Els primers resultats de l’experiment Muon g-2 confirmen una discrepància amb el Model Estàndard

Física de partícules: Aquest dimecres 7 d’abril, Kevin Pitts, Aida El-Khadra i Chris Polly presentaven en un seminari especial els primers resultats de l’experiment Muon g-2, que es realitza al Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), a Batavia (Illinois). Aquest experiment explora les interaccions dels muons en un camp magnètic fort en condicions de buit. D’acord amb els resultats, que es presenten en un article a la Physical Review Letters, la mesura del moment magnètic del muó presenta una anomalia respecte del valor derivat del Model Estàndard de la Física de Partícules. Per bé que aquesta anomalia era coneguda (per exemple per l’experiment realitzat al Brookhaven National Laboratory ara fa 20 anys), l’aportació d’aquesta primera fase del Muon g-2 és determinar-la amb una precisió 4,6·10^-10. Augmenta, doncs, el marge de confiança per dir que el Model Estàndard és incomplet, i que els muons interactuarien amb partícules o forces que no hi són incorporades.

En el Model Estàndard de Partícules Elementals, el muó seria l’homòleg de segona generació de l’electró. Comparteix amb l’electró la mateixa càrrega elèctrica (-1) i l’espín (1/2), però té una massa prop de 207 vegades la de l’electró. Amb una semivida de 2·10^-6 segons, els muons a l’atmosfera terrestre es generen per col·lisions amb raigs còsmics.

L’experiment Muon g-2

L’objectiu de l’experiment Muon g-2 és examinar la precessió de muons sotmesos a un camp magnètic. El valor teòric acceptat del factor g és de 2,00233183620(86) i el del moment magnètic anòmal (a^μ) de 0,00116591810(43). En el 2001, el Laboratori de Brookhaven trobà un valor de a^μ superior al rang predit pel model estàndard. Vint anys després, l’experiment Muon g-2 té la capacitat de mesurar la precessió del muó amb una precisió de 1,4·10^-7.

Anell superconductor d’emmagatzematge magnètic de 15 metres de diàmetre, al qual es connecta la línia d’emissió de muons i altres equipaments. L’experiment Muon g-2 es realitza a una temperatura de 5,4 K. Els detectors valoren la precessió experimentada pel corrent de muons com a conseqüència del seu pas a través del camp magnètic.

En el 2013 s’instal·là al Fermilab el component principal de l’experiment de Brookhaven, un anell d’emmagatzemament magnètic superconductor de 15 metres de diàmetre. En els quatre anys següents es realitzen els treballs de muntatge de tots els components de l’experiment, i de calibratge i verificació de la uniformitat del camp magnètic.

La font de muons utilitzada en l’experiment es basa en el mateix principi que genera muons en l’atmosfera terrestre: els impactes hadró-hadró, que produeixen corrents de pions que ràpidament (nanosegons) decauen a muons.

En el 2018 començà l’experiment Muon g-2. En aquesta primera sessió s’analitzaren els moviments de 8·10⁹ muons, cosa que ha requerit la col·laboració de més de 200 científics de 35 institucions diferents. La base de dades sobre el factor g del muó és ingent, superior a tota l’aplegada en experiments anteriors (Brookhaven inclòs). Les dades comunicades aquesta setmana, però, tan sols constitueixen el 6% de totes les dades que es projectes recollir.

La mesura de moment magnètic anòmal muó positiu amb una precisió de 4,6·10^-6

En l’article a Physical Review Letters, B. Abi et al. presenten els resultats a l’anomalia magnètica del muó positiu a_μ. Aquesta anomalia equival a (g_μ)/2, i es determina experimentalment a partir de mesures de precisió de dues freqüències angulars. La diferència ω_a entre la freqüència de precessió d’espín i la freqüència de ciclotró de muons polaritzats en l’anell d’emmagatzematge magnètic és deduïda de la variació d’intensitat entre els positrons d’alta energia que deriven de la desintegració dels muons positius. El camp magnètic de l’anell d’emmagatzematge és mesurat amb sondes de ressonància magnètica nuclear calibrades en termes de la freqüència de precessió d’espín equivalent de protó (ω_p) en una mostra esfèrica d’aigua a una temperatura de 307,9 K. La ratio ω_a/ω_p, juntament amb altres constants fonamentals conegudes, determina un valor d’a_μ de 116592040(54)·10^-11. La precisió d’aquest valor experimental és de 4,6·10^-10.

El resultat preliminar de l’experiment Muon g-2 per a a_μ és 3,3 desviacions estàndards més gran que el valor predit pel model estàndard. Alhora, concorda amb la mesura E821 del Laboratori Nacional de Brookhaven, obtinguda en el 2001

Si hom combina totes les mesures prèvies tant per a antimuons (μ⁺) com per a muons (μ^-), la mitjana experimental de a_μ és de 116592061(41)·10^-11 (precisió de 3,5·10^-10). Com que el valor teòric derivat del model estàndard és de 116591810(43)·10^-11, es fa patent la tensió entre experiment i teoria, que arriba a 4,2 desviacions estàndards.

Mesura i anàlisi del camp magnètic

Factor crític en l’experiment muó g-2 és la uniformitat del camp magnètic aplicat al corrent d’antimuons. En un article a Physical Review Letters A, T. Albahri et al. documenten la mesura del camp magnètic en l’anell d’emmagatzematge de muons. El camp magnètic fou monitoritzat per sistemes i calibrats en termes de la freqüència de precessió de l’espín del protó. La incertesa de ω_p en les dades del primer run experimental seria de 1,14·10^-7, de la qual 5,6·10^-8 es deuria a contribucions de l’extracció, calibratge, mapatge i seguiment, i 9,9·10^-8 a camps transitoris ràpids.

L’obtenció del resultat experimental

En un tercer article, aquesta vegada a Physical Review Letters D, T. Albahri et al. expliquen com l’experiment Muon g-2 ha mesurat la freqüència de precessió anòmala del muó fins a una incertesa estatística de 4,34·10^-7 i una incertesa sistemàtica de 5,6·10^-8. Aquestes dades es recolliren en quatre configuracions de l’anell d’emmagatzematge durant el primer run del 2018. La robustesa de la dada final és examinada a través d’11 determinacions separades de ω_a.

Un test de precisió del model estàndard

Les primeres dades de Muon g-2, doncs, reforcen la tensió ja reportada en el 2001 entre la predicció teòrica del model estàndard i la mesura experimental del moment magnètic del muó. Si la discrepància de l’experiment de Brookhaven era de 2,7 sigmes, la de l’experiment de Fermilab és de 3,3 sigmes. Si agreguem aquests dos experiments i altres realitzats, la discrepància s’eleva a 4,2 sigmes.

Aquesta discrepància podria ser l’efecte de la interacció dels muons amb partícules desconegudes, o una interacció desconeguda amb partícules conegudes. Noves partícules o noves interaccions són sovint argüides per explicar fenòmens com la “matèria fosca” (la part, majoritària, de la matèria gravitatòria de l’univers que no es detectable per interacció electromagnètic). Així doncs, hom ha postulat l’existència de neutrinos estèrils o inerts, que serien neutrinos massius que tan sols interactuarien gravitatòriament (i no a través de les interaccions electromagnètica o nuclear). Una possibilitat explorada teòricament és l’extensió del model estàndard a través de supersimetria.

El moment magnètic d’una partícula és proporcional al seu espín i al seu factor g. El factor g del muó, d’acord amb el model estàndard, seria de 2,00233183620(86), mentre que els resultats experimentals agregats (Brookhaven, Fermilab, etc.) indicarien un factor g de 2,00233184122(82).

En els propers anys hi ha planificats altres experiments que contribuiran a la determinació del factor g del muó, com l’experiment E34 de J-PARC, que mesurarà el moment de dipol elèctric del muó.

Existeixen, a més, altres discrepàncies experimentals, com la ruptura de la universalitat de leptons en desintegracions de bellesa de quarks, en el que la discrepància valorada per l’LHCb seria de 3,1 sigmes.

Lligams:

- Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 0.46 ppm. B. Abi et al. (Muon g−2 Collaboration). Phys. Rev. Lett. 126 141801 (2021).

- Magnetic-field measurement and analysis for the Muon g−2 Experiment at Fermilab. T. Albahri et al. (The Muon g-2 Collaboration). Phys. Rev. A 103 042208 (2021).

- Measurement of the anomalous precession frequency of the muon in the Fermilab Muon g−2 Experiment. T. Albahri et al. (Muon g-2 Collaboration). Phys. Rev. D 103 072002 (2021).

- Muon’s Escalating Challenge to the Standard Model. Priscilla Cushman. Physics 14 54.

- First results from Fermilab’s Muon g-2 experiment strengthen evidence of new physics, comunicat de premsa de Fermilab.

- Pàgina de l’Experiment Muon g-2 a la web de Fermilab.

Pere Aragonès perd el segon debat d’investidura, i Laura Borràs iniciarà un nou torn de converses amb els grups polítics

Arran del debat d’investidura del passat divendres 26 s’iniciava el compte de dos mesos que té la XIII Legislatura per investir un President de la Generalitat si vol evitar una dissolució automàtica del Parlament de Catalunya, i la convocatòria de noves eleccions.

La primera oportunitat per evitar aquesta dissolució automàtica era el segon ple d’investidura, en el qual el candidat Pere Aragonès només requeria una majoria simple (que ja no havia assolit divendres). Sense que hagin prosperat les negociacions entre el partit d’Aragonès, ERC, i Junts per Catalunya, res no feia presagiar que Aragonès aconseguís aquesta majoria. Així doncs, com és habitual, el segon debat esdevenia un mer tràmit, i això s’ha expressat en una major brevetat respecte del primer. A la intervenció del candidat, s’han seguit sense interrupció la intervenció dels grups i subgrups parlamentaris, la resposta conjunta del candidat i la rèplica dels grups parlamentaris.

Tot el peix era venut, i en la votació s’ha repetit el resultat del primer debat: 42 vots a favor (33 d’ERC i 9 de la CUP), 61 vots en contra (PSC-Units, Vox, ECP, Cs i PP) i 32 abstencions (JxCat).

La presidenta del Parlament, Laura Borràs, ha anunciat que s’iniciarà una nova ronda de consultes amb els representants dels grups polítics, per fer una nova proposta de candidat a la presidència de la Generalitat. Aquesta proposta podria ser, de nou, Pere Aragonès, o qualsevol altre dels 135 diputats. A més d’Aragonès, Salvador Illa ha mostrat repetidament la voluntat de ser candidat a la Presidència de la Generalitat, com a cap de la llista més votada en les eleccions del 14-F.

Els grups d’edat en els rebrots de covid-19: la rellevància d’intervencions no-farmacèutiques entre els adults joves

Epidemiologia: Després d’arribar a un pic de casos actius de covid-19 a final de gener, a començament de març tornava pujar el nombre. Això és un reflex de les pujades i baixades que s’experimenten a les diferents regions del planeta. Ja les vam veure durant el 2020, amb pics tardorals, hivernals, primaverals i estivals. A què obeeixen les pujades o onades epidèmiques de covid-19? Mélodie Monod, Alexandra Blenkinsop, Xi Xiaoyue, Daniel Hebert, Sivan Bershan i Simon Tietze, juntament amb altres membres del Imperial College COVID-19 Response Team, ofereixen una resposta en forma d’un article a la revista Science aparegut la setmana passada. Monod et al. han creat una matriu de contactes infecciosos basada en dades recollides a Europa i a Xina, i l’apliquen als Estats Units. Al principi de la pandèmia, abans de l’adopció d’intervencions no-farmacèutiques, els contagis s’havien concentrat entre persones de la mateixa edat, amb també un nombre de contagis entre infants i els llurs pares, i entre gent gran i adults de mitjana edat. El rebrot iniciat als Estats Units a mitjan agost, en el context de mesures massives de prevenció, fou mediat per un patró de contactes diferent, força centrat entre joves adults (de 20 a 49 anys), i només en segon terme la reobertura presencial de les escoles hi hauria tingut un paper. Fou més aviat la represa laboral la que promogué el rebrot de final d’estiu. Monod et al. basen les seves conclusions en dades detallades de telefonia mòbil de més de 10 milions d’individus dels Estats Units. A data de 29 d’octubre del 2020, als Estats Units els únics grups d’edat que havien mostrat nombres de reproducció consistentment superiors a 1 era els joves adults de 20 a 34 anys, i els adults de 35 a 49. Aquesta transmissió s’associaria a l’augment de la mobilitat durant l’estiu. Abans de l’inici de l’escola, el 75% de les infeccions per SARS-CoV-2 s’originaven d’adults de 20 a 49 anys, i d’aquest grup els més joves (20-34 anys) mostraven una major heterogeneïtat geogràfica. Amb l’obertura de les escoles hi hagué un desplaçament relativament modest cap a contagis entre més joves, però fins i tot llavors tan sols el 5% de les transmissions eren atribuïbles a infants de 0-9 anys, i un 10% a joves de 10-19 anys. L’obertura de les escoles, de tota manera, s’associaria a un augment del 26% en la transmissió de SARS-CoV-2, degut a que les infeccions en infants i adolescents passaven després als pares, que les difonien de manera efectiva. Monod et al. conclouen que la vaccinació massiva d’adults entre 20 i 49 anys seria una mesura essencial per controlar la pandèmia de covid-19, encara que això podria ser insuficient si els vaccins no tenen prou potència com per blocar la transmissió del virus, o si emergeixen noves variants de SARS-CoV-2 que siguin més transmissibles.

Model per a l’estimació de la contribució de cada grup d’edat al rebrot de covid-19 als Estats Units que arrencà a mitjan d’agost del 2020. En octubre del 2020, el 65% de les infeccions de SARS-CoV-2 s’originaven d’individus de 20 a 49 anys.

Les onades de covid-19

El mes de març del 2020, es declarava la covid-19 com a pandèmia. En els diferents països més afectats s’implementaven intervencions no-farmacèutiques a gran escala. “Hem vençut al virus”, deia setmanes després el president del Govern d’Espanya, Pedro Sánchez. Malgrat que durant els mesos d’abril i de maig, la transmissió del virus queia globalment, el cert és que a partir de mitjan mes de juny la incidència diària de casos tornà a pujar tant a Europa com als Estats Units. Començava la “segona onada”.

En aquesta “segona onada”, als Estats Units, hom posà de manifest que el grup d’edat de 20 a 29 anys era el que experimentava un creixement més fort de casos. Però es fa de mal comparar la “segona onada” amb la “primera onada”. La intensitat diagnòstica de la segona onada era més elevada, i segurament molts casos asimptomàtics de persones joves van passar sense registrar durant la “primera onada”.

En la segona onada hom també tenia ja molt més clar que la dispersió del SARS-CoV-2 es fa principalment a través d’un contacte estret persona a persona. La natura d’aquests contactes havia canviat arran de les mesures de prevenció adoptades per les autoritats o assumides espontàniament per la ciutadania. Ja en el mes d’abril, el Berkeley Interpersonal Contact Study, havia remarcat que el nombre de contactes diaris del nord-americà mitjà havia caigut a 4 o menys de 4. A la Xina, on les mesures de distanciament social havien començat en el mes de gener, els infants i joves en edat escolar pràcticament no tenien contacte entre ells, i també havien reduït la intensitat de contacte amb persones més grans.

Les dades de telefonia mòbil com a indicadors de mobilitat

Monod et al. han compilat una sèrie de dades agregades de mobilitat a nivell d’Estats Units a través dels mòbils de 10 milions individus, gràcies a la tecnologia de localització de Foursquare, Pilgrim. Pilgrim calcula l’hora i durada de visites d’usuaris a botigues, parcs, universitats, etc. Les dades es poden desagregar per l’edat de l’usuari. Així doncs, se separen en els grups d’edat de 18-24, 25-34, 45-54, 55-64 i majors de 65 anys. Geogràficament es consideren 38 estats i 2 àrees metropolitanes (el Districte de Colúmbia i la Ciutat de Nova York) dels Estats Units. Com a línia de base utilitzen el període de 3-9 de febrer del 2020.

Caiguda i recuperació de la mobilitat arran de la declaració de la covid-19 com a pandèmia als Estats Units. La mobilitat de joves de 18-24 anys fou la que caigué més fortament en el mes de març. A data de 28 d’octubre del 2020, la recuperació de la mobilitat entre adults menors de 35 anys no era pas superior a la dels majors de 35.

Un model bayesià per a reconstruir els patrons de contacte humà i de transmissió de SARS-CoV-2

Abans de la pandèmia, la intensitat de contacte entre infants i adolescents en edat escolar era inferior en els caps de setmana, quan alhora la intensitat de contacte intergeneracional era superior. Quan el mes d’agost del 2020, reobriren les escoles hi hagué un canvi en els contactes experimentats pels infants i adolescents en edat escolar.

En la darrera setmana d’octubre del 2020, el nombre de reproducció estimat de la infecció per SARS-CoV-2 era d’1,39 entre els individus de 35 a 49 anys. Aquest nombre era superior al dels individus entre 20 i 34 anys (1,29). Els altres grups d’edat (de 10 a 19, i de 50 a 64) tenien un nombre de reproducció proper a 1.

Aquesta distribució per grups d’edat dels nombres de reproducció s’havia anat mantenint durant la segona onada. Cal pensar, que els adults de 20 a 49 anys són els que tenen més contacte amb altres adults majors de 20 anys. Alhora, els menors de 20 anys, com indiquen les dades epidemiològiques, són menys susceptibles d’infecció per SARS-CoV-2. Des de l’abril del 2020, la mobilitat dels adults havia anat en augment.

En estats com Arizona, Florida o Texas, s’observa una transmissió sostinguda a partir de joves adults (20-34 anys) entre maig i juny. En canvi, en estats com Colorado, Illinois o Wisconsin, aquesta transmissió sostinguda apareix a partit del mes d’agost.

Grups d’edat i transmissió del SARS-CoV-2

Fins a mitjan agost, el 41% de les transmissions de SARS-CoV-2 eren atribuïble al grup d’edat de 35 a 49 anys, el 35% al de 20-34 anys, el 15% al de 50-64, el 4% al de 10-19, el 2,5% al de 65-79 anys, el 2,1% al de 0-9, i el 0,3% al de majors de 80 anys.

Entre agost i octubre del 2020, s’aixecaren els tancaments d’escola a gairebé totes les localitats dels Estats Units incloses en aquest estudi. De tota manera, el nombre reproductiu entre els infants de 0-9 anys es mantingué per sota d’1 (0,52 de mitjana), així com el d’adolescents de 10-19 anys (0,73 de mitjana). Les infeccions atribuïbles a aquests grups d’edat augmentaren, però d’una forma més modesta si ho comparem amb l’impacte que l’inici del curs escolar té sobre els casos de grip. L’efecte de l’obertura de les escoles (augment del 25,7% de la incidència de covid-19) fou mediat no tant pels alumnes sinó pels seus pares.

La vaccinació massiva dels adults de 20-49 anys, si els vaccins són capaços de blocar la transmissió, podria ser, doncs, cabdal per controlar la covid-19.

Lligams:

- Age groups that sustain resurging COVID-19 epidemics in the United States. Mélodie Monod, Alexandra Blenkinsop, Xiaoyue Xi, Daniel Hebert, Sivan Bershan, Simon Tietze, Marc Baguelin, Valerie C. Bradley, Yu Chen, Helen Coupland, Sarah Filippi, Jonathan Ish-Horowicz, Martin McManus, Thomas Mellan, Axel Gandy, Michael Hutchinson, H. Juliette T. Unwin, Sabine L. van Elsland, Michaela A. C. Vollmer, Sebastian Weber, Harrison Zhu, Anne Bezancon, Neil M. Ferguson, Swapnil Mishra, Seth Flaxman, Samir Bhatt, Oliver Ratmann, on behalf of the Imperial College COVID-19 Response Team.

La singularitat genètica basca a la llum de 629.000 variants

Genètica humana: André Flores-Bello i David Comas, del Departament de Ciències de la Salut i de la Vida i de l’Institut de Biologia Evolutiva de la Universitat Pompeu Fabra, han impulsat una recerca sobre l’estructura genètica de la població basca, que apareix en forma d’article a Current Biology. Certament, en les darreres dècades, el poble basc, les poblacions del Pirineu Occidental i les de la regió del Golf Biscaia en general, han estat objecte d’una intensa recerca en la que s’han fet servir successivament les eines que la biologia molecular prestava a l’efecte. Aquestes dades eren lligades a elements culturals i lingüístics. No debades, el basc o euskara és l’única llengua no-indo-europea supervivent a l’Europa Occidental. Si fa unes dècades aquest isolament s’associava a particularitats de trets mendelians com el grup sanguini Rh, Flores-Bello et al. han pogut recórrer ara a un total de 629.000 variants escampades per tot el genoma. Amb elles han analitzat 1970 mostres modernes i antigues, entre les que hi han afegit 190 de noves de 18 localitats de l’àrea basca. Combinant freqüència al·lèlica i mètodes d’haplotip, cobreixen amb aquesta informació tota la regió Franco-Cantàbrica. Els resultats indiquen una clara diferenciació dels bascos de les poblacions del voltant, en la qual les poblacions no-bascòfones de la Regió Franco-Cantàbrica ocuparien una posició intermèdia. Alhora, hi ha una forta heterogeneïtat genètica entre els bascos, que presenta una correlació significativa amb la geografia. Quin és l’origen de la diferenciació basca? Segons Flores-Bello et al. no es deuria a un origen extern a la de la resta de poblacions de la Península Ibèrica i de l’Europa sud-occidental en general, sinó que arrencaria a partir de l’Edat del Ferro. L’àrea basca presentaria trets de continuïtat gràcies a períodes de relatiu d’aïllament. Pels autors de l’estudi, entre ells Jasone Salaberria i Bernard Oyharçabal del Centre de Recerca sobre la Llengua i els Textos Bascos, de Baiona, la barrera lingüística hauria reforçat la barrera geogràfica.

El Bidasoa separa Guipúscoa de Lapurdi, els dos herrialdes centrals del País Basc

Els bascos i la regió franco-cantàbrica

Aquesta recerca fou dissenyada i realitzada per André Flores-Bello i David Comas. Frédéric Bauduer (del Laboratoire PACEA), Jasone Salaberria i Bernard Oyharçabal (del Centre de Recherche sur la Langue et les Textes Basques, del CNRS) recolliren i aportaren les dades biològiques i etno-lingüístiques. Flores-Bello processà i analitzà les dades. Flores-Bello, Francesc Calafell (de l’Institut de Biologia Evolutiva del CSIC i de la UPF), Jaume Bertranpetit (IBE), Lluis Quintana-Murci (de la Unitat de Genètica Evolutiva Humana de l’Institut Pasteur, de Paris) i Comas contribuïren a la interpretació de resultats. Flores-Bello i Comas redactaren l’article. Com a autor corresponsal, Comas trameté l’article a Current Biology el 23 de desembre del 2020. Després d’una revisió, tramesa el 22 de febrer, l’article fou acceptat el 2 de març, i publicat el dia 25.

Els autors tenen paraules d’agraïment per a tots els voluntaris que acceptaren de participar en l’estudi. La recerca fou finançada amb un projecte del Ministeri espanyol de Ciència, Innovació i Universitat, i de l’Agència Estatal d’Investigació. Flores-Bello té el suport d’una beca de la Generalitat de Catalunya. El mostreig es realitzà en el marc del projecte HIPVAL (d’història de les poblacions i variació lingüística dels Pirineus de l’Oest), finançat pel Consell Regional d’Aquitània, el Consell General dels Pirineus Atlàntics, el Consell d’Electes del País Basc, el CNRS, l’OHLL i l’Association Sang 64. Els autors esmenten especialment la col·laboració d’Estibaliz Montoya, David Basterot, Tristan Carrère, Mònica Vallés i Stéphanie Plaza en l’aplegament de mostres.

Sota la denominació de “regió franco-cantàbrica” hom aplega les terres creuades per la part occidental del Pirineu i la part oriental de la Serralada Cantàbrica. L’adjectiu “franco-cantàbric” s’ha aplicat especialment a un estil de pintura rupestre. “L’art franco-cantàbric” es desenvolupà un el darrer màxim glacial, entre fa 26.000 i 19.000 anys, quan la regió era una de les més densament poblades d’Europa. En el centre de la regió trobem els sis territoris, Bizkaia, Araba, Gipuzkoa, Nafarroa, Zuberoa i Lapurdi, que constitueixen Euskal Herria o el País Basc. El tret d’entrada més visible de la particularitat basca és l’euskara, amb cinc variants principals, el biscaí, el guipuscoà, l’alt-navarrès, el labortà i el suletí. L’euskara no és pas una llengua indo-europea, i de fet constitueix un isolat sense cap relació estreta amb cap llengua coneguda. En els darrers segles, l’àrea de llengua basca ha reculat davant l’avenç de les llengües romàniques. La revitalització de la llengua basca ha depès en bona mesura, a partir dels anys 1980, del desenvolupament d’una forma unificada (batua).

L’àrea basca i peribasca

En el 1945, Miguel Ángel Etcheverry posà de manifest l’alta freqüència del grup sanguini Rh negatiu entre la població d’origen basca. Els grups sanguinis eren, llavors, entre els poquíssims caràcters d’herència mendeliana coneguts entre humans. Amb els anys s’identificaren altres marcadors genètics, i hom pogué constatar una diferenciació considerable dels bascos respecte de la resta de poblacions europees. L’antropologia basca, que hi havia aplegat des de final del segle XIX, una considerable informació lingüística, arqueològica i cultural, ho interpretà en el sentit que la població basca era descendent d’una població antiga que havia romàs isolada a la regió.

Amb l’addició de nous marcadors genètics es feren nous estudis. Mentre alguns confirmaven la diferenciació basca, d’altres la difuminaven en un context europeu força homogeni. Estudis basats en marcadors matrilinials (genoma mitocondrial) o patrilinials (cromosoma Y) semblaven suggerir que els bascos representarien grups europeus pre-neolítics que, refugiats a la regió franco-cantàbrica durant el darrer màxim glacial, resistiren relativament isolats les aportacions ulteriors. D’altres estudis, contràriament, indicaven que la regió franco-cantàbrica no havia estat particularment aliena a les migracions neolítiques. Això convidà a traslladar l’isolament basc de l’època neolítica a una època post-neolítica: la regió franco-cantàbrica no hauria rebut les aportacions associades a l’expansió romana (a partir del segle II a.C.) o a l’expansió sarraïna (a partir del segle VIII d.C.).

En paral·lel, estudis genètics també remarcaven l’heterogeneïtat interna dels bascos. Si la singularitat havia estat associada a la distintivitat de la llengua basca, l’heterogeneïtat interna s’associava a la distintivitat de les diferents llengües basques.

Flores-Bello et al. consideren que un estudi basat en un gran nombre de marcadors genètics, representatiu de tot el genoma, pot superar els biaixos associats als estudis genètics clàssics. També és rellevant comptar amb una sèrie de mostres que siguin representatives de tota la regió basca i de les regions peri-basques, i que la informació genètica resultant siguin interpretada en coordinació amb la informació etno-lingüística (la qual, alhora, ha d’haver informat la selecció de mostres).

La diferenciació basca en el context euromediterrani

Flores-Bello et al. utilitzen una base de dades de l’Euràsia Occidental i de l’Àfrica Septentrional per fer-hi una anàlisi de components principals. Les mostres basques, en aquesta anàlisi, cauen en l’extrem oposat a les mostres de l’Àfrica del Nord, en la perifèria de les mostres d’Europa:

Els grups peri-bascos, gascons i espanyols, ocupen posicions intermèdies entre els bascos i el gros dels europeus. Entre els bascos es detecten dos components, un de principal present també a les mostres europees i de menor freqüència a la regió mediterrània asiàtica i africana, i un de menor que troba a alta freqüència a l’Europa Central i Oriental.

Amb les anàlisis basades en haplotip del programari fineSTRUCTURE és possible identificar l’estructura d’aquesta diferenciació. Els grups bascos cauen dins de la branca europea com a grup diferenciat. Els grups peri-bascos formen una altra branca específica, excepte els càntabres que cauen en un grup amb altres mostres espanyoles. Amb el programari GLOBETROTTER és possible identificar entre els grups peri-bascos esdeveniments de barreja datables entre els segles XI i XVI.

L’anàlisi d’homozigositat indica que els bascos presenten en termes de nombre (NROH) i de longitud (SROH) uns valors més elevats fins i tot que els sards (una altra població europea diferenciada). Aquesta homozigositat és comuna entre els grups aïllats, i s’associa també amb una mida de població efectiva baixa i estable. En els grups externs als bascos, aquesta mida efectiva experimenta una forta pujada fa unes 1000 generacions.

Processos demogràfics posteriors a l’Edat del Ferro expliquen la particularita genètica basca

Amb la inclusió de mostres antigues, Flores-Bello et al. poden afinar en la cronologia dels processos que han conduït a la singularitat genètica basca. Així, l’anàlisi de components principals de mostres antigues situa als bascos a prop de caçadors-recol·lectors pre-neolítics i d’agricultors europeus neolítics, així com també de pastors d’estepa post-neolítics. Bascos i peri-bascos, però, es trobarien entre els grups amb menys proporció de components neolítics procedents d’Orient Mitjà, encara que sí tindrien una proporció notable d’aportació neolítica anatòlia-europea. Tot plegat, condueix a Flores-Bello et al. a descartar que la singularitat genètica basca derivi de l’època paleolítica o del neolític primer.

Així doncs, la singularitat caldria trobar-la en processos demogràfics posteriors a l’Edat del Ferro, particularment en els períodes romà i islàmic. Les mostres antigues de l’Edat del Ferro de la Península Ibèrica, anteriors a l’arribada dels romans, explicarien força les dades que hom troba entre els bascos en l’actualitat. La petjada genètica romana a Hispània augmenta com més ens allunyem de la regió franco-cantàbrica.

Influència ancestral relacionada amb l’edat del ferro, la conquesta romana i la conquesta nord-africana sobre la Península Ibèrica i àrees adjacents

L’heterogeneïtat interna basca

Flores-Bello et al. comparen les poblacions basca i catalana pel que fa a l’estructuració genètica interna. En els catalans no hi troben cap estructura geogràfica comparable a la que hom troba entre els bascos i els peri-bascos. Així doncs, pot diferenciar-se entre els grups franco-cantàbrics quatre components ancestrals: 1) un d’extern; 2) un de relacionat amb els bascos orientals; 3) un de relacionat amb els bascos centrals (guipuscoans) i 4) un de relacionat amb els bascos occidentals (biscaïns).

Genètica i llengua

La distintivitat genètica basca seria el resultat d’un isolament genètic en la història recent (els darrers dos o tres mil·lennis). Els grups peri-bascos actuarien de zona intermèdia en aquest isolament, i sí haurien rebut aportacions externes considerables des de l’època medieval. Així doncs, els bascos no tindrien un origen diferent al de la resta de poblacions peninsulars, sinó que no haurien rebut amb tanta intensitat els fluxos genètics ulteriors a l’Edat del Ferro.

Les dades arqueològiques i històriques semblen assenyalar en la mateixa direcció. Per bé que la regió franco-cantàbrica fou incorporada a l’Imperi Romà, l’impacte sobre les terres basques es limità sobretot a les zones meridionals.

Flores-Bello et al. consideren que l’euskara hauria estat un dels principals factors per impedir fluxos genètics elevats després de l’Edat del Ferro. Això seria especialment cert arran de la romanització de la major part d’Hispània.

Dins de les regions basques, l’occidental seria la que hauria rebut un flux gènic més considerable, associat també amb un major retrocés de la llengua basca.

Lligams:

- Genetic origins, singularity, and heterogeneity of Basques. André Flores-Bello, Frédéric Bauduer, Jasone Salaberria, Bernard Oyharçabal, Francesc Calafell, Jaume Bertranpetit, Lluis Quintana-Murci, David Comas. Current Biology (2021).

Fluctuacions angulars en el camp galàctic de desplaçament al vermell com a observable cosmològic

Cosmologia: En una lletra a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Carlos Hernández-Monteagudo, Jonás Chaves-Montero i Raúl E. Angulo proposen l’ús de fluctuacions angulars en el camp de desplaçament al vermell de l’espectre de galàxies com a font d’informació cosmològica del nostre univers. Es tracta d’utilitzar δz(n̂), que consisteix en les estatístiques de mapes del cel de projeccions de desplaçaments al vermell sota una finestra gaussiana σ_z centrada en un desplaçament al vermell z_obs i ponderada pel camp de densitat galàctica. Els tres autors computen l’espectre de potència angular del camp δz(n̂) en simulacions numèriques i en teoria de pertorbació lineal, i conclouen que el camp és sensible a la densitat subjacents i als camps de velocitat peculiar. Com que per a finestres estretes (σ_z < 0,3) no hi ha pràcticament correlació amb el camp de densitat angular galàctica projectada, i no es veu afectat pels errors sistemàtics del nombre observat de galàxies que hi tenen un desplaçament al vermell independent, conclouen que δz(n̂) és una mesura tomogràfica simple i robusta de la densitat i dels camps de velocitat còsmics. Complementada amb l’agregació angular, aquesta observable ajudaria a completar els projectes actuals d’exploració dels desplaçament al vermell de les galàxies del nostre univers.

Sensibilitat del contrast de densitat galàctica bidimensional (línia negra) i de les fluctuacions angulars de desplaçament al vermell (línia vermella).

El desplaçament al vermell de l’espectre electromagnètic d’objectes còsmics

Carlos Hernández-Monteagudo és membre del Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA), unitat associada al CSIC amb seu a Teruel, així com del Instituto de Astrofísica de Canarias, amb seu a La Laguna (Tenerife), i al Departament d’Astrofísica de la Universidad de La Laguna.

Jonás Chaves-Montero és membre de la HEP Division de l’Argonne National Laboratory, amb seu a Lemont (Illinois).

Raúl Angulo és membre de Centre de Física Internacional de Donostia (DIPC) i l’Ikerbasque.

En el decurs d’aquesta recerca discutiren amb Giovanni Aricò, Guillaume Hurier, Eiichiro Komatsu i Jordi Miralda Escudé. Comptaren amb el finançament del Ministeri espanyol de Ciència, Innovació i Universitats (AYA2015-66211-C2-2 i PGC2018-097585-B-C21), i del projecte Marie CurieCIG9-GA-2011-294183, així com de l’European Research Council (ERC-StG/716151 d’Angulo). Utilitzaren el sistema de computació científica d’alta capacitat del CEFCA, i el programari healpix. Hernández-Monteagudo trameté l’article el 10 d’agost del 2020. Després d’una revisió enviada el 28 de setembre, l’article fou acceptat l’endemà, i publicat el passat 25 de març per tal de poder entrar al número de maig de “Monthly Notices”.

L’espectre electromagnètic dels objectes còsmics, com de qualsevol objecte, es caracteritza per unes línies espectrals (d’emissió o d’absorció), que depenen dels components que l’integren. Les velocitats radials dels objectes, és a dir la velocitat amb la qual s’acosten o s’allunyen de l’observador, comporten, per l’efecte Doppler, un desplaçament. En objectes que s’hi acosten, el desplaçament de les línies espectrals es realitza cap a la banda de l’espectre més energètic (de menor longitud d’ona) i, si ens fixem únicament en la part visible de l’espectre, hom pot parlar d’un “desplaçament al blau”. En objectes que s’hi allunyen, en canvi, el desplaçament de les línies espectrals es fa cap a la banda menys energètic (de major longitud d’ona), o sigui, en correspondència, hi ha un “desplaçament al vermell”.

Fa uns cent anys, Edwin Hubble trobà que les galàxies o nebulae, per norma general, presenten un desplaçament al vermell de línies de l’espectre electromagnètic. Vers el 1929, Hubble remarcà que el desplaçament al vermell de cada galàxia es correlacionava amb la seva distància (determinada a través de la magnitud relativa d’estels variables cefeids). Dit d’una altra manera, com més lluny de nosaltres és una galàxia, major és la velocitat amb la qual s’allunya de nosaltres. L’univers s’expandeix.

L’observació de Hubble havia anat en paral·lel amb el desenvolupament de models cosmològics dinàmics que partien de la teoria de la relativitat general d’Albert Einstein (1917). El 1922, Alexander Friedmann havia presentat un d’aquests models cosmològics, i Georges Lemaître, en el 1927, havia suggerit un univers en expansió.

Amb el “flux de Hubble”, Lemaître disposava d’un observable cosmològic, i el 1931, deduïa que l’origen de l’univers havia estat un estadi inicial de màxima densitat i màxima temperatura. Per als astrònoms, el “desplaçament al vermell” podia servir per fer una estimació de la distància a la qual es trobava una galàxia.

En aquesta visió, el desplaçament al vermell dels espectres d’objectes extragalàctics és una expressió de l’expansió de l’univers. El 1987, Nick Kaiser es fixà en les distorsions en el desplaçament al vermell que s’apartaven d’aquesta expansió. Aquestes distorsions (RSD, en l’acrònim anglès) obeirien a moviments peculiars de galàxies, motivats per l’existència de camps gravitatoris locals especialment potents. El 2001, John Peacock emprà mesures de RSD com a observable cosmològic, és a dir com una font d’informació sobre el contingut i distribució de matèria gravitatòria en l’univers i, complementàriament, sobre la pròpia gravitació universal.

L’observable cosmològic que fomentà l’acceptació del “Big Bang” de Lemaître fou la radiació còsmica de microones (CMB en l’acrònim anglès). La combinació de RSD i CMB, des de la primera dècada del segle XXI, ha estat explotada per mesurar els fluxos materials a gran escala.

A banda de l’univers en expansió, la teoria general de la relativitat té altres conseqüències, com ara l’impacte dels camps gravitatoris tant de la font d’emissió electromagnètic com del receptor. En el 1967, fou enunciat el que ara és coneix com a efecte integrat Sachs-Wolfe (ISW en l’acrònim anglès). Durant la passada dècada, hom començà a aprofitar els desplaçaments al vermell de galàxies per mesurar els “pous gravitatoris” de cúmuls galàctics.

Aquestes línies de recerca depenen de l’obtenció de dades massives del desplaçament al vermell de galàxies a través de fotometria d’espectres i de multibandes. Si el CMB és estudiat com un camp, Hernández-Monteagudo et al. proposen fer el mateix amb el desplaçament al vermell. Les anisotropies en el desplaçament al vermell de les galàxies ofereixen informació cosmològica sobre l’evolució, la gravitació i l’estructura a gran escala de l’univers.

Considerar les fluctuacions angulars de desplaçament al vermell d’acord amb la densitat de galàxies

Hernández-Monteagudo et al. consideren les fluctuacions o anisotropies del camp de desplaçament al vermell ponderades per la densitat galàctica. Per a cada punt, es registra un desplaçament al vermell (z_obs), i s’obre una finestra gaussiana: hom agrega les diferències entre la z_obs) i la z_j de cadascuna de les galàxies que hi entren; i la ponderació es fa per la densitat de galàxies existents en la finestra.

Si hom abstrau el desplaçament al vermell induït pel flux de Hubble, que obeeix a la distància comovent r de cada galàxia, hom pot deduir la velocitat pròpia peculiar de cada galàxia, és a dir el seu desplaçament al blau (si s’acosta a nosaltres) o el desplaçament al vermell (si s’hi allunya).

El nombre de galàxies de la finestra, a diferents distàncies (estimades pel desplaçament al vermell fent correcció de les velocitats peculiars), informa alhora de la densitat de matèria total.

En aquestes estimacions, hom assum un univers isotròpic i pla. En futurs treballs, Hernández-Monteagudo et al. tenen la intenció de fer-hi correccions relativístiques sobre la descripció newtoniana que hi apliquen.

La comparació amb els resultats de simulacions cosmològiques

Hernández-Monteagudo et al. comparen les llurs expressions analítiques amb els resultats de simulacions cosmològiques d’acceleració lagrangiana comovent. L’acord és bo, per bé que a escala petita s’evidencien efectes no-lineals.

El camp δz(n̂) és sensible a velocitats peculiars i al creixement d’estructura. Com a σ_z seleccionen 0,01, i com a k_max 0,15 hMpc^-1. Per a cada coordenada del cel i cada desplaçament al vermell, δz(n̂) ofereix un valor. Hernández-Monteagudo et al. presenten prediccions de primer ordre en la teoria de pertorbació lineal (LPT en l’escenari ΛCDM, però també hi cabrien eventualment correccions de LPT d’ordre superior que incloguessin efectes relativístics o modificacions de la teoria de la gravetat.

Es pot emprar δz(n̂) per obtindre paràmetres cosmològics a partir de les observacions de BOSS de galàxies vermelles lluminoses i quàsars, o de les observacions espectrofotomètriques de J-PAS. L’aplicació del camp δz(n̂) sobre els mapes de CMB permetria l’estudi de l’efecte Sunyaev-Zeldovich cinètic per a qualsevol z. Així doncs, el camp δz(n̂) oferiria una visió directa de la distribució d’inhomogeneïtats de matèria per a qualsevol època cosmològica. Com que no es requereix una conversió de z observada a distància, també s’hi podrien detectar desviacions del model cosmològic estàndard.

Lligams:

- Density weighted angular redshift fluctuations: a new cosmological observable. Carlos Hernández-Monteagudo, Jonás Chaves-Montero, Raúl E Angulo. Monthly Notices of the Royal Astronomical Societty: Letters 503 L56-L61 (2021).

Pere Aragonès, primer debat d’investidura: 42 vots a favor i 61 vots en contra

Arran de la proposta de Laura Borràs (Junts), Presidenta del Parlament, de presentar al Ple la candidatura de Pere Aragonès (ERC) avui se celebra el debat del programa i votació d’investidura corresponent.

Després de la intervenció del candidat Pere Aragonès, han seguit els torns de Salvador Illa (Grup Parlamentari Socialistes i Units per Avançar), Albert Batet (GP de Junts per Catalunya), Ignacio Garriga (GP de Vox), Dolors Sabater i Laia Estrada (GP de la Candidatura d’Unitat Popular-Un nou cicle per Guanyar), Jéssica Albiach (GP d’En Comú Podem), Carlos Carrizosa (GP de Ciutadans), Alejandro Fernández (PP) i Marta Vilalta (ERC).

En el decurs del debat, Junts per Catalunya, que ha anunciat l’abstenció, ha demanat a Pere Aragonès que no faci ús del segon debat previst a 48 hores, i que s’assegui a negociar un govern de coalició entre ERC i Junts.

El resultat de la votació final ha estat clar. Pere Aragonès ha rebut tan sols 42 vots a favor (els 33 d’ERC i els 9 de la CUP), mentre que 61 diputats hi han votat en contra (PSC-Units, Vox, ECP, Cs i PP). Hi ha hagut 32 abstencions (JxCat).

En aquest debat, Aragonès necessitava 68 vots, i s’ha quedat a 26 d’aconseguir-ho. Ni tan sols ha assolit la majoria simple, que és la que requerirà en el segon debat d’investidura. Aquest segon debat se substanciarà en el Ple de divendres 30, a partir de les 10h.

Pere Aragonès, candidat a la presidència de la Generalitat de Catalunya

Després de reunir-se amb Alejandro Fernández (del Partit Popular de Catalunya, el dimarts 23 a les 12h), amb Carlos Carrizosa (de Ciutadans, el dimarts a les 12h30), amb Jéssica Albiach (d’En Comú Podem, el dimarts a les 13h), amb Dolors Sabater (de la Candidatura d’Unitat Popular, el dimarts a les 16h), amb Ignacio Garriga (de Vox, avui a les 8h30), amb Albert Batet i Gemma Geis (de Junts per Catalunya, avui a les 10h30), amb Josep Maria Jové i Marta Vilalta (de l’Esquerra Republicana de Catalunya, avui a les 11h) i amb Salvador Illa (del Partit dels Socialistes de Catalunya, avui a les 13h30), la presidenta del Parlament de Catalunya, Laura Borràs ha comunicat a dos quarts de tres de la tarda la decisió de proposar al Ple la candidatura de Pere Aragonès, líder d’ERC, com a futur president de la Generalitat de Catalunya. Aragonès, vicepresident en l’anterior legislatura, exerceix des del cessament de Quim Torra, les funcions de president de la Generalitat.

El Ple d’investidura tindrà lloc aquest divendres. Aragonès té el suport segur d’ERC. Quant a la CUP, s’hi ha arribat a un acord d’investidura que espera la ratificació del representants de la militància. Pel que fa a Junts no s’ha tancat un acord, i podrien optar els seus diputats per abstindre’s el proper divendres. La resta de formacions polítiques votaran probablement no a la investidura d’Aragonès. En aquest sentit, el PSC insisteix en la candidatura de Salvador Illa, i Comuns no vol que Junts sigui al govern d’Aragonès. Vox, Cs i PP han dit que no donaran suport ni a la investidura d’Aragonès ni a la d’Illa. Així doncs, la investidura d’Aragonès requereix del suport de Junts i CUP per tirar endavant.