Estructura Nuclear y simetrías en el núcleo atómico Física de

Grupo de Física Subatómica y Molecular
Departamento de Física Aplicada, Facultad de Ciencias Experimentales
Departamento de Estructura de la Materia y Tecnología Nuclear, Centro de Investigación de la Energía (CIE)
Universidad de Huelva
Linac Research Facility
www.uhu.es/gem
El grupo Física Subatómica y Molecular (FiSuM) (Código PAI: FQM-370) de la
Universidad de Huelva está integrado por un equipo de investigadores bien
consolidado cuya investigación consiste en el estudio de la estructura
cuántica de la materia a nivel molecular, nuclear y subatómica.
El equipo investigador cuenta con más de 250 publicaciones y éstos han sido
citados cerca de 3500 veces.
Investigadores
Dr.
Dr.
Dr.
Dr.
Adrián Ayala Gómez
Dr. Mirco Cannoni
Dr. Miguel Carvajal Zaera
Dr. José Enrique García Ramos
Mario Emilio Gómez Santamaría
Francisco Pérez Bernal
José Rodríguez Quintero (I.P.)
Feliciano de Soto Borrero
Líneas de investigación
Proyectos de investigación financiados
1. Proyecto de Investigación “Fenomenología de Partículas y Astropartículas” del Plan de Altas
Energías (2010-2012) (Ministerio de Ciencia e Innovación).
2. Proyecto ”Caracterización de especies moleculares de interés astrofísico” (2012-2014)
(Ministerio de Ciencia e Innovación).
3. Proyecto MultiDark del Programa Consolider-Ingenio 2010 (2010-2014) (Ministerio de
Economía y Competitividad).
Competitividad
4. Red ENTApP (European Network of Theoretical Astroparticle Physics) (Unión Europea).
5. Proyecto de excelencia “Nuevos Desarrollos en Estructura Cuántica de la Materia” (20082013) (Junta de Andalucía).
Andalucía
6. Proyecto de excelencia “Espectroscopía rovibracional de moléculas de interés astrofísico”
(2008-2012) (Junta de Andalucía).
Andalucía
1. Espectroscopía y Estructura Molecular.
2. Estructura Nuclear.
3. Fenomenología de la Interacción Nuclear
Fuerte.
4. Cosmología y Física de Astropartículas.
7. Proyecto conjunto CSIC-CNRS “Análisis espectral de moléculas prebióticas de relevancia
astrofísica para los nuevos observatorios ALMA, SOFIA and Herschel” (2012) (Ministerio de
Ciencia e Innovación, CSIC).
Física de astropartículas
Los más recientes datos experimentales (D. N. Spergel et al.
[WMAP
Collaboration], Astrophys. J. Suppl. 170, 377 (2007) confirman que el
Universo está fundamentalmente compuesto por `` Materia oscura fría''
fría (Cold
Dark Matter, CDM) y ``Energía Oscura''
Oscura (Dark Energy, DE). Este hecho supone
un gran reto para la Física de Partículas ya que ninguna de las partículas
actualmente conocidas puede ser la componente principal de la materia
oscura.
Estructura Nuclear y simetrías en el núcleo atómico
Casi toda la masa del átomo está contenida en una región muy pequeña,
del order de 0.00001 veces el tamaño del átomo.
●
●
El núcleo está compuesto por neutrones (con carga neutra) y protones
(carga positiva), por tanto, en él reside toda carga positiva del átomo. En
cambio, a su alrededor se localizan los electrones en órbitas
estacionarias.
●
En un átomo estable, el número de cargas positivas es igual al de cargas
negativas.
●
Partículas Elementales y Modelos Cosmológicos
La interacción nuclear fuerte es la responsable de la cohesión del núcleo.
●
¡Si el núcleo lo hiciéramos de un metro de radio, el átomo mediría más que la órbita de Júpiter!
¿Cuántos tipos de núcleo existen?
Materia Oscura
Composición
Detección
El Modelo Estándar de las Interacciones Fundamentales marca la frontera de
la física que conocemos. El nuevo acelerador LHC ( Large Hadron Collider)
Collider del
CERN pretende ir más allá y buscar algún indicio de nuevas teorías en las que
la materia oscura tenga cabida. Nuestro grupo estudia las teorías
supersimétricas que predicen una partícula neutra pesada y estable (LSP o
Lightest Supersymmetric Particle)
Particle que permanecería en el Universo como un
vestigio del Big-Bang.
Big-Bang El gran interés del LSP radica en que su abundancia
primordial puede suministrar la Materia Oscura fría compatible con las
observaciones cosmológicas. Además, el grupo colabora en la detección de la
Materia Oscura fría.
¿Qué estamos investigando sobre el núcleo atómico en la Universidad de Huelva?
Nuestro grupo persigue comprender las propiedades nucleares: masas, energías
de excitación, radios nucleares, etc. empleando para ello modelos matemáticos
que se apoyan en el concepto de la simetría.
simetría
Gómez, Ibrahim, Nath and Skadhauge, Physical Review D 72, 095008 (2005).
Cannoni, Vergados, and Gómez, Physical Review D 83 (2011) 075010.
Interacción Nuclear Fuerte (QCD)
La Interacción Fuerte es la responsable de que los quarks, los fermiones
constituyentes en el Modelo Estándar de los hadrones,
hadrones como el protón o el
neutrón, permanezcan ligados y confinados. Es también la responsable de que
los hadrones interaccionen entre si, y consecuentemente de la Fuerza Nuclear
que liga a los protones y neutrones en el núcleo atómico. La Cromodinámica
Cuántica (QCD) es la teoría, basada en la simetría gauge SU(3) de color, que
describe la Interacción Fuerte.
En particular, hemos analizado recientemente el fenómeno de
la coexistencia de forma en los isótopos del platino (Pt).
García-Ramos and Heyde, Nuclear Physics A 825, 39 (2009)
García-Ramos, Hellemans, and Heyde, Physical Review C 84,
014331 (2011)
Libertad asintótica de los quarks:
Pequeñas distancias
(escala subnucleónica)
1
E~ 2
d
Transiciones de fase cuánticas (QPTs)
Las QPTs que estudia el grupo FiSuM tienen lugar cuando el sistema descrito sufre un cambio
brusco al pasar de una configuración geométrica a otra diferente, al variar un parámetro
denominado parámetro de control.
Gross, Politzer, Wilczek
(Premio Nobel 2004)
Grandes distancias
(escala nuclear)
Estas transiciones pueden estudiarse para los diferentes
sistemas que estudia el grupo, debido al carácter abstracto y
general que poseen los modelos algebraicos usados. En este
poster incluimos un ejemplo basado en el modelo u(3) para la
descripción de modos vibracionales de flexión en moléculas.
Se muestra (a) el diagrama de fases del sistema, (b) el efecto
del cambio de fases en estados excitados y (c) el diagrama de
fases para dos modos acoplados de flexión.
LEP, C.E.R.N. (Ginebra)
PRD82(2010)034510
Region de confinamiento
Nuestro grupo trabaja en la compresión de las propiedades de QCD en el
límite de bajas energías, donde se manifiestan el Confinamiento y la rúptura
de simetría chiral que deben explicar más del 99 % de la masa bariónica de
nuestro Universo.
(b)
(c)
(a)