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Departamento de Física de Altas Energías

Jefe del Departamento: Dr. Alexis Aguilar Arévalo
no_spam@nucliades.unam.xmis

Secretaria
Trinidad Ramírez Trejo
no_spam@nucliades.unam.xmri
Ext. 4690
Tel: +(52) (55) 5622 4690
Fax: +(52) (55) 5622 4693

Investigadores
Técnicos académicos
Calendario de seminarios

Descripción del Departamento

Está conformado por 14 investigadores que realizan investigación teórica y experimental de frontera sobre las propiedades de los constituyentes básicos del Universo. Dos grandes estructuras teóricas engloban el conocimiento actual sobre el tema: el Modelo Estándar de Partículas Elementales y el Modelo Estándar Cosmológico, construidos y verificados (con distintos grados de precisión) gracias a una estrecha y fructífera interacción entre físicos teóricos y experimentales. A grandes rasgos nuestros investigadores trabajan en: i) Estudios encaminados al entendimiento de la naturaleza fundamental de la materia, la energía y la estructura del espacio-tiempo. ii) Teoría, fenomenología y experimentación en física de partículas elementales, y su relación con temas de astrofísica, cosmología, materia condensada e información cuántica. Iii) Búsqueda de una descripción microscópica de la gravedad que amalgame las nociones de la física cuántica con las de la Relatividad General (bases del Modelo Estándar Cosmológico). iv) Investigación y desarrollo de detectores de partículas y radiación, instrumentación espacial, tecnologías y métodos computacionales avanzados para el manejo, procesamiento y análisis de datos. v) Investigación experimental de frontera en física de altas energías a través de la participación en colaboraciones internacionales.

Resumen de líneas de Investigación

Fenomenología de Astropartículas: Incluyendo neutrinos, rayos cósmicos, ráfagas de rayos gamma, entre otras. Se estudian los mecanismos de producción y aceleración de partículas de ultra-alta energía en ambientes astrofíscos, así como su detección.
Fenomenología y teoría de la Materia en Condiciones Extremas: Propiedades de la materia hadrónica a altas temperaturas y densidades y en presencia de campos magnéticos, condiciones presentes en las colisiones de núcleos pesados a altas energías donde se forma el plasma de quarks y gluones, así como en la evolución del universo temprano.
Teoría Cuántica de Campos: El lenguaje del Modelo Estándar de las Partículas Elementales. Se desarrollan herramientas prácticas como teorías efectivas y métodos Hamiltonianos o Lagrangianos de cuantización, y aspectos más cercanos a la Física Matemática, como dualidades, no conmutatividad y teoría de la información cuántica.
Materia con propiedades exóticas: Se estudia la descripción teórica y las posibles implicaciones experimentales de los Materiales Topológicos y se realizan estudios teóricos sobre la Física de Agujeros Negros.
Fenomenología de la Gravedad Cuántica: Consecuencias potencialmente observables de una posible granularidad intrínseca del espacio-tiempo. Éstas podrían manifestarse en minúsculas violaciones a la invariancia de Lorentz.
Correspondencia Holográfica: Equivalencia entre teorías con y sin gravedad (fruto más importante hasta ahora de la Teoría de Cuerdas). Provee pistas valiosas sobre la gravedad cuántica y es una herramienta útil para describir situaciones donde las partículas experimentan fuerzas muy intensas (inaccesibles con los métodos tradicionales).

Colaboraciones internacionales en experimentos en curso

ALICE (A Large Ion Collider Experiment - en el LHC): Estudia las propiedades del estado de la materia conocido como Plasma de Quarks y Gluones, en colisiones de iones pesados en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Uno de los 4 experimentos centrales del LHC.
CCM (Coherent CAPTAIN-Mills) en Los Alamos: realizará búsquedas de diferentes candidatos a Materia Oscura. Buscará evidencia de la existencia de una nueva partícula elemental llamada el “neutrino estéril”.
DAMIC y CONNIE: (DArk Matter In CCDs y COherent Neutrino Nucleus Interaction Experiment). Detección de partículas con dispositivos CCD de calidad científica. DAMIC: búsquedas directas de materia oscura liviana. CONNIE búsquedas de nueva física en las interacciones de neutrinos de reactores nucleares.
Observatorio HAWC (High Altitude Water Cherenkov): Neutrino Nucleus Interaction Experiment). Detección de partículas con dispositivos CCD de calidad científica. DAMIC: búsquedas directas de materia oscura liviana. CONNIE búsquedas de nueva física en las interacciones de neutrinos de reactores nucleares.
Observatorio Pierre Auger: Observatorio de rayos cósmicos ultra-energéticos, el más grande en el mundo, con un área de unos 3000 kilómetros cuadrados. Ubicado en Malargüe, Argentina, que estudia el origen de las partículas más energéticas del Universo, las cuales alcanzan energías decenas de millones de veces más altas que en el LHC.

Colaboraciones internacionales en experimentos en fase de desarrollo

JEM-EUSO (Japanese Experiment Module - Extreme Universe Space Observatory): Será un detector de rayos cósmicos montado en la Estación Espacial Internacional (ISS) para detectar rayos cósmicos en un área de la atmósfera terrestre alrededor de 100 veces mayor que la del Observatorio Pierre Auger.
MPD-NICA (Multi-Purpose Detector at the Nucleotron-based Ion Collider fAcility) en el JINR, Dubna, Rusia: Estudio de propiedades de la materia en condiciones extremas a través de colisiones de iones pesados en un detector multipropósito.

Colaboraciones Internacionales en experimentos en planeación

Oscura: Experimento de nueva generación de búsqueda de materia oscura empleando una masa de ~10 kg de sensores CCD de resolución sub-electrónica (Skipper CCD).
SWGO (Southern Wide-field Gamma-ray Observatory): (https://www.swgo.org/) Tiene como meta la construcción y operación de un observatorio parecido a HAWC en el hemisferio sur. Actualmente esta en la fase del selección del sitio y del diseño del detector.

Beneficios colaterales y derrama tecnológica

Las actividades de ciencia básica desplegadas en el Departamento de Física de Altas Energías producen, como beneficio colateral, una importante derrama tecnológica en las áreas de electrónica, cómputo, redes y tecnología espacial. Ejemplos en este sentido son la plataforma suborbital Pixqui desarrollada en colaboración con la NASA, la infraestructura de cómputo y centro de datos para el observatorio HAWC, el proyecto Colmena, y la colaboración con la Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación (DGTIC) de la UNAM para la instalación de un nodo nivel 2 (Tier 2) para el experimento ALICE, integrada a la Red Mundial (Grid) de Supercómputo asociada al LHC en CERN.

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  • Fundación Marcos Moshinsky

  • Programa Adopte un Talento (PAUTA)

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