L’IFIC contribueix a l'estudi en profunditat d'una de les quatre forces fonamentals de la natura
La interacció forta és la més intensa de les quatre forces que governen les relacions entre les partícules que formen tot el que veiem a l'Univers. És la responsable que protons i neutrons es mantinguen units formant el nucli atòmic, cosa que permet l'existència de la matèria de la qual estem fets. Per a avançar en el seu estudi, grups de recerca de 36 països participen en el projecte STRONG-2020, dins el programa marc d'investigació de la Comissió Europea, Horitzó 2020. L'Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt de la Universitat de València i el CSIC, participa en diverses línies d'investigació del projecte i coordina un grup de treball dedicat a estudis detallats de determinats aspectes de la interacció entre hadrons.
En concret, Juan Miguel Nieves Pamplona, investigador científic del CSIC a l’IFIC, coordina un grup de treball centrat en estudis sobre les propietats de la interacció i estructura d'hadrons (partícules subatòmiques compostes per quarks, les ‘rajoles’ de la matèria visible). Entre els seus objectius està l'estudi d'estats ‘exòtics’, com els pentaquarks observats en l'experiment LHCb del CERN, per a construir un esquema que els descriga millor que el model actual de quarks constituents. “La nostra intenció és estudiar diferents estructures dins de QCD, la teoria que descriu la interacció forta, per a, mitjançant teories efectives i simulacions en el reticle, poder descriure millor l'al·luvió d'estats exòtics que observem en els experiments”, explica Nieves.
Aquests treballs pretenen establir un marc teòric per a descriure les interaccions entre hadrons en un règim on efectes no pertorbatius de QCD resulten ser rellevants, segons l'investigador de l’IFIC. A més, són estudis bàsics per a determinar paràmetres fonamentals en Física com la ‘violació CP’, les diferències entre matèria i antimatèria en partícules afectades per la interacció forta. D'altra banda, molta de la física basada en una altra interacció fonamental, l’electrodèbil, depén del coneixement profund de la força forta, cosa que afecta a fenòmens com les oscil·lacions dels neutrins o la possible violació de la universalitat leptònica, un dels resultats recents més interessants que assenyala a l'existència de ‘nova física’.
Els estudis teòrics i experimentals de la interacció forta, una de les bases del Model Estàndard de Física de Partícules –teoria que descriu les partícules elementals i les seues interaccions– atrauen gran comunitat de 2.500 investigadors a Europa. El projecte STRONG-2020, una Activitat Integrada Europea per a Comunitats Avançades de quatre anys recentment aprovada per la Comissió Europea dins del programa Horitzó 2020, és una acció estructurada per a abordar les qüestions obertes en els estudis sobre interacció forta, des del punt de vista experimental i teòric. Dotat amb 10 milions d'euros, STRONG-2020 començarà a desenvolupar-se a mitjan de 2019.
STRONG-2020, que compta amb el suport de NuPECC (Comité per a la Col·laboració Europea en Física Nuclear), reuneix molts dels grups principals d'investigació i laboratoris europeus en l'avantguarda de la recerca sobre la interacció forta. Permet accés transnacional a sis infraestructures d'investigació de primer nivell a Europa (COSY, MAMI, LNF-INFN, ELSA, GSI, CERN), així com accés virtual a codis oberts i eines automatitzades i de simulació. STRONG-2020 promou les sinergies entre físics teòrics i experimentals, donant suport a les activitats que es realitzen en el Centre Europeu d'Estudis Teòrics en Física Nuclear i Àrees Relacionades (ECT, Trento, Itàlia).
El Consorci de STRONG-2020 inclou 44 institucions participants de 14 Estats de la Unió Europea, entre ells Espanya, una organització internacional (CERN) i un candidat a accedir a la UE (Montenegro). Per part espanyola, a més de l’IFIC, participen l'Institut Galego de Física d'Altes Enerxías (IGFAE) –institut mixt de la Universidade de Santiago de Compostel·la i la Xunta de Galícia– i les universitats Complutense (UCM) i Autònoma de Madrid (UAM), Salamanca (USAL) i del País Basc (UPV/EHU).
En total, junt amb altres institucions de 21 països, STRONG-2020 involucra investigadors de 36 països. El projecte s'estructura en 32 àrees de treball compreses en diversos temes: Coordinació i Gestió del Projecte, Divulgació i Comunicació, 7 Activitats d'Accés Transnacional, 2 Activitats d'Accés Virtual, 7 Activitats de Xarxes i 14 Activitats d'Investigació Conjuntes.
Els resultats de STRONG-2020 tindran un important impacte en l'estudi de la interacció forta i el Model Estàndard. El projecte també contribuirà a la investigació fonamental en física més enllà del Model Estàndard, amb repercussions en altres camps com ara l'astrofísica, les teories de sistemes complexos fortament acoblats i els estudis sobre matèria condensada. Les eines i mètodes que s'empraran en els experiments d'avantguarda que es realitzaran dins de STRONG-2020 permetran actualitzacions d'infraestructures d'investigació europees, millorant així la seua competitivitat. Les tecnologies que es desenvolupen tindran també impacte en medicina (eines de diagnòstic, tractament del càncer) i indústria (càmeres per a escaneig, tecnologia magnètica 3D), i pot també produir avanços en computació i machine learning.
A més, STRONG-2020 promourà activitats de formació, incloent estudiants de doctorat i postodocs. Això permetrà l'accés de personal qualificat al mercat laboral, així com també la realització d'activitats de divulgació.
