La exploración de los orígenes de la materia y de la misteriosa energía oscura de la que se compone casi el 70% del universo; la creación de nuevos materiales con aplicaciones en múltiples campos; el desarrollo de tecnologías cuánticas para reforzar la ciberseguridad; unas gafas diseñadas para corregir la visión de pacientes con cataratas sin tener que recurrir a la cirugía… Estos son los principales objetivos de los siete innovadores proyectos que acaban de recibir el apoyo de las Becas Leonardo de Física en una convocatoria especial de 2023, dentro del programa de apoyo a investigadores y creadores culturales de la Fundación BBVA.

Las Becas Leonardo suponen un impulso a los proyectos personales de investigadores y creadores de excepcional talento que se encuentran en un estadio intermedio de sus trayectorias profesionales, con edades comprendidas entre los 30 y los 45 años, logros ya acreditados y proyectos de muy alto interés. El destino de los fondos, 40.000 euros, se ajusta sin limitación alguna a los diferentes requerimientos individuales planteados por cada solicitante en un plazo de entre 12 y 18 meses.

En atención al carácter particularmente productivo de la comunidad científica dedicada a la Física en España y a su carácter fundamental, teórico y aplicado, la Fundación BBVA concede por segunda vez en 2023 una convocatoria especial de las Becas Leonardo dedicada exclusivamente a este campo. Tras revisar las 72 solicitudes recibidas, la comisión evaluadora de expertos (ver composición más abajo) ha resuelto conceder siete becas a los siguientes investigadores:

Carlos Antón Solanas: Tecnologías cuánticas para comunicaciones seguras

Nuestros mensajes de WhatsApp, las transferencias bancarias y cualquier información sensible se deben transmitir sin que nadie más que la persona indicada los pueda leer.  El proyecto de Carlos Antón Solanas empleará partículas de luz, llamadas fotones, cuyo comportamiento cuántico permite codificar la información y transmitirla de manera que cualquier intento de interceptarla se detecte inmediatamente. “A veces hay cierta reticencia a reconocer que hay maneras más seguras que las actuales de transmitir la información”, declara el investigador, “pero para eso está la investigación fundamental: para mostrar que son posibles y viables a nivel comercial”.

Sin embargo, destaca Antón, “hay una barrera que está deteniendo el avance de las tecnologías cuánticas”. Esta barrera es el frío extremo que suelen requerir para que funcionen. Por eso Antón propone emplear fotones a temperatura ambiente, de manera que se puedan transmitir no sólo en el laboratorio, sino también, en una segunda etapa del proyecto, entre dos puntos del campus de la Universidad Autónoma de Madrid, donde él trabaja. Debido a la tecnología concreta que se propone emplear, espera obtener una “eficiencia récord” en la transmisión.

Clara Cuesta: “Mensajes cósmicos” enviados por una estrella muerta

Los neutrinos son partículas fundamentales sin carga y apenas masa, que interactúan muy débilmente con la materia. Por ello, se consideran excelentes “mensajeros cósmicos” que pueden aportar información muy valiosa sobre el origen de los fenómenos astrofísicos. Desde esta óptica, el proyecto de Clara Cuesta se centra en la detección de los neutrinos producidos durante una supernova, es decir, la explosión que se produce cuando una estrella llega al final de su vida.

“La mayor parte de la energía producida por la muerte de una estrella se libera en forma de neutrinos”, explica Cuesta, “y estas partículas son las primeras capaces de escapar del núcleo de la supernova. Para conseguirlo, Cuesta se centrará en optimizar los fotosensores que captarán la luz producida al interaccionar los neutrinos de supernova con DUNE y validar su funcionamiento en los prototipos del CERN (Suiza) antes de su instalación en el proyecto de EEUU.

Héctor Gil Marín: En busca de pistas para comprender la energía oscura 

La comprensión actual del cosmos se rige por el modelo estándar de la cosmología LCDM, de sus siglas en inglés Lambda-Cold Dark Matter, propuesto a finales del siglo XX. Este modelo postula la existencia de un misterioso fluido, la energía oscura, que explicaría la expansión acelerada del universo. Según las observaciones más recientes, este fluido representa alrededor de un 69% del contenido de energía total del universo.

En su proyecto, Héctor Gil Marín pretende arrojar luz sobre este enigmático componente del universo. Para lograrlo, combinará los últimos datos del cartografiado masivo de galaxias DESI (Dark Energy Survey Instrument) con las últimas y más novedosas técnicas de análisis, para maximizar el retorno de información y caracterizar las propiedades de la energía oscura con mayor precisión. “Lo que más me ilusiona”, asegura, “es la posibilidad descubrir algo que la teoría convencional no pueda explicar, y abra la puerta a una revolución en la física”.

Tobias Grass: Materiales cuánticos para cumplir un gran sueño de la física

Las máquinas de resonancia magnética o los aceleradores de partículas funcionan gracias a los superconductores, unos metales que transportan la corriente eléctrica sin ofrecer resistencia alguna. Actualmente, estos materiales sólo se vuelven superconductores a temperaturas extremadamente bajas.  En su proyecto, Tobías Grass propone emplear un simulador cuántico que contenga excitones, una especie de partículas cuyo comportamiento sí puede depender del de todas las demás.
Además, este tipo de simulador cuántico es mucho más compacto que los tradicionales y, como indica el investigador, “es un campo muy joven, así que tiene el potencial de presentar beneficios que aún no conocemos”. Su investigación se ocupará de la teoría, pero también plantea colaborar con dos grupos de investigación del CNRS en Niza (Francia) y el Joint Quantum Institute en Maryland (EEUU), para comprobar si sus conclusiones se aplican en la práctica y así desentrañar las claves de este elusivo fenómeno.
Gabriel Lozano Barbero: Nanomateriales que emiten luz
El investigador Gabriel Lozano Barbero estudia la luz y cómo manipularla. Dentro de los materiales emisores de luz se enmarca el proyecto del investigador, los conocidos como materiales de luminiscencia persistente. "Son materiales cristalinos con propiedades estructurales que permiten que se almacene la energía óptica. Durante el día, al recibir luz, se llenan de esa energía óptica y, cuando cesa esa excitación, son capaces de liberarla de forma gradual".
En este proyecto Lozano propone estudiar cómo influye el entorno óptico en la emisión persistente, ya que la luz que emite un material depende de su estructura cristalina y del índice de refracción del medio en el que se está emitiendo. Cuanto mayor es el índice de refracción de un medio, más lento viaja la luz en su interior. Lozano señala que hay mucho interés en el desarrollo de estos nanomateriales para su uso en bioimagen, como sondas que puedan ser utilizadas dentro el cuerpo humano como marcadores capaces de iluminarse; o para el desarrollo de agentes contra la falsificación, como recubrimientos para billetes, pasaportes o etiquetas.
Alba María Paniagua Díaz: Gafas para corregir las cataratas sin cirugía
Alrededor del 70% de las personas mayores de 65 años sufre cataratas. Actualmente, la única solución es la cirugía, pero en los casos en los que esta no es posible, las cataratas acaban desembocando en ceguera. Cuando se forma la catarata, las proteínas dentro del cristalino se agregan entre sí, lo que hace que la luz, al pasar, se disperse y el cristalino se nuble. El proyecto de Alba María Paniagua busca desarrollar unas gafas inteligentes, similares a las usadas en aplicaciones de realidad aumentada, para la corrección no invasiva de las cataratas.
“Con unos moduladores de cristal líquido, que modifican las propiedades de la luz, manipulamos la luz que llega al cristalino de manera que compensen las distorsiones que provocan las partículas del cristalino”, explica la investigadora. “Lo que hacemos es cambiar la dirección incidente de la luz de manera que ésta llegue correctamente a la retina”. Además, estas gafas para las cataratas, al ser electrónicas, sólo habría que recalibrarlas según avance la catarata, pero no cambiarlas.
Patricia Sánchez Lucas: Detectar neutrinos para averiguar el origen de la materia
Los neutrinos son partículas elementales que podrían aportar la clave para comprender uno de los mayores misterios del Universo: ¿por qué el mundo que nos rodea está hecho de materia y no vemos ni rastro de antimateria? Para intentar comprender este fenómeno, se están construyendo colosales detectores de neutrinos en el experimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) en EEUU, donde se enmarca el proyecto de esta investigadora.
“El objetivo”, detalla Patricia Sánchez Lucas, “es intentar medir si el comportamiento de neutrinos y anti-neutrinos es el mismo al interaccionar con átomos de gas argón tras un viaje de más de 1.000 km desde un acelerador de partículas. “Lo que propongo con la Beca Leonardo”, explica, “es desarrollar un sensor nuevo para mejorar la capacidad de los detectores, un dispositivo que sea capaz de medir, de manera simultánea, tanto la luz como la carga que producen los neutrinos”.