Una tesis del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UVEG), ha sido una de las tres seleccionadas por la División Nuclear de la European Physical Society para recibir los primeros premios a tesis doctorales en el área de física nuclear y teórica que otorga esta institución, que agrupa a sociedades científicas y centros europeos de investigación en Física. La tesis fue presentada por Jorge Martín Camalich bajo la dirección del profesor de Física Teórica de la Universitat de València Manuel Vicente, e introduce innovaciones en las teorías que explican las interacciones entre los componentes de las partículas que forman los núcleos del átomo.
Es la primera vez que la División Nuclear de la European Physical Society (EPS) otorga estos reconocimientos para tesis doctorales presentadas en sus países miembros en las áreas de física nuclear, física teórica o aplicaciones de la física nuclear durante los años 2009, 2010 y 2011. En esta primera edición se han concedido tres reconocimientos a otras tantas tesis, entre las que se encuentra la realizada por Jorge Martín Camalich bajo la dirección de Manuel Vicente en el IFIC. Los premios se entregarán en la segunda reunión que la División Nuclear de la EPS celebrará en Bucarest (Rumanía), en septiembre de 2012.
Bajo el título “Properties of the lowest-lying baryons in chiral perturbation theory”, la tesis de Jorge Martín Camalich introduce innovaciones en las teorías que tratan de explicar las propiedades de los protones y neutrones (que componen el núcleo del átomo) a partir de las interacciones de sus componentes fundamentales, los quarks y gluones. “Uno de los grandes retos de la física moderna”, explica Jorge Martín Camalich desde la Universidad de Sussex (Inglaterra) donde continúa su investigación con un contrato post-doctoral, “es establecer una conexión sistemática entre estos dos niveles de descripción fundamental”, es decir, en las interacciones entre protones y neutrones y entre los quarks y gluones que los forman.
Entender la estructura del núcleo del átomo
Su tesis analiza esta conexión usando las llamadas "teorías efectivas", centrándose en la descripción de fenómenos físicos que están siendo estudiados en laboratorios internacionales como el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), GSI (Alemania) o J-PARC (Japón). “Las leyes de interacción nuclear, entre protones y neutrones, que han sido muy exitosas para explicar la formación, estructura y reacciones de núcleos atómicos, debieran tener su justificación microscópica en la cromodinámica cuántica, la teoría que explica lo que pasa con sus constituyentes”, argumenta Martín. “Probar esto cuantitativamente es, sin embargo, extremadamente difícil”, asegura.
Su tesis propone innovaciones técnicas y conceptuales en la teoría efectiva. Se necesita entender con precisión la estructura del protón y del neutrón y de los núcleos atómicos para interpretar los experimentos que se realizan con neutrinos o aquellos que intentan detectar materia oscura directamente con laboratorios situado en tierra. Además, este tipo de trabajos teóricos sobre la estructura nuclear puede llegar a tener aplicaciones en la industria nuclear.
Jorge Martín Camalich (1979) es originario de La Laguna (Tenerife). Estudió el primer ciclo del grado en Ciencias Física en la Universidad de Granada (UGR) y el segundo en la Universitat de València. Obtuvo el doctorado en esta universidad a finales de 2010, y actualmente se encuentra con una beca post-doctoral en la Universidad de Sussex en un proyecto relacionado con el programa científico del LHC.
Energía de simetría nuclear
Por su parte, la tesis de Xavier Roca-Maza (1978), titulada "Isospín asymmerty in stable and exotic nuclei" y dirigida por los profesores del departamento de Estructura y Constituyentes de la Materia y del Instituto de Ciencias del Cosmos de la UB Xavier Viñas y Mario Centelles, trata sobre la energía de simetría nuclear. Este concepto da cuenta del coste energético que supone "transformar" un protón en un neutrón en el interior de un núcleo. El estudio de la energía de simetría tiene un gran impacto tanto en Física Nuclear como en Astrofísica.
La energía de simetría es un ingrediente fundamental para la descripción y comprensión del tamaño y la masa de objetos que van desde los microscópicos núcleos atómicos hasta las estrellas de neutrones en el espacio. También juega un papel significativo en la descripción de experimentos de colisión de iones pesados, como los que se realizan en el experimento ALICE del LHC, entre otros, y en tests del Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones que se pone a prueba a las más altas energías alcanzadas ahora con el LHC.
La tesis de Xavier Roca propone un nuevo modelo que conecta de forma clara y relativamente simple la descripción de núcleos y de la materia existente en las estrellas de neutrones, y es consistente con las predicciones teóricas de otros modelos derivados de datos experimentales. Xavier Roca tiene actualmente un contrato postdoctoral en el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) de Milán (Italia).
Entender las reacciones nucleares en las estrellas
Por su parte, la tesis de Óscar Moreno (Madrid, 1981), 'Electroweak Processes in Nuclei' se llevó a cabo en el Instituto de Estructura de la Materia (IEM) del CSIC y en el Grupo de Física Nuclear de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), dirigida por Elvira Moya de Guerra (UCM) y Pedro Sarriguren Suquilbide (CSIC). Fue defendida en la UCM en mayo de 2010, con Premio Extraordinario de Doctorado y mención de Doctor Europeo. La tesis profundiza en el estudio de procesos fundamentales de importancia para entender las reacciones que tienen lugar en las estrellas y que son el origen de los elementos, o la naturaleza del neutrino.
Así, se analizan algunos procesos en núcleos atómicos que resultan de la combinación de tres fuerzas del Modelo Estándar: la interacción débil, la electromagnética y la fuerte. Estudia el efecto de la deformación nuclear en los espectros beta de núcleos inestables pobres en neutrones (isótopos de plomo, mercurio, polonio), en algunas reacciones de intercambio de carga y en las desintegraciones doble beta nucleares. La última parte de la tesis se refiere a la violación de paridad en dispersión de electrones polarizados por núcleos. Aunque la tesis es de carácter teórico, no faltan referencias y propuestas sobre experimentos, como las medidas sobre núcleos de plomo realizadas en ISOLDE@CERN en 2010.
Tras haber trabajado en los últimos años como Profesor Ayudante en el Grupo de Física Nuclear de la Universidad Complutense de Madrid, Óscar Moreno está ahora contratado como investigador postdoctoral en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) con financiación del Gobierno de España. En unos meses continuará su investigación como Marie Curie Fellow de la Comisión Europea en un proyecto conjunto MIT-UCM de tres años de duración, dentro de las International Outgoing Fellowships 2011 de la UE.
