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Ciencia

La astrofísica canaria se prepara para abordar el enigma de la materia oscura

El IAC reúne en su Winter School a un centenar de científicos de renombre y jóvenes investigadores para sentar las bases de la colaboración en la investigación de este reto del futuro.

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Winter School del Instituto de Astrofísica de Canarias Andrés Gutiérrez

La astrofísica canaria se está preparando para abordar el que se ha convertido en el enigma más importante de la cosmología y la física de partículas: la materia y la energía oscura. Y es que las galaxias, estrellas y planetas - el universo conocido- que parecen flotar en el ancho cosmos, son solo una mínima expresión de todo lo que se esconde en la oscuridad del espacio. Desde principios de este siglo, hay pruebas lo suficientemente sólidas como para establecer que el 95% del espacio está inundado de materia y energías «oscuras», unas fuerzas y materiales invisibles, que los científicos creen responsable de ensamblar todas las estructuras visibles del universo.

En 2006 se consiguió describir la materia oscura a través de lentes gravitacionales, aunque las teorías en las que se habla de ella datan del 1933. Este descubrimiento, sin embargo, dejó tras de sí un abanico de incógnitas que han puesto patas arriba las teorías que permitían comprender el funcionamiento del universo. De hecho, el gran Santo Grial de la astrofísica de las próximas décadas es hallar el mecanismo que explique el papel de esta "oscuridad" en el universo. "Creemos que estamos ante uno de esos momentos cruciales en la historia de la física, como lo fue la teoría de la relatividad o el descubrimiento de la mecánica cuántica, y puede suponer un cambio de paradigma en la investigación", explica Jorge Martín, investigador en cosmología y codirector del Winter School del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). No en vano, desde que se corroboró la existencia de la materia y la energía oscura, algunos preceptos de la física moderna se han ido haciendo añicos, entre ellas, el modelo estándar de partículas que, como admite Martín, ya "empieza a fallar". 

Estos interrogantes se pueden plantear desde la astrofísica, la cosmología y la física de partículas

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En este escenario, el IAC ha decidido dedicar su tradicional Escuela de Invierno a sentar las bases para la resolución de este problema en las próximas décadas. El objetivo fundamental de esta Escuela es debatir sobre la naturaleza de la materia oscura y de la energía oscura así como la validez del modelo estándar de partículas. Se trata de un curso de dos semanas (50 horas) dirigido a 60 investigadores predoctorales y postdoctorales de 17 países, que tiene como objetivo abordar este y otros retos de la cosmología y la física de partículas, ayudar a crear redes de trabajo multidisciplinar y mejorar el conocimiento de base con el que cuentan los investigadores que se encargarán de resolver este misterio en el futuro. "Nos hemos animado a juntar a comunidades diferentes de físicos para afrontar estos problemas comunes desde ángulos complementarios", explica Carlos Hernández, físico de partículas y coorganizador de la trigésimo tercera edición de la Winter School del IAC. 

No es lo común, como aseguran los promotores de esta edición. Habitualmente los científicos de cada rama de la astrofísica se centran en su línea de investigación, y los grupos funcionan como departamentos estancos. Así también lo destacó el director del IAC, Rafael Rebolo, durante la conferencia inaugural de la Escuela. "La interrelación entre estos campos no se suele dar pero un problema como este, visto de manera transversal, es el caldo de cultivo perfecto para poder generar nuevas ideas que permitan avanzar simultáneamente en todos ellos", resaltó Rebolo.

Winter School del Instituto de Astrofísica de Canarias Andrés Gutiérrez

Por lo pronto, a estos grandes interrogantes de la física fundamental se accede, como mínimo, desde tres ángulos diferentes pero complementarios: la astrofísica, la cosmología y la física de partículas. La cosmología estudia el universo observable como un todo utilizando las herramientas de la astrofísica. Gracias a sus observaciones, se puede acceder a datos a partir de los cuales se puede inferir que la expansión del Universo se está acelerando, cuya causa se conoce como energía oscura. Mientras, la física de partículas indaga la naturaleza a las escalas más pequeñas, particularmente con los aceleradores de partículas construidos en tierra. Sin embargo, a día de hoy, se desconce cuáles son las leyes físicas que podrían haber producido la asimetría primordial que ha hecho posible que nosotros y todo lo que percibimos directamente existamos.

De ahí que, tras años de búsqueda infructuosa de una teoría que pueda aunar todas las observaciones realizadas hasta ahora, los investigadores hayan optado por hacer propio el clásico refrán de «la unión hace la fuerza». De hecho, como manifestó Rebolo durante su presentación, «sería muy conveniente que de manera rutinaria» se organizaran foros y ambientes como la Winter School, en los cuales «los expertos pudieran interaccionar con los investigadores jóvenes»

Se ha elegido a 60 jóvenes promesas de la investigación astrofísica para participar en este foro

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La escuela de invierno del IAC abrió sus puertas el pasado 21 de noviembre y permanecerá en activo hasta el próximo 2 de diciembre. En estas dos semanas, 60 jóvenes promesas de la investigación astrofísica - elegidas minuciosamente por sus excelentes currículums entre más de 150 peticiones- han estado empapándose de los conocimientos de los mejores investigadores del mundo en el campo de estudio de la Cosmología y de la Física de partículas. 

Uno de esos jóvenes científicos, Jorge Terol, doctorado en astrofísica e investigador del grupo de astropartículas del IAC, considera que la experiencia le ayudará a ampliar su base de conocimientos y mejorar su investigación actual. "Aquí estamos hablando de los fundamentos de la teoría física, los primeros nichos del universo, el por qué estamos aquí. Son preguntas más cercanas a la filosofía pero que la física puede resolver", reseña el investigador. Para responder preguntas de tal envergadura es necesario esa colaboración multisectorial dado que, como destaca Terol, se necesita "mucha creatividad e ideas nuevas para pensar en un modelo que explique todas las observaciones que tenemos de la materia oscura".  Y es que, como insiste, a las teorías actuales hay que "darles una vuelta" porque puede ser que "puede que haya una partícula que no entendamos que tenga un papel fundamental".

Winter School del Instituto de Astrofísica de Canarias Andrés Gutiérrez

Para los promotores estas jornadas, que se están celebrando en el Museo de Ciencias y el Cosmos de La Laguna, tienen una importancia crucial para el futuro de la astrofísica. "Los que hemos seleccionado para participar en estas jornadas son los jóvenes más brillantes y vienen de los mejores centros del mundo. Son la física del futuro", explica Hernández. Por ello, destaca que "si con estas iniciativas contribuimos a que este conocimiento se entronque en su crecimiento profesional, probablemente produzca más frutos de los esperados".

Tanto Hernández como Martín aseguran estar "impresionados" por la facilidad con la que los jóvenes investigadores se han "mezclado" unos con otros a la hora de socializar. "Tenemos varias experiencias previas de organización de eventos y teníamos nos suscitaba cierto miedo el hecho de que los estudiantes y los profesores no se llegaran a mezclar, tuvieran timidez  o no preguntaran", explica Martín. Por ello incorporaron una serie de técnicas didácticas para facilitar la participación de todos ellos durante las sesiones para "mezclarlos" y garantizar su participación. La sorpresa llegó cuando se percataron de que los jóvenes ya habían hecho el trabajo de socializar mucho antes. "Desde el principio los estudiantes locales se volcaron con el resto y salieron con ellos a La Laguna e incluso a otros sitios de Tenerife", explica Martín. "Tener conexiones desde temprano puede ser muy valiosos para ellos cuando crezcan en este campo de la ciencia", resalta.

Los organizadores creen que se trata de una consecuencia de la pandemia. "Llevaban tiempo sin salir y asistiendo únicamente a eventos online , con esta nueva oportunidad estamos notando que vienen con hambre de participar y socializar", asegura el codirector. "Son gente interactiva, entusiasta y muy madura", añade Hernández.

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