Hoy se ha hecho pública la resolución de la última convocatoria de los Premios Extraordinarios de Doctorado que otorga la Universitat de València anualmente. En esta edición, han resultado galardonadas dos tesis realizadas en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV). Sus autores son Miguel García Folgado y Fernando Romero López.

Miguel García Folgado

El investigador Miguel García Folgado realizó su tesis, titulada “Dark Matter Phenomenology: Sterile Neutrino Portal and Gravitational Portal in Extra-Dimensions”, bajo la dirección de Andrea Donini, Nuria Rius y Roberto Ruiz de Austri. Su trabajo ahonda en la naturaleza escurridiza de la materia oscura, la cual compone un porcentaje no despreciable de nuestro universo (entorno al 25 %). Esta tesis explora diferentes escenarios teóricos que podrían explicar este desconocido tipo de materia y sus interacciones.

En primer lugar, su tesis estudió la fenomenología de un modelo que pudiese explicar tanto la materia oscura como la masa de los neutrinos. Dicha masa es anómalamente pequeña y constituye otro de los grandes problemas abiertos dentro de la física de partículas. En concreto, García-Folgado se centró en el análisis de las señales indirectas de este modelo y cómo los diferentes experimentos actuales de detección indirecta de materia oscura podían constreñirlo.

En segundo lugar, el investigador realizó un análisis de la fenomenología de diferentes modelos en los cuales la materia oscura únicamente interacciona mediante gravedad. Dichos modelos son muy interesantes, ya que la fuerza gravitatoria es extremadamente débil en comparación con el resto. Este hecho explicaría por qué, a pesar de nuestros múltiples esfuerzos, la materia oscura no ha sido aún detectada. Para que este escenario sea posible, nuestro universo debe tener al menos una dimensión extra. García-Folgado demostró que a pesar de los diferentes límites actuales a la existencia de dimensiones extra, aún es posible explicar la materia oscura en estos modelos, al mismo tiempo que se resuelve el problema de la jerarquía (otra de las grandes cuestiones sin resolver dentro de la física actual).

Miguel García Folgado (Valencia, 1990) se graduó en Física por la Universitat de València en 2015 y en 2016 obtuvo su Máster en Física Avanzada. En los últimos años del grado inició sus estudios en fenomenología de materia oscura de la mano de Nuria Rius y Roberto Ruiz de Austri. Durante el doctorado realizó estancias de investigación en Fermilab y en el Kali Institute for the Physics and Mathematics os the Universe (IPMU) de Tokio. Al finalizar la tesis, obtuvo un contrato postdoctoral Margarita Salas para trabajar en la Universitat Politècnica de València, centrándose en el desarrollo de algoritmos de deep learning aplicados a diferentes áreas. Actualmente, es postdoc en el IFIC, donde continúa desarrollando sus investigaciones en deep learning y computación de alto rendimiento (HPC).

Fernando Romero López

La tesis del investigador Fernando Romero López, “Kaon decays and other hadronic processes in lattice QCD”, contó con la dirección de Pilar Hernández y la codirección de Stephen Sharpe, profesor de la Universidad de Washington. En ella, se estudiaron las propiedades e interacciones de mesones ligeros, poniendo el foco en los procesos hadrónicos de desintegración y dispersión, como la desintegración débil de un kaón en dos piones o la dispersión de tres piones cargados.

La predicción de estos procesos requiere resolver la teoría que describe las interacciones fuertes: la cromodinámica cuántica (QCD, por sus siglas en inglés). Una peculiaridad de esta teoría es que las expansiones perturbativas fallan en escalas de energía hadrónicas, por lo que se necesitan herramientas no perturbativas para obtener predicciones de primeros principios en procesos hadrónicos.

El método principal utilizado en esta tesis fue la formulación de teorías cuánticas en el retículo (lattice QCD), una técnica numérica que discretiza el espacio-tiempo y utiliza técnicas de Monte Carlo en superordenadores para estudiar las interacciones fuertes entre quarks y gluones. Además, Romero-López utilizó teorías efectivas para describir las interacciones de mesones.

Los temas de investigación de esta disertación se dividen en dos apartados. El primero se enfoca en el estudio del límite de gran número de colores (límite de 't Hooft) mediante simulaciones numéricas en el retículo. El objetivo principal es abordar el origen de la jerarquía en la desintegración débil de kaones a dos piones, también conocida como la regla ΔI=1/2. Los resultados de la tesis han contribuido a esclarecer que gran parte de esta jerarquía se debe a efectos intrínsecos de la interacción fuerte.

El segundo apartado se centra en el estudio de procesos multipartícula en un volumen finito, particularmente en procesos de decaimiento y dispersión que involucran tres hadrones. Los resultados de la tesis incluyen la primera determinación de un proceso de dispersión de tres piones a partir de simulaciones en el retículo. Además, el formalismo desarrollado en la tesis por Romero-López contribuirá al estudio de hadrones exóticos, como los tetraquarks recientemente descubiertos en el experimento LHCb.

Fernando Romero López (Valencia, 1993) completó el grado en Física en la Universidad de Valencia en 2015 y el Máster en Física en la Universidad de Bonn (Alemania) en 2017. Durante 2017-2021, realizó su doctorado en el IFIC con la beca INPhINIT de La Caixa. Realizó varias estancias en Seattle (EE. UU.) y Plymouth (Reino Unido). Desde septiembre de 2021, trabaja como investigador postdoctoral en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y desde 2022 recibe financiación de la Mauricio and Carlota Botton Fellowship para el postdoctorado.

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