Desarrollan nuevas tecnologías para comprender fenómenos asociados a la estructura nuclear y a procesos astrofísicos extremos

La Universidad de Huelva lidera el consorcio internacional `NURISOL’, una iniciativa de investigación en física nuclear avanzada coordinada por Ismael Martel Bravo, catedrático de Física Atómica y Nuclear del Departamento de Ciencias Integradas. En este proyecto, en el que participan las universidades de Huelva y Valencia, se trabaja en el desarrollo de nuevas tecnologías e instrumentación científica para el Separador de Fragmentos Nucleares (ISRS), un espectrómetro de última generación destinado a experimentos vinculados al CERN (Consejo Europeo para la Investigación Nuclear), el laboratorio de física de partículas más grande del mundo. NURISOL cuenta con el respaldo del Plan Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

La participación de Huelva se realiza a través del subproyecto NURSING-ISRS, situando a la Universidad onubense dentro de una red internacional de investigación puntera dedicada al estudio de la estructura del núcleo atómico y al desarrollo de tecnologías de alta precisión para aceleradores de partículas y espectroscopía nuclear. NURISOL (acrónimo de Nuclear Reactions and Instrumentation Studies for the ISRS Spectrometer) se desarrolla en colaboración con otros grupos de investigación nacionales e internacionales y está estrechamente ligado a la instalación HIE-ISOLDE del CERN.

Ismael Martel Bravo, investigador de la Universidad de Huelva

Su objetivo principal es contribuir al desarrollo del futuro espectrómetro superconductor ISRS (ISOLDE Superconducting Recoil Separator), un sistema de alta resolución diseñado para investigar núcleos atómicos exóticos producidos mediante haces radiactivos. “El objetivo de NURISOL es continuar con los desarrollos tecnológicos y de instrumentación relacionados con este dispositivo, que estamos liderando dentro de una colaboración internacional encabezada por grupos españoles, concretamente desde Huelva y Valencia”, explica Ismael Martel.

El investigador destaca además el carácter innovador de esta infraestructura científica: “Se trata de un espectrómetro muy novedoso, basado en imanes superconductores y una óptica muy especial que permite atrapar los fragmentos de reacción y analizarlos mediante distintos tipos de detectores desarrollados dentro del propio proyecto”.

Estos núcleos, muy inestables y difíciles de estudiar, permiten profundizar en cuestiones fundamentales sobre la materia y el origen de los elementos químicos en el universo. La investigación en este ámbito resulta clave para comprender fenómenos asociados a la estructura nuclear y a procesos astrofísicos extremos.

“ISRS permitirá investigar la estructura de los llamados núcleos exóticos, configuraciones de protones y neutrones que no se encuentran de forma natural y que nos ayudan a comprender mejor las interacciones y las fuerzas nucleares”, señala Martel.

El conocimiento generado tiene además implicaciones que van más allá de la investigación básica. “Comprender las propiedades de los núcleos atómicos resulta fundamental para campos como la astrofísica nuclear, ya que nos ayuda a entender los procesos que tienen lugar en las estrellas y el origen de muchos de los elementos presentes en la naturaleza”, añade.

La participación de la Universidad de Huelva combina investigación básica y desarrollo tecnológico avanzado. El equipo trabaja tanto en experimentos de física nuclear como en el diseño de nuevos sistemas de detección y electrónica científica de alta precisión. Entre las líneas más innovadoras destaca el desarrollo de detectores basados en carburo de silicio, electrónica digital de bajo consumo y bancos experimentales destinados a probar futuros sistemas del espectrómetro.

Uno de los elementos centrales del proyecto es el denominado IONTB (Ion Test Bench), una infraestructura experimental diseñada para validar tecnologías y principios de funcionamiento que posteriormente podrán integrarse en el futuro sistema ISRS del CERN.

La aportación específica de la Universidad de Huelva se centra especialmente en el desarrollo instrumental. “En Huelva llevamos principalmente la parte de instrumentación, especialmente el desarrollo de detectores de carburo de silicio, un material relativamente nuevo para la detección de partículas cargadas y con aplicaciones que van mucho más allá de la investigación nuclear”, explica el investigador.

Aplicaciones para la ciencia y la salud

Según Martel, estos desarrollos tecnológicos podrían tener aplicaciones en otros ámbitos científicos y sanitarios. “Este tipo de sensores son muy interesantes también para la medicina, por ejemplo, en dosimetría, así como para otras aplicaciones tecnológicas relacionadas con la detección de radiación”.

Además del avance científico, NURISOL tiene una importante dimensión tecnológica y formativa. El proyecto contribuye a la capacitación de estudiantes e investigadores en ámbitos altamente especializados como la física nuclear experimental, la electrónica avanzada, la instrumentación científica y la óptica de aceleradores. Asimismo, fomenta la colaboración con empresas tecnológicas y centros europeos de investigación de primer nivel.

La implicación de la Universidad de Huelva en iniciativas de este alcance internacional consolida el posicionamiento de la institución en áreas estratégicas de investigación científica y tecnológica. La participación en proyectos asociados al CERN refuerza además la capacidad de transferencia de conocimiento y el desarrollo de tecnología de alto valor añadido desde la universidad pública.

Este proyecto está estructurado en dos subproyectos coordinados: por un lado, NURSING-ISRS, liderado por la Universidad de Huelva; y, por otro, BED-IN-ISRS, liderado por la Universitat de València. Además, alrededor de NURISOL y del desarrollo del espectrómetro ISRS del CERN existe una amplia red internacional de colaboración científica en la que participan numerosas universidades y centros de investigación europeos e internacionales. Entre ellos destacan las universidades de Liverpool, Surrey, York, Aarhus, Lund, Chalmers, Jyväskylä, Edimburgo, Paris Diderot, Paris-Sud o la Universidad Nacional Autónoma de México. También participan organismos y centros tecnológicos de referencia como el propio CERN, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ESS Bilbao y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC) de Valencia.

“Aunque el objetivo principal de ISRS es la investigación básica, el conocimiento que genera tiene importantes aplicaciones en ámbitos como las terapias contra el cáncer, la protonterapia, el desarrollo de nuevos aceleradores o las tecnologías relacionadas con la energía”, concluye Martel.