Programas de investigación

A mecánica cuántica e a relatividade xeral son as dúas grandes bases teóricas que explican os elementos fundamentais da materia e, en definitiva, o Universo. Pero teñen unha grande eiva, sen resolver ata agora: resultan incompatibles entre si. Que alternativas temos, entón? A teoría de cordas é unha das propostas que intenta construír un marco consistente para a gravidade cuántica, achegando ferramentas útiles para camiñar cara a unha estrutura cuántica do espazo-tempo.

A cromodinámica cuántica (QCD) é a teoría que describe a forza nuclear forte, unha das catro interaccións fundamentais. Para afondar no seu coñecemento, é preciso estudar a QCD en condicións de temperatura e densidade extremas, como as que existían microsegundos despois do Big Bang.

O experimento Large Hadron Collider beauty (LHCb) do CERN céntrase en investigar o porqué do predominio da materia sobre a antimateria do universo a través do quark b (en inglés quark bottom, ou beauty). Para isto, entre outros obxectivos, estúdase a violación da simetría CP (paridade de carga). Nos últimos anos, o experimento LHCb foi sometido a unha completa actualización, coa que se agarda obter relevantes avances nos vindeiros anos.

A ciencia foi capaz de acadar enormes achados desde comezos do século XX no ámbito da física. Pero moitos misterios seguen agardando a ser revelados. No ámbito da astrofísica e a cosmoloxía, a materia escura é unha das grandes incógnitas que perdura hoxe en día. Escapa ao Modelo Estándar, e estímase que corresponde con máis do 80% da materia que existe en todo o Universo. Porén, só podemos ‘vela’ a través dos efectos gravitatiorios que provoca, xa que non emite ningún tipo de radiación electromagnética.

A primeira detección experimental das ondas gravitacionais, acadada pola colaboración LIGO no ano 2015, é un dos grandes fitos científicos do século XXI. Estas perturbacións no espazo-tempo están causadas por algúns dos fenómenos cósmicos máis violentos, como as fusións de buracos negros e estrelas de neutróns ou as explosións de supernovas,  Deste xeito, estes eventos contribúen a validar a teoría da relatividade xeral exposta por Einstein en 1915.

Estamos recibindo un continuo ‘bombardeo’ de raios cósmicos, que impactan connosco a velocidades próximas á da luz. Aproximadamente, cunha frecuencia de un raio por segundo nunha superficie como a da palma da man. Afortunadamente, é unha radiación inocua, pero resulta fascinante, pois procede de lugares moi afastados do universo.

O IGFAE foi un dos impulsores da construción do Laboratorio Láser de Aceleración de Aplicacións (L2A2), unha infraestrutura de investigación da USC na que se desenvolven novas tecnoloxías e aplicación da aceleración láser-plasma. No marco deste programa de investigación, o persoal do Instituto está centrado nas aplicacións médicas desta técnica de aceleración de partículas.

O estudo da estrutura dos núcleos exóticos e, por tanto, inestables, require de sólidos programas experimentais que permitan recrear as condicións necesarias para a súa observación. Isto é: para coñecer esta ampla gama de núcleos, é preciso provocar as reaccións nucleares que se precisan para a súa aparición.