La generación de conocimiento basado en la evidencia científica es una de las principales misiones de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), que, desde sus orígenes, ha fomentado la investigación en diversas áreas mediante diferentes tipos de financiamiento. Uno de estos es el concurso FONDECYT (Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico), que, desde 1981, ha financiado cerca de 16 mil propuestas.
Nuestro instituto milenio cuenta con un grupo de investigadores de primer nivel, quienes, a lo largo de su trayectoria, han obtenido FONDECYT en sus distintas categorías (postdoctorado, iniciación y regular). Este año, en el altamente competitivo concurso del grupo de Física de Altas Energías, nuestros investigadores Giovanna Cottin (categoría asociada) y Toshihiko Ota (categoría joven) fueron ganadores del fondo, lo que les permitirá financiar sus investigaciones durante los próximos 2 a 4 años (promedio de duración de un FONCEYT regular).
Giovanna Cottin: «Long-lived particles as probes of dark sectors»
En el caso de Giovanna Cottin (doctora en Física de la Universidad de Cambridge), quien además es académica del Instituto de Física de la Pontificia Universidad Católica de Chile, este proyecto titulado «Long-lived particles as probes of dark sectors» viene a consolidar aún más su sólida trayectoria en el área de partículas de larga vida (“long-lived particles”), las cuales han sido predichas en diversos modelos de nueva física, más allá del modelo estándar.
“La formulación de mi proyecto se motiva por las preguntas abiertas que surgieron durante mi FONDECYT Iniciación, que tienen que ver con cómo las predicciones teóricas de partículas de larga vida en modelos con sectores ‘oscuros’ (donde la nueva física se acopla débilmente a las partículas del modelo estándar), se podrían manifestar en el “Large Hadron Collider (LHC)” y, en el “Future Circular Collider (FCC)”, señala Cottin.
Lo que desarrollará Giovanna será un estudio en el que indagará en modelos efectivos de masas de neutrinos, apartándose de los que ya se describen dentro del modelo estándar, en los cuales se predice un neutrino más masivo. “Estos estados hipotéticos podrían tener una pequeña mezcla con los neutrinos conocidos y producirse con frecuencia en teorías efectivas, potenciando sus señales de partículas “long-lived” en los colisionadores. Además, modelos que predicen partículas de materia oscura podrían esconder mediadores de larga vida que coexisten con esta en el “dark sector”, y que se mezclan con el bosón de Higgs del modelo estándar”, explica.
Dentro de las metas de Giovanna, está poder estudiar de manera más sistemática el estado de ciertas partículas de larga vida cargadas eléctricamente, las cuales son explicadas por modelos que, a su vez, aclaran el origen de la masa de los neutrinos y la materia oscura. En este sentido, diversos modelos capaces de explicar simultáneamente el origen de la masa de los neutrinos y la materia oscura también pueden predecir partículas de larga vida cargadas eléctricamente. En palabras de la académica, esta motivación surge porque estos estados: “dan origen a señales aún más exóticas que las partículas neutrales de larga vida (como los neutrinos más masivos), y podrían ser muy útiles para distinguir entre clases de teorías”.
Dentro de las expectativas de la investigadora en cuanto a lo que podrá desarrollar en este proyecto, se encuentran comprender e identificar nuevas regiones en el espacio de parámetros de modelos modernos que explican las masas de neutrinos y/o materia oscura, aún no probados por el LHC, a los que se podría acceder en colisionadores si las partículas del modelo son “long-lived”. “Espero poder diseñar estrategias novedosas para su búsqueda en el futuro FCC y los detectores principales del LHC, además de detectores específicos que han sido propuestos en ambos colisionadores para identificar partículas de larga vida. También espero poder seguir potenciando mis colaboraciones internacionales en torno a estos temas. Asimismo, espero poder entrenar y colaborar eficientemente con mis estudiantes de postgrado en este proyecto”, finaliza.
Toshihiko Ota: “New neutrino effective theory in the Universe: Exploring theories using neutrinos as a window to new physics”
En el caso de Toshihiko Ota, académico del Departamento de Física de la Universidad de La Serena desde 2023, este proyecto tiene como objetivo explorar teorías más allá del modelo estándar de la Física de Partículas, utilizando resultados experimentales y observaciones cosmológicas relacionadas con los neutrinos.
Cabe destacar que el modelo estándar, que describe las partículas fundamentales que forman la materia y las interacciones entre ellas, fue desarrollado en la década de los setenta y se vincula con interrogantes clave como: la formación de protones, neutrones y electrones; y, la relación de estas partículas con las fuerzas electromagnética, fuerte y débil.
El investigador joven de SAPHIR se especializa en los campos de la fenomenología de partículas elementales, la cosmología y la astrofísica, con un enfoque particular en la naturaleza de los neutrinos.
“La beca FONDECYT me da la oportunidad de comunicarme y colaborar con investigadores y expertos de todo el mundo. Estoy muy emocionado. Espero que haya una investigación conjunta fructífera en los aspectos teóricos y fenomenológicos de los neutrinos. En particular, actualmente me interesa el impacto de las propiedades de los neutrinos en las observaciones cosmológicas y el papel de los neutrinos en la historia cósmica. Con la ayuda de las próximas observaciones cosmológicas de alta precisión, espero poder continuar con mi exploración teórica y profundizar en la comprensión de la Teoría del Universo”, explica.