Mario Reig López, estudiante de doctorado del Instituto de Física Corpuscular (IFIC),
centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat
de València, es el ganador del XVI Certamen Universitario Arquímedes 2017 en el área
de Ciencias Experimentales, Exactas y Ambientales. Su trabajo de investigación, que
rescata una idea de Frank Wilczek, premio Nobel de Física de 2004, para unificar tres de
las cuatro fuerzas de la naturaleza y las tres familias de partículas conocidas, ha sido
desarrollado en colaboración con José Wagner Furtado Valle, físico del IFIC; Carlos
Vaquera-Araujo, investigador de la Universidad de Guanajuato (México); y el propio
Wilczek, con la supervisión de Furtado Valle.
Al certamen se presentaron 339 trabajos de estudiantes de máster y grado de toda
España. El primer premio está dotado con 6.000 euros para el autor y 2.000 euros para
el tutor.
Trayectoria
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. Surge de una idea conjunta con Carlos Vaquera-Araujo, investigador
mexicano que realizó una estancia postdoctoral en el grupo de física de astropartículas
y altas energías (AHEP) del IFIC, liderado por José Wagner Furtado Valle. Ambos
aprovecharon la presencia en el IFIC el pasado mes de junio del ganador del Nobel de
Física de 2004, Frank Wilczek, durante su participación como jurado en los Premios
Jaume I, para culminar una colaboración iniciada a principios de año.
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 estas 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.
Más información y contacto:
Mario Reig López. Contrato Predoctoral Formacion FPU, CSIC. Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSICUniversitat de València).
Mario.Reig@ific.uv.es // 96 354 35 17