Gustavo Adolfo Alcalá Escalona, investigador postdoctoral de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques i la Universitat de València, ha sigut distingit amb el premi a la millor tesi doctoral experimental en la convocatòria 2024-2025, atorgat pel Grup Especialitzat de Física Nuclear (GEFN) de la Reial Societat Espanyola de Física i l’empresa ATI Sistemas. La tesi, qualificada amb excel·lent cum laude a la Universitat de València en 2024, se centra en un problema fonamental de la física de neutrins: la dificultat per a predir amb exactitud quants antineutrins emet un reactor nuclear i amb quines energies.

Els reactors nuclears són una font important d’antineutrins, partícules elementals quasi sense massa que es produïxen durant la desintegració beta dels fragments de la fissió nuclear. No obstant això, des de fa anys s’ha observat que les mesures experimentals de l’espectre d’estos antineutrins no coincidixen amb els models teòrics. Esta discrepància és coneguda com l’“Anomalia d’Antineutrins de Reactors” (RAA).

La investigació de Gustavo Alcalá, dirigida per Alejandro Algora, investigador científic del CSIC a l’IFIC, ha proporcionat informació crucial per a millorar estes prediccions mitjançant la mesura precisa dels espectres de desintegració beta d’isòtops clau com el Rubidi-92 (⁹²Rb) i el Cesi-142 (¹⁴²Cs). Estos isòtops són fonamentals, ja que les seues desintegracions contribuïxen significativament al flux total d’antineutrins del reactor.

Un dels problemes relacionats amb estes prediccions és l’anomenat “Efecte Pandemonium”. Històricament, l’estudi d’estes desintegracions es basava en mesurar els rajos gamma que emeten els nuclis després de la desintegració beta utilitzant detectors de germani. A causa que estos detectors tenen una eficiència limitada per a detectar rajos gamma d’alta energia, es perdia informació que portava a assignar erròniament una major probabilitat de desintegració beta a les transicions beta de baixa energia. Este error sistemàtic, present en les bases de dades nuclears actuals, distorsiona la predicció dels espectres dels reactors.

Per a superar este obstacle, en este treball es van utilitzar els detectors e-Shape, dissenyats per a mesurar directament i amb alta precisió l’energia dels electrons emesos en les desintegracions beta. En detectar electrons en lloc de rajos gamma, la tècnica emprada per Alcalá i Algora no està afectada per l’Efecte Pandemonium. Estes mesures demostren que és possible obtindre dades d’alta qualitat utilitzant feixos radioactius isotòpicament purs, cosa que permet validar els models nuclears i corregir les anomalies observades en els espectres de reactors.

Els resultats obtinguts en la tesi són congruents amb mesures realitzades prèviament pel grup d’Espectroscòpia de Gamma i Neutrons de l’IFIC, que van emprar la tècnica d’Espectroscòpia Gamma d’Absorció Total (TAGS) per a solucionar l’Efecte Pandemonium des d’una altra perspectiva.

Estos resultats són el fruit del treball realitzat dins de la col·laboració internacional e-Shape, en la qual participen institucions de primer nivell com el mateix IFIC, Subatech-Nantes (França), la Universitat de Varsòvia (Polònia) i la Universitat de Surrey (Regne Unit). Els resultats d’esta tesi han sigut publicats recentment en Physical Review Letters, cosa que destaca l’impacte internacional de la investigació realitzada a l’IFIC.

Actualment, Gustavo Alcalá continua la seua labor a l’IFIC com a investigador postdoctoral, treballant en la millora de les tècniques d’anàlisi per a continuar desentranyant els misteris de la interacció nuclear i la seua aplicació en la millora de la seguretat i eficiència dels reactors nuclears.

Referència: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/hyj7-l22h