómetro Magnético Alfa: 16 nacionesI Estación Espacial Internacional: 15 nacionesI Colisionador Lineal Internacional: 19 nacionesI ITER (Investigación Termonuclear): UE + 6 nacionesI CERN: Cientí�cos de alrededor de 100 naciones

Estados con Contactos Formales con el CERN

Algeria, Argentina, Armenia, Australia, Austria, Azerbaijan, Belarus,Bélgica, Bolivia, Brazil, Bulgaria, Canada, Chile, China, Colombia,Croacia, Cuba, Chipre, República Checa, Dinamarca, Ecuador, Egipto,Estonia, Francia, Finlandia, Georgia, Italia, Japón, Jordan, Korea, Latvia,Líbano, Lituania, Macedonia, Madagascar, Malasia, Malta, Mexico,Montenegro, Mozambique, Nueva Zelandia, Holanda, Noruega, Pakistán,Palistina, Perú, Filipinas, Polonia, Portugal, Qatar, Rumania, Rusia,Ruanda, Arabia Saudita, Singapore, Slovenia, República Eslovaca,Sudáfrica, España, Sri Lanka, Suecia, Suiza, Taiwan, Tailandia, Tunisia,Turquía, Emiratos Árabes Unidos, Reino Unido, Ucrania, USA,Uzbekistan, Venezuela, Vietnam.

Cinco (de muchos) Físicos que se superaron a sí mismosI Allan Cormack: Físico nuclear y de partículas, jefe por mucho tiem-

po de dept. de física en Tufts, inventó el CAT scanner por lo queganó el Premio Nobel en Medicina.

I Walter Gilbert: Exitoso físico teórico que se volvió biólogo molecu-lar, compartió el Premio Nobel de Química, cofundador y primerCEO de Biogen, ahora célebre fotógrafo de arte y �lántropo.

I Paul Ginsparg: Físico teórico y experto IT, fundador del repositorioen línea gratis para física y otras ciencias. Ganó el premio MacArt-hur por �cambiar la forma de hacer física�.

I Leon Lederman: Físico experimental, descubrió el segundo neutrinoy el quinto quark, Premio Nobel, muchas iniciativas STEM, como laAcademia de Matemática y Ciencia de Illinois.

I Andrei Sakharov: Famoso físico teórico soviético, campeón de losderechos humanos, Premio Nobel de la Paz, condujo a su gobiernoa �rmar el tratado para prohibir las pruebas nucleares.

La tecnología también impacta la Ciencia BásicaI Las máquinas de vapor se inventaron mucho antes de que fueran

entendidas, retando así a los físicos para desarrollar la ciencia de latermodinámica.

I Las invenciones del siglo XIX como la bobina de encendido (porRuhmkor�), la fotografía (por Daguerre) y las bombas de vacío (porGeissler) hicieron posibles muchos de los descubrimientos de �n desiglo: Ondas de radio, Rayos X, radioactividad, el electrón, númeroatómico, tubos de rayos catódicos, etc.

I La antena usada por Penzias y Wilson para descubrir el Fondo Cós-mico de Microondas fue construida por ATT para la temprana erade comunicación satelital.

I Los misteriosos Destellos de Rayos Gamma fueron detectados porlos satélites de la Fuerza Aérea de EEUU buscando ensayos nuclea-res ilícitos en la Unión Soviética.

I Las supercomputadoras permiten cálculos que de otra manera se-rían imposibles de realizar tanto en ciencia pura como aplicada, elteorema de los cuatro colores, clima, etc.

Ciencia Básica para un país y un mundo mejor

Ciencia en Guatemala

I ¾Algún descubrimiento cientí�co hecho en Guatemala?

I La ciencia empieza en la medicina: facultad de farmaciaI Facultad de ingeniería: aplicación de la cienciaI Hasta 1980 se tiene licenciaturas en física y matemáticaI En 2015 la USAC cuenta con una unidad académica de física y ma-

temáticaI Guatemala no tiene postgrados en ciencias. Hay algunas maestrías.

Ningún doctorado.

Ciencia en Guatemala

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I Facultad de ingeniería: aplicación de la cienciaI Hasta 1980 se tiene licenciaturas en física y matemáticaI En 2015 la USAC cuenta con una unidad académica de física y ma-

temáticaI Guatemala no tiene postgrados en ciencias. Hay algunas maestrías.

Ningún doctorado.

Ciencia en Guatemala

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I Hasta 1980 se tiene licenciaturas en física y matemáticaI En 2015 la USAC cuenta con una unidad académica de física y ma-

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Ningún doctorado.

Ciencia en Guatemala

I ¾Algún descubrimiento cientí�co hecho en Guatemala?I La ciencia empieza en la medicina: facultad de farmaciaI Facultad de ingeniería: aplicación de la cienciaI Hasta 1980 se tiene licenciaturas en física y matemática

I En 2015 la USAC cuenta con una unidad académica de física y ma-temática

I Guatemala no tiene postgrados en ciencias. Hay algunas maestrías.Ningún doctorado.

Ciencia en Guatemala

I ¾Algún descubrimiento cientí�co hecho en Guatemala?I La ciencia empieza en la medicina: facultad de farmaciaI Facultad de ingeniería: aplicación de la cienciaI Hasta 1980 se tiene licenciaturas en física y matemáticaI En 2015 la USAC cuenta con una unidad académica de física y ma-

temática

I Guatemala no tiene postgrados en ciencias. Hay algunas maestrías.Ningún doctorado.

Ciencia en Guatemala

I ¾Algún descubrimiento cientí�co hecho en Guatemala?I La ciencia empieza en la medicina: facultad de farmaciaI Facultad de ingeniería: aplicación de la cienciaI Hasta 1980 se tiene licenciaturas en física y matemáticaI En 2015 la USAC cuenta con una unidad académica de física y ma-

temáticaI Guatemala no tiene postgrados en ciencias. Hay algunas maestrías.

Ningún doctorado.

Ciencia en Guatemala

I Estudiantes de postgrado de tiempo completo

I Gente con el grado de doctor (Ph.D.)I Publicar artículos cientí�cosI Fondos para �nanciar investigacionesI Entidad del gobierno: SENACYT

Ciencia en Guatemala

I Estudiantes de postgrado de tiempo completoI Gente con el grado de doctor (Ph.D.)

I Publicar artículos cientí�cosI Fondos para �nanciar investigacionesI Entidad del gobierno: SENACYT

Ciencia en Guatemala

I Estudiantes de postgrado de tiempo completoI Gente con el grado de doctor (Ph.D.)I Publicar artículos cientí�cos

I Fondos para �nanciar investigacionesI Entidad del gobierno: SENACYT

Ciencia en Guatemala

I Estudiantes de postgrado de tiempo completoI Gente con el grado de doctor (Ph.D.)I Publicar artículos cientí�cosI Fondos para �nanciar investigaciones

I Entidad del gobierno: SENACYT

Ciencia en Guatemala

I Estudiantes de postgrado de tiempo completoI Gente con el grado de doctor (Ph.D.)I Publicar artículos cientí�cosI Fondos para �nanciar investigacionesI Entidad del gobierno: SENACYT

Ciencia en Guatemala tiene que empezar

I Hay mucho potencial humano

I Congresos Regionales de Ciencia y Tecnología de la SENACYTI Salir al extranjero a hacer maestrías y doctoradosI El aumento en la calidad académica nos hace más competitivosI Ciencia aplicada: patentes e inventos, ingenieríaI Fuentes de energía: geotérmica, eólica, solar, etc.I Más colaboraciones (extranjero), más inversión: más trabajo y opor-

tunidadesI Un mejor país para todos

Ciencia en Guatemala tiene que empezar

I Hay mucho potencial humanoI Congresos Regionales de Ciencia y Tecnología de la SENACYT

I Salir al extranjero a hacer maestrías y doctoradosI El aumento en la calidad académica nos hace más competitivosI Ciencia aplicada: patentes e inventos, ingenieríaI Fuentes de energía: geotérmica, eólica, solar, etc.I Más colaboraciones (extranjero), más inversión: más trabajo y opor-

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Ciencia en Guatemala tiene que empezar

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Ciencia en Guatemala tiene que empezar

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I Ciencia aplicada: patentes e inventos, ingenieríaI Fuentes de energía: geotérmica, eólica, solar, etc.I Más colaboraciones (extranjero), más inversión: más trabajo y opor-

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Ciencia en Guatemala tiene que empezar

I Hay mucho potencial humanoI Congresos Regionales de Ciencia y Tecnología de la SENACYTI Salir al extranjero a hacer maestrías y doctoradosI El aumento en la calidad académica nos hace más competitivosI Ciencia aplicada: patentes e inventos, ingeniería

I Fuentes de energía: geotérmica, eólica, solar, etc.I Más colaboraciones (extranjero), más inversión: más trabajo y opor-

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I Más colaboraciones (extranjero), más inversión: más trabajo y opor-tunidades

I Un mejor país para todos

Ciencia en Guatemala tiene que empezar

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tunidades

I Un mejor país para todos

Ciencia en Guatemala tiene que empezar

I Hay mucho potencial humanoI Congresos Regionales de Ciencia y Tecnología de la SENACYTI Salir al extranjero a hacer maestrías y doctoradosI El aumento en la calidad académica nos hace más competitivosI Ciencia aplicada: patentes e inventos, ingenieríaI Fuentes de energía: geotérmica, eólica, solar, etc.I Más colaboraciones (extranjero), más inversión: más trabajo y opor-

tunidadesI Un mejor país para todos

Conclusiones

I Nuestra historia todavía no ha sido escrita

I Está en nuestras manos dirigir el desarrollo cientí�co y tecnológicoI Necesitamos mejorar nuestras universidades para mejorar nuestro

país

Conclusiones

I Nuestra historia todavía no ha sido escritaI Está en nuestras manos dirigir el desarrollo cientí�co y tecnológico

I Necesitamos mejorar nuestras universidades para mejorar nuestropaís

Conclusiones

I Nuestra historia todavía no ha sido escritaI Está en nuestras manos dirigir el desarrollo cientí�co y tecnológicoI Necesitamos mejorar nuestras universidades para mejorar nuestro

país