El ERC financia un proyecto español para investigar el protón en las colisiones del LHC

El European Research Council (ERC), uno de los principales organismos europeos para financiar investigación ‘de frontera’, acaba de otorgar una de sus starting grants destinada a apoyar el trabajo de jóvenes investigadores al físico español Juan Rojo, actualmente en la División Teórica del CERN.

El proyecto consiste en el desarrollo de nuevas técnicas para analizar la estructura interna del protón aplicadas al análisis de datos que se producirán en la nueva fase del LHC, cuando el acelerador del CERN alcance su máxima energía.

Estas técnicas se aplicarán para caracterizar el bosón de Higgs, la partícula descubierta en el LHC relacionada con el origen de la masa de las partículas elementales, así como para buscar física más allá del modelo estándar, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones.

En concreto, el proyecto de Juan Rojo (Barcelona, 1980), denominado Parton Distributions in the Higgs Boson Era, pretende determinar las distribuciones partónicas del protón, esto es, mejorar los métodos para analizar la estructura interna de este constituyente del núcleo atómico que compone los haces de partículas que colisionan en el LHC.

El protón es una partícula compuesta, y por tanto el resultado de las colisiones en el LHC depende de la cantidad de energía de cada uno de sus componentes (quarks de diversos tipos y gluones, partícula que mantiene el núcleo atómico unido).

“Una determinación precisa de esta distribución de energía es un ingrediente fundamental para la fenomenología del LHC”, explica Rojo, “pues nuestras predicciones teóricas están limitados por nuestra falta de conocimiento de las mismas”.

Se tratará de mejorar los métodos de análisis de la estructura interna del protón

Según el investigador español, asociado al experimento CMS del LHC, los datos sobre la distribución de la energía de los protones que colisionan en el LHC se extraen de datos de otros aceleradores, pero hay que establecer los que se producen en el acelerador del CERN, que comenzó a funcionar en 2010 y ahora se encuentra en su primera larga parada de mantenimiento hasta 2015.

Para Rojo, conocer mejor este proceso “proporcionará información importante para el análisis de los datos de LHC en la nueva fase a 14 TeV, tanto desde el punto de vista de caracterización del bosón de Higgs como para la búsqueda de nueva física más allá del modelo estándar”.

La idea es reducir incertidumbres o errores en las mediciones de la producción de ciertas partículas en el LHC. Particularmente de nuevos procesos físicos que sólo ahora se pueden producir en el LHC debido a su enorme potencial energético, como la producción de quark top (el más pesado de los quarks conocidos) y su influencia para medir la estructura del gluón.

Usando estas mejoras, el proyecto plantea explorar nuevos métodos para buscar nueva física no descrita en el modelo estándar, por ejemplo, a través de fenómenos físicos observables con precisión como la medida de la masa del bosón W (uno de los mediadores de la fuerza nuclear débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza responsable de la radioactividad), “actualmente dominada por los errores”, aclara Rojo.

Uno de los 14 proyectos españoles seleccionados

Su proyecto es uno de los 14 presentados por investigadores españoles que han conseguido financiación mediante las starting grants del ERC, el único relativo a física de partículas. El investigador, formado en física teórica en la Universidad de Barcelona bajo la dirección de José Ignacio Latorre y con estancias postdoctorales en las universidades Pierre et Marie Curie (París) y Milán, ha obtenido 1,5 millones de euros para los próximos 5 años.

En total, en el área de Ciencias Física e Ingeniería se han concedido 126 starting grants del total de 287. En esta convocatoria se presentaron un total de 3.329 solicitudes, por lo que la tasa de éxito es del 9%.

La participación española en el LHC, donde participan de forma directa 200 investigadores y técnicos de diez centros de investigación, se promueve de forma coordinada por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

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