Líneas de Investigación




La investigación en el IFT se centra en la física teórica, y su objetivo es el descubrimiento y la comprensión de las leyes básicas que explican el comportamiento del mundo físico en que vivimos, a partir de las escalas de longitud más pequeñas (como las de la física de partículas elementales) a los más grandes (por ejemplo, en el nivel cosmológico). Hay varias líneas de investigación desarrolladas en el IFT:

El origen de la masa

Nos gustaría entender lo que es el origen de la masa de todas las partículas elementales. Un gran paso adelante ha sido dado recientemente en el CERN con el descubrimiento de un bosón con una masa de 126 GeV en el LHC. Este valor de la masa desafía algunas de las ideas más simples de la física más allá del Modelo Estándar (ME) y todavía está abierto si es éste el Higgs de Modelo Estándar o alguna otra escalar con acoplamientos análogos. La física de la partícula de Higgs es una de las prioridades en el campo en los próximos años. Al mismo tiempo, el origen del espectro de las masas de los fermiones y sus mezclas en el ME todavía permanece sin ser completamente entendido. El progreso en las dos últimas décadas en materia de masas de neutrinos y su mezcla ha sido impresionante. la reciente medición de la mezcla de neutrinos tercera-primera generación nos dice que las futuras fábricas de neutrinos podrían detectar la violación de CP en el sistema de neutrinos. Esto podría tener profundas implicaciones en nuestra comprensión del origen de la materia y la asimetría de antimateria. En este contexto, los experimentos LHCb, CMS y ATLAS también mejorarán nuestra comprensión de la física del quark pesado, su mezcla y la violación CP de una manera sin precedentes.

Las sublíneas de Investigación en esta área incluyen:

  • La física Higgs, Más allá del Modelo Estándar (BSM) y la física del LHC
  • Flavor y Física de Neutrino

Campos Cuánticos, Gravedad y Cuerdas

Uno de los objetivos fundamentales de la Física de Partículas es proporcionar una profunda comprensión de las fuerzas fundamentales de la Naturaleza. A este respecto, hacer compatibles la mecánica cuántica y la gravedad de Einstein es uno de los principales retos para la física teórica de este nuevo siglo. La teoría de cuerdas es el candidateo líder para una teoría consistente de la gravedad cuántica y al al mismo tiempo tiene una estructura que es suficiente rica para contener los ingredientes esenciales del ME. La teoría de cuerdas también permite una comprensión de los grados microscópicas de libertad de los agujeros negros y ofrece un rico campo de conexiones con la teoría de campos (a través de la holografía y la correspondencia ADS-CFT) e incluso con otros sistemas fuertemente acoplados en la materia condensada y física de iones pesados​​. La teoría de campos es en sí mismo la herramienta fundamental en la física de partículas. Aún así, la comprensión de sus aspectos no perturbativas permanece como un problema aún sin desvelar. Una técnica líder en el trato con fenómenos fuertemente acoplados es la teoría del campo en el retículo ("lattice"). Esta técnica ha sido aplicada tanto al estudio de las propiedades generales de las teorías de campo así como para el cálculo de las cantidades de QCD y los elementos de matriz que pueden en la actualidad ser calculados con una precisión sin precedentes.

Las sublíneas de Investigación en esta área incluyen:

  • Holografía, Cuerdas y aplicaciones de la correspondencia AdS / CFT con el estudio de las teorías de campos cuánticos fuertemente acoplados
  • Gravitación
  • Fenomenología de cuerdas
  • Teoría de Campos Reticular

El origen y la composición del Universo

La Física de Altas Energías está íntimamente relacionada con la física a gran escala, al nivel Astrofísico y Cosmológico. Así, la física de los constituyentes últimos de la materia tiene un impacto en la evolución cosmológica del universo. Por otro lado la Astrofísica también pone limitaciones a las propiedades partículas de elementales. En este sentido la búsqueda de la materia oscura es particularmente relevante. Experimentos de detección directa como CDMS o XENON están desafiando muchas de los estos modelos candidatos para materia oscura. Experimentos como Fermi están poniendo a prueba el espectro de alta energía de los rayos cósmicos con una precisión sin precedentes. La Cosmología está también en una era de precisión y las mejoras en la medición de la CMB y la búsqueda de ondas gravitacionales primordiales nos permitirán comprobar grandes clases de modelos inflacionarios. Grandes catálogos de galaxias como DES, Euclides, BOSS y BigBOSS nos dará valiosa información sobre las propiedades de la energía oscura. Todos estos datos serviran para restringir aún más los modelos de la física de partículas.

Las sublíneas de Investigación en esta área incluyen:

  • Cosmología del Universo temprano
  • Energía Oscura
  • Física de Astropartículas y materia oscura

La Teoría de la Materia Condensada e Información Cuántica

Los últimos desarrollos experimentales y tecnológicos nos están permitiendo cada vez más explorar estados exóticos de la materia basados en el entrelazamiento cuántico. A través de ellos, se espera poder acceder tanto a nueva física, como a una complejidad computacional sin precedentes, basada en la idea de la computación cuántica. Esta idea es la base de una de las fronteras fundamentales de la física moderna: la llamada “frontera de la complejidad” de los sistemas cuánticos entrelazados.

La investigación en esta frente propone preguntas fundamentales para la comprensión de los sistemas cuánticos de muchos cuerpos, así como la exploración de nuevos paradigmas de procesamiento de información cuántica. En este contexto,el estudio de la física cuántica desde un punto de vista informacional y computacional es clave. Esta perspectiva nos permite explorar las fronteras de la física moderna, incluyendo la materia condensada, la óptica cuántica, la física de altas energías y la teoría de la información cuántica.

Las sub-líneas de investigación en esta área incluyen:

  • Entrelazamiento e integrabilidad en plataformas cuánticas
  • Teorías de campos conformes en sistemas cuánticos de muchos cuerpos
  • Simulaciones cuánticas para física de altas energías
  • Complejidad cuántica y algoritmos
  • Redes tensoriales
  • Caracterización, verificación y validación de plataformas cuánticas
  • Corrección de errores en computación cuántica