Gustavo Adolfo Alcalá Escalona, investigador postdoctoral del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universitat de València, ha sido distinguido con el premio a la mejor tesis doctoral experimental en la convocatoria 2024-2025, otorgado por el Grupo Especializado de Física Nuclear (GEFN) de la Real Sociedad Española de Física y la empresa ATI Sistemas. La tesis, calificada con sobresaliente cum laude en la Universitat de València en 2024, se centra en un problema fundamental de la física de neutrinos: la dificultad para predecir con exactitud cuántos antineutrinos emite un reactor nuclear y con qué energías.

Los reactores nucleares son una fuente importante de antineutrinos, partículas elementales casi sin masa que se producen durante la desintegración beta de los fragmentos de la fisión nuclear. Sin embargo, desde hace años se ha observado que las mediciones experimentales del espectro de estos antineutrinos no coinciden con los modelos teóricos. Esta discrepancia es conocida como la "Anomalía de Antineutrinos de Reactores" (RAA).

La investigación de Gustavo Alcalá, dirigida por Alejandro Algora, investigador científico del CSIC en el IFIC, ha proporcionado información crucial para mejorar estas predicciones mediante la medición precisa de los espectros de desintegración beta de isótopos clave como el Rubidio-92 (⁹²Rb) y el Cesio-142 (¹⁴²Cs). Estos isótopos son fundamentales, ya que sus desintegraciones contribuyen significativamente al flujo total de antineutrinos del reactor.

Uno de los problemas relacionados con estas predicciones es el llamado "Efecto Pandemonio". Históricamente, el estudio de estas desintegraciones se basaba en medir los rayos gamma que emiten los núcleos tras la desintegración beta usando detectores de Germanio. Debido a que estos detectores tienen una eficiencia limitada para detectar rayos gamma de alta energía, se perdía información que llevaba a asignar erróneamente una mayor probabilidad de desintegración beta a las transiciones beta de baja energía. Este error sistemático, presente en las bases de datos nucleares actuales, distorsiona la predicción de los espectros de los reactores.

Para superar este obstáculo, en este trabajo se utilizaron los detectores e-Shape, diseñados para medir directamente y con alta precisión la energía de los electrones emitidos en las desintegraciones beta. Al detectar electrones en lugar de rayos gamma, la técnica empleada por Alcalá y Algora no está afectada por el Efecto Pandemonio. Estas mediciones demuestran que es posible obtener datos de alta calidad utilizando haces radiactivos isotópicamente puros, permitiendo validar los modelos nucleares y corregir las anomalías observadas en los espectros de reactores.

Los resultados obtenidos en la tesis son congruentes con mediciones realizadas previamente por el grupo de Espectroscopía de Gamma y Neutrones del IFIC, que emplearon la técnica de Espectroscopía Gamma de Absorción Total (TAGS) para solventar el Efecto Pandemonio desde otra perspectiva.

Estos resultados son el fruto del trabajo realizado dentro de la colaboración internacional e-Shape, en la que participan instituciones de primer nivel como el propio IFIC, Subatech-Nantes (Francia), la Universidad de Varsovia (Polonia) y la Universidad de Surrey (Reino Unido). Los resultados de esta tesis han sido publicados recientemente en Physical Review Letters, destacando el impacto internacional de la investigación realizada en el IFIC.

Actualmente, Gustavo Alcalá continúa su labor en el IFIC como investigador postdoctoral, trabajando en la mejora de las técnicas de análisis para seguir desentrañando los misterios de la interacción nuclear y su aplicación en la mejora de la seguridad y eficiencia de los reactores nucleares.

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