Doctorados

Programa de Doctorado en Física Teórica

 

 

 

El programa de doctorado en Física Teórica se enmarca dentro del amplio campo científico denominado genéricamente de las Ciencias Experimentales, y está concebido como un programa de tipo único, es decir, con una única universidad implicada, en este caso la Universidad Autónoma de Madrid. El Departamento responsable es el Departamento de Física Teórica y la institución universitaria participante es el Instituto de Física Teórica IFT, que es un instituto mixto UAM/CSIC. Ambas instituciones son hoy en día referentes indiscutibles de excelencia, tanto a nivel nacional como internacional, en su labor formadora de estudiantes de doctorado y en su labor investigadora en el campo de la Física Teórica.

Por área de Física Teórica aquí se refiere a un conjunto amplio de disciplinas que están claramente relacionadas con el ámbito de la Física Fundamental de Altas Energías, y tienen como base común el conocimiento de la naturaleza en su nivel más fundamental, tanto en lo referente a la estructura de la materia como en sus formas de interacción. Entre otras disciplinas, éste área incluye: Teoría Cuántica de Campos y Cuerdas, Física Teórica de Partículas, Física Nuclear, Teoría de la Gravitación, Cosmología, Astrofísica de Altas Energías (llamada también Física de Astropartículas), Física Experimental de Altas Energías, Física Teórica de la Materia Condensada, Física Computacional, Fundamentos de la Mecánica Cuántica y otras. Estas disciplinas y otras más especializadas son la base de las líneas de investigación en las que actualmente se desarrollan los trabajos de investigación de los profesores e investigadores participantes y que son el elemento inspirador fundamental de éste programa.

El PDFT tiene como objetivo principal la formación investigadora y la elaboración de una Tesis Doctoral. El programa actual proviene del anterior Programa Oficial de Doctorado en Física Teórica, que obtuvo la verificación positiva en 2010 (BOE del 10 de Febrero de 2010), al que ha sido otorgada la Mención de Calidad desde el primer curso académico 2003-2004 (referencias MCD2003-00221 y MCD2006-00374) y que ha recibido la Mención Hacia la Excelencia por parte del Ministerio de Educación y Ciencia (BOE del 20 de Octubre de 2011, referencia MEE2011-0264) con una puntuación global ponderada de 95/100. El programa que está vigente ahora supone una adaptación del anterior a la normativa del Real Decreto 99/2011 y está integrado a la Escuela de Doctorado de la Universidad Autónoma de Madrid (EDUAM).

 

Acerca del Programa:

Centros de investigación participantes:

Documentación Oficial del Título:

Tesis defendidas:

Trayectorias de egresados:

Seguimiento y Calidad:

La Escuela de Doctorado de la UAM tiene el firme compromiso de promover la calidad, la ética y la responsabilidad social en la investigación desarrollada en el marco de sus programas de doctorado. Se accede a los protocolos mediante este enlace

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Líneas de Investigación:

Física Experimental de Altas Energías

La materia ordinaria está compuesta en última instancia por partículas elementales (quarks y leptones) y el Modelo Estándar es la teoría que describe cómo interactúan estas partículas elementales a través de tres de las cuatro fuerzas fundamentales en el universo (fuerte, débil y electromagnética). Sin embargo, algunas preguntas aún desafían esta teoría: la inclusión de la fuerza gravitacional, el origen de la Materia Oscura, el origen de las generaciones de quarks y leptones y sus escalas, la asimetría materia-antimateria o las propiedades de los neutrinos.

Las respuestas experimentales a estas preguntas se abordan en instalaciones de Física Experimental de Altas Energías. Los investigadores de la UAM están involucrados en la búsqueda de física más allá del Modelo Estándar (Beyond-SM) en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y en experimentos de neutrinos como Superkamiokande y NEXT.

ATLAS y CMS son dos (de los cuatro) experimentos/detectores/colaboraciones que recopilan los resultados de las colisiones de partículas en el LHC. Los miembros de esta línea de investigación participan activamente en estas colaboraciones en el análisis de datos, el desarrollo del calorímetro electromagnético de argón líquido de ATLAS y los tubos de deriva de muones de CMS. Además, una instalación informática de nivel 2 perteneciente a la Worldwide LHC Computing Grid brinda soporte para la simulación y el procesamiento de datos por parte de los usuarios finales.>

Los neutrinos se producen en un determinado “sabor” (electrón, muón o tau) que no corresponde a un determinado “estado de masa”. Este hecho es el origen de las oscilaciones de neutrinos. Los miembros de esta línea de investigación participan en experimentos como Super-Kamiokande y NEXT, que tienen como objetivo detectar y estudiar las propiedades de los neutrinos, y buscar una posible descomposición del protón y una desintegración doble beta sin neutrinos.

Teoría de Cuerdas y Supergravedad

Uno de los objetivos clave de la Física de Partículas es proporcionar una comprensión profunda de las fuerzas fundamentales de la Naturaleza. En este sentido, lograr la compatibilidad entre la mecánica cuántica y la gravedad de Einstein es uno de los principales desafíos de la física teórica en este siglo. La teoría de cuerdas es el candidato principal para una teoría coherente de la gravedad cuántica y, al mismo tiempo, tiene una estructura lo suficientemente rica como para contener los ingredientes esenciales del Modelo Estándar. La teoría de cuerdas también permite comprender los grados de libertad microscópicos de los agujeros negros y ofrece un amplio 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 física de la materia condensada y la física de iones pesados.

Estructura Nuclear, Teorías de Campos en el Retículo y Materia Condensada

El núcleo atómico es un sistema compuesto por protones y neutrones (nucleones) que interactúan a través de intrincadas fuerzas nucleares. El número de protones y neutrones en el núcleo define los diferentes elementos químicos y sus respectivos isótopos que se encuentran en la naturaleza. Estos iones atraen electrones para formar átomos, y estos átomos se combinan para construir moléculas, que son los bloques de construcción de estructuras químicas y biológicas complejas. La Física Nuclear conecta las escalas más pequeñas (Física de Partículas) y más grandes (Astrofísica) en la naturaleza. Por lo tanto, el núcleo atómico es el laboratorio perfecto para estudiar las propiedades de las partículas elementales y sus interacciones. Además, el origen y la abundancia de los diferentes isótopos están determinados por las reacciones nucleares que ocurren en diferentes etapas de la vida de las estrellas y que definen su destino. Nuestro objetivo es comprender la estructura de los núcleos mediante teorías microscópicas basadas en aproximaciones de campo medio autoconsistentes y más allá del campo medio, combinadas con sofisticadas interacciones nucleares. Estas herramientas teóricas se utilizan para calcular propiedades nucleares como energías de enlace, radios, energías de excitación, modos de desintegración, fisión, etc., que luego se pueden comparar con datos experimentales. Desintegración Doble Beta sin Neutrinos: Este proceso (aún no observado), en el cual un núcleo se desintegra en otro núcleo con dos protones más y dos neutrones menos, con la emisión de dos electrones pero sin neutrinos, tiene muchas implicancias para la naturaleza de los neutrinos, la física más allá del Modelo Estándar y la cosmología.

La teoría de campos en sí misma es la herramienta fundamental en la física de partículas. Sin embargo, la comprensión de sus aspectos no perturbativos sigue siendo un desafío. Una técnica líder en el tratamiento de fenómenos fuertemente acoplados es la teoría de campos en el retículo. Esto se ha aplicado tanto al estudio de propiedades generales de teorías de campos como al cálculo de cantidades y elementos de matriz de la cromodinámica cuántica (QCD) que en la actualidad se pueden calcular con una precisión sin precedentes.

Dentro del campo de Teoría de la Materia Condensada y la Información Cuántica se tiene como objetivo desarrollar un campo interdisciplinario en la frontera de la física de la materia condensada, la óptica cuántica y la teoría de la información cuántica, con el desafío de abordar preguntas abiertas fundamentales en la comprensión de sistemas cuánticos de muchos cuerpos y explorar el entrelazamiento cuántico de muchos cuerpos para nuevos paradigmas de procesamiento de información cuántica. Las herramientas utilizadas se basan en los desarrollos recientes en la teoría de la información cuántica combinados con las técnicas tradicionales basadas en la teoría de campos conformes y los sistemas integrables.

Fenomenología del Modelo Estándar y Más Allá, Astropartículas y Gravitación

Nos gustaría entender cuál es el origen de la masa de todas las partículas elementales. Recientemente, se ha dado un gran paso adelante en el CERN con el descubrimiento de una partícula bosónica con una masa de 125 GeV en el LHC. Este valor de masa desafía algunas de las ideas más simples para la física más allá del Modelo Estándar (ME), y aún está por determinar si esta es la partícula de Higgs del ME o algún otro 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 masas y mezclas de fermiones en el ME aún queda por entenderse. El progreso en las últimas dos décadas en cuanto a las masas y mezclas de neutrinos ha sido impresionante. La reciente medición de la mezcla de neutrinos de tercera generación también nos indica 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 asimetría entre la materia y la antimateria. En este sentido, los experimentos LHCb, CMS y ATLAS también mejorarán nuestra comprensión de la física de los quarks pesados y sus mezclas y violaciones de CP de una manera sin precedentes.

La Física de Altas Energías está íntimamente conectada con la física a grandes escalas, a nivel de Astrofísica y Cosmología. Por lo tanto, la física de los constituyentes últimos de la materia tiene un impacto en la evolución cosmológica del universo. Por otro lado, la Astrofísica también impone restricciones a las propiedades de las partículas elementales. En este sentido, la búsqueda de la materia oscura es particularmente relevante. Experimentos de detección directa como CDMS o XENON están desafiando muchos modelos de materia oscura. Experimentos como Fermi están probando el espectro de alta energía de los rayos cósmicos con una precisión sin precedentes. La Cosmología ha entrado en una era de precisión y las mejoras en la medición de la radiación cósmica de fondo (CMB) y la búsqueda de ondas gravitacionales primordiales nos permitirán probar grandes clases de modelos inflacionarios. Grandes sondeos de galaxias como DES, Euclid, PAU y DESI nos proporcionarán información valiosa sobre las propiedades de la Energía Oscura. Todos estos datos restringirán aún más los modelos de física de partículas.

 

Actividades Formativas:

Cursos de Especialización 2024/2025 [voluntarios, actualización permanente]:

Cursos de Especialización 2023/2024 [voluntarios, actualización permanente]:

Cursos de Especialización 2016/2023

Seminarios y conferencias en el DFT y en el IFT:

Los estudiantes del PDFT tienen acceso a los ciclos de seminarios que ofrecen el DFT y el IFT sobre temas específicamente vinculados a las líneas de investigación del programa. En estos ciclos de seminarios y conferencias participan investigadores de gran prestigio, nacionales e internacionales, y se promueve la participación de los estudiantes del PDFT como ponentes, para presentar sus resultados obtenidos en la investigación llevada a cabo durante el desarrollo de la tesis doctoral. También, los estudiantes tienen acceso a participar de las conferencias impartidas en las distintas Facultades de la UAM y/o promovidas por la EDUAM, sobre temas más generales y transversales. La asistencia a estos seminarios y conferencias forma parte de las actividades formativas del PDFT. La actividad no es obligatoria, pero se recomienda la asistencia a un seminario por mes, sean estudiantes a tiempo parcial o completo.

Actividades Formativas Ofertadas por la Escuela de Doctorado UAM

 

Comisión Académica y Contacto:

La Comisión Académica (CA) del PDFT está compuesta por cinco miembros:
tres profesores permanentes o contratados Ramón y Cajal del área de Física Teórica del DFT y
dos investigadores provenientes de las instituciones convenidas (IFT).

  • Coordinador: Sabio Vera, Agustín (DFT/IFT)
  • Secretario: Pena Ruano, Carlos (DFT/IFT)
  • Vocal: Glasman Kuguel, Claudia (DFT)
  • Vocal: Marchesano Buznego, Fernando (IFT)
  • Vocal: Moreno Moreno, Jesús M. (IFT)

Reglamento interno de la Comisión Académica

Contacto Escuela de Doctorado: doctorado.gestion@uam.es

Contacto Programa de Doctorado: info.doctorado.fisicateorica@uam.es

Comisión de Calidad y Contacto:

La Comisión de Calidad del PDFT tiene como misión analizar la información recibida desde los estudiantes, directores, profesores y PAS del PDFT por diferentes procedimientos y definir líneas de actuación para implementar mejoras en el programa (cualquier sugerencia puede canalizarse personalmente o a través de los contactos mostrados al final de esta sección). Está compuesta por siete miembros: la CA más un representante de los doctorandos y una representante del PAS:

  • Coordinador: Sabio Vera, Agustín (DFT/IFT)
  • Secretario: Pena Ruano, Carlos (DFT/IFT)
  • Vocal: Glasman Kuguel, Claudia (DFT)
  • Vocal: Marchesano Buznego, Fernando (IFT)
  • Vocal: Moreno Moreno, Jesús M. (IFT)
  • Vocal de Estudiantes: Bernal González, Alexander (IFT)
  • Vocal de PAS: Alameda Ortega, Rebeca (IFT)

Sugerencias Generales UAM

Sugerencias Comisión de Calidad: doctorado.gestion@uam.es

Lista de Doctorandos y Directores asociados:

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