El investigador Miguel Escudero Abenza (Orihuela, 1991) ha recibido uno de los dos Premios Extraordinarios de Doctorado en Física del curso 2018-2019. Su tesis, realizada en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) bajo la dirección de Nuria Rius Dionis y Olga Mena Requejo, supone una indagación en la naturaleza de la materia oscura, que forma el 25% del Universo pero aún no ha sido detectada, mediante el uso de datos cosmológicos y la revisión teórica de algunos ‘candidatos’ a formar este misterioso componente del Universo.

La tesis “On the Nature of Dark Matter: Phenomenological and Cosmological Probes” emplea dos vías para tratar de aclarar la naturaleza de la materia oscura. En primer lugar, desde un punto de vista cosmológico, Miguel Escudero utiliza los datos más recientes del fondo cósmico de microondas (cosmic microwave background o CMB en inglés, la primera ‘imagen’ del Universo con ‘sólo’ unos cientos de miles de años) para delimitar la interacción entre la materia oscura y los neutrinos, una de las partículas elementales más abundantes y que, por sus peculiares características, podría contener respuestas a la creación de la materia.

Desde una perspectiva teórica, en la tesis se analizan varios candidatos a formar la materia oscura. En concreto, Escudero ha estudiado la posible conexión entre la materia oscura y los neutrinos estériles, partículas que podrían estar detrás del mecanismo a través del cual los neutrinos obtienen su masa. Finalmente, y con una perspectiva fenomenológica, en la tesis se incluyen varios estudios sobre uno de los principales candidatos a formar la materia oscura, conocido como WIMP (del inglés Weakly Interacting Massive Particle).

En la tesis Escudero examina el alcance de los experimentos que tratan de detectar WIMPs mediante su interacción con partículas ya conocidas en el Modelo Estándar como el bosón de Higgs y el bosón Z, uno de los mediadores de la fuerza nuclear débil (una de las cuatro fuerzas fundamentales responsables de la radiactividad). Asimismo, la tesis incluye una descripción de las propiedades de los WIMPs que podrían explicar el exceso de rayos gamma provenientes del centro galáctico.

Miguel Escudero se graduó en Física en la Universitat de València, realizando su doctorado en el IFIC con una beca FPU. Entre las estancias de investigación que realizó durante la elaboración de su tesis destacan las de Fermilab y la Universidad de Washington, donde, junto a Gilly Elor y Ann Nelson, desarrolló un mecanismo para entender la generación de la materia oscura y la asimetría observada entre la materia y la antimateria en el Universo primitivo. Las partículas que requiere este mecanismo se producirían copiosamente en los actuales aceleradores de partículas, y experimentos como BaBar y Belle II ya las incluyen en sus búsquedas.

Desde que finalizó su tesis en 2018 hasta agosto de 2020, Escudero ha sido investigador postdoctoral asociado al King's College de Londres. Actualmente, y gracias a una beca de la von Humboldt Research Foundation, Miguel es investigador postdoctoral asociado a la Universidad Técnica de Munich (TUM).

Su principal interés sigue siendo estudiar las implicaciones cosmológicas que tienen partículas no contenidas en el Modelo Estándar para entender el origen y la naturaleza de la materia oscura y otras cuestiones como la asimetría materia-antimatería o la energía oscura. Para ello utiliza observaciones cosmológicas para acotar propiedades de los neutrinos y de otras partículas, incluyendo diferentes candidatos a materia oscura. En la actualidad busca conexiones entre partículas relacionadas con los neutrinos y la tensión existente entre las distintas determinaciones de la velocidad a la que se expande el Universo, expresada en la constante de Hubble.

Más información:

https://www.uv.es/escoladoct/PREMIS2019/Resolucio%20CG_23_7_19.pdf

“On the Nature of Dark Matter: Phenomenological and Cosmological Probes”

Referencias:

G. Elor, M. Escudero and A. Nelson, Baryogenesis and Dark Matter from B Mesons, Phys. Rev. D99 (2019) 035031, [1810.00880]

M. Escudero and S. J. Witte, A CMB Search for the Neutrino Mass Mechanism and its Relation to the H0 Tension, Eur. Phys. J. C80 (2020) 294, [1909.04044].