Un investigador murciano, en busca de la materia oscura

Su nombre es José María García Barceló (Santo Ángel, 1994) y acaba de doctorares en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) por la Universidad Politécnica de Cartagena. Su tesis mejora los haloscopios para detectar materia oscura, que son unos aparatos, normalmente cilíndricos, utilizados para amplificar la energía de los fotones generados a partir de la interacción axones-fotones.

En cuanto acabe agosto, García Barceló comenzará un contrato postdoctoral en el prestigioso centro de investigación Max Planck de Múnich, cuyos científicos han logrado 38 premios Nobel. 

El joven investigador posee un grado y un máster en Ingeniería de Telecomunicación de la UPCT. Además, ha publicado ya nueve artículos en revistas científicas de alto impacto, presentado nueve contribuciones en congresos y participado en dos proyectos de investigación internacionales.

En tres ocasiones, el murciano ha colaborado en campañas de búsqueda de materia oscura desde el Telescopio Solar de Axiones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés), en Ginebra, donde se encuentra el laboratorio de Física más grande del mundo.

"La materia oscura es el gran enigma del universo", explica García Barceló. "No emite luz ni ninguna otra forma de radiación electromagnética, por lo que su existencia se deduce a partir de los efectos gravitacionales que ejerce sobre la materia visible, como en el movimiento de estrellas y galaxias", añade, indicando que "descubrir la naturaleza de esta misteriosa masa invisible se ha convertido en uno de los desafíos más importantes en la cosmología moderna y la física de partículas".

En qué cosiste su tesis

Para resolver la gran incógnita de la materia oscura, se utilizan haloscopios. En la tesis de García Barceló (en la que se mejoran estos aparatos) se desarrolla un sistema electrónico de sintonía eficiente mediante materiales ferroeléctricos y cavidades resonantes, que incrementan la sensibilidad de estos detectores de axiones, las partículas de las que hipotéticamente se compone la materia oscura.

"Hemos conseguido un mayor rango de medida para barrer el espectro electromagnético, descartando frecuencias en las que pueda estar el axión”, detalla el egresado de la UPCT. "Es una búsqueda que puede aún llevar décadas", reconoce el nuevo doctor, que descubrió su vocación investigadora mientras realizaba el Trabajo Final de Máster sobre filtros satelitales y que obtuvo una ayuda FPI para la formación de doctores. "La física me apasiona y he podido abordar sus grandes misterios desde la perspectiva del ingeniero, aplicando tecnología", comenta.

La tesis doctoral emplea tecnología guía onda, como la utilizada en el diseño de filtros de radiofrecuencia para comunicaciones satelitales, y estuvo dirigida por los investigadores de la UPCT Antonio José Lozano Guerrero y Alejandro Álvarez Melcón; y por Benito Gimeno Martínez, de la Universidad de Valencia. Los trabajos se llevaron a cabo en el marco del grupo RADES de colaboración entre instituciones científicas, en el que proseguirá participando García Barceló durante su estancia en Múnich.

Toda esta investigación se ha desarrollado en el contexto de dos proyectos de investigación financiados por la Agencia Estatal de Investigación y con fondos FEDER de la Unión Europea, basados en los experimentos CAST (CERN Axion Solar Telescope) e IAXO (International Axion Observatory): 'Desarrollo de filtros paso-banda basados en cavidades de microondas para la detección de axiones' (FPA2016-76978-C3-2-P) y 'Diseño de haloscopio para detección de axiones de materia oscura a altas frecuencias en imán BabyIAXO y desarrollo de programa de demostradores a pequeña escala en imán CAST' (PID2019-108122GB-C33), ambos liderados por el investigador de la Politécnica de Cartagena Alejandro Díaz Morcillo.