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Mario Reig, joven investigador del IFIC, recibe el Premio Arquímedes

Mario Reig, joven investigador del IFIC, recibe el Premio Arquímedes

27/11/2017

El estudiante de doctorado del Instituto de Física Corpuscular (UV-CSIC) Mario Reig López es el ganador del XVI Certamen Universitario Arquímedes 2017 en el área de Ciencias Experimentales, Exactas y Ambientales. El trabajo –bajo la supervisión de José W. Furtado Valle (IFIC), en colaboración con Carlos Vaquera-Araujo (México) y Frank Wilczek (Nobel de Física 2004)– rescata una idea de Wilczek para unificar tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza y las tres familias de partículas conocidas. Al certamen se presentaron 339 trabajos de estudiantes de máster y grado de toda España.

La idea de Reig, Vaquera-Araujo y Furtado Valle se basa en una teoría elaborada en los años ochenta por Wilczek y otros físicos de reconocido prestigio como Savas Dimopoulos, Pierre Ramond y Murray Gell-Mann (premio Nobel de Física en 1969) para unificar tanto las fuerzas como las familias de partículas del Modelo Estándar, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones. Toda la materia que vemos en el Universo se forma a partir de estas tres familias, que se diferencian básicamente por su masa. Entender esta diferencia en sus masas y unificar estas familias es uno de los grandes retos de la Física actual.

Según explica Reig, “en los ochenta, Wilczek y otros físicos con los que trabajaba no lograron resolver el problema de la unificación debido a la aparición de ‘antifamilias’ de partículas”. Como dichas antifamilias resultaban tener una quiralidad (propiedad que describe el comportamiento de las partículas) opuesta a la que se observa en la naturaleza, suponían un problema para la teoría, lo que hizo que esta idea para la unificación de las familias de partículas elementales quedara aparcada durante casi 40 años.

Ahora, la propuesta de Reig, Vaquera-Araujo y Furtado Valle, con la colaboración del propio Wilczek, encuentra una solución novedosa al problema de la quiralidad en el marco de teorías que postulan la existencia de 5 dimensiones. Esta nueva dimensión ‘extra’ no sería extensa, como el resto de dimensiones espaciales conocidas, sino que estaría ‘compactificada’. Harían falta energías enormes, inalcanzables en aceleradores de partículas, para notar sus efectos. De esta forma consiguen unificar de forma consistente las tres fuerzas descritas en el Modelo Estándar (fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y electromagnetismo) y las tres familias de partículas elementales, sin dar lugar a otras familias con quiralidad errónea. El trabajo completo se publicó en la revista Physics Letters B en noviembre.

Una consecuencia de esta teoría es que la unificación tendría como consecuencia la existencia de un nuevo tipo de materia formada por los llamados ‘hiperquarks’. Esta nueva forma de materia formada por la unión de estos hiperquarks (‘hiperbariones’), resultaría ser estable y mucho más pesada que los bariones conocidos, que forman todo lo que vemos en el Universo. Debido a esta estabilidad, los hiperbariones serían buenos candidatos a formar la materia oscura, que se supone compone casi un cuarto del Universo pero cuya naturaleza sigue siendo un misterio para la ciencia.

En esta línea sigue trabajando Reig ahora con una beca predoctoral FPU en el Instituto de Física Corpuscular. “Nuestra teoría predice la existencia de hiperbariones a una escala de energía del orden de la que se puede alcanzar en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Si existen, casi seguro deberían verse en un acelerador como el Futuro Colisionador Circular”, opina Reig. El Futuro Colisionador Circular (FCC, por sus siglas en inglés) es un proyecto en el que trabajan los científicos del CERN para construir un nuevo acelerador de hasta 100 kilómetros de circunferencia, mucho más grande y potente que el actual LHC.

Mario Reig López (Muro d’Alcoi, 1994) presentó el trabajo “Sobre el problema de las familias: fermiones quirales, dimensiones extra y unificación de las fuerzas” cuando finalizaba el máster de Física Avanzada de la Universitat de València en la especialidad de Física Teórica.

El premio está dotado con 6.000 euros para el autor y 2.000 euros para el tutor.

 

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2017.10.038