Grupo de Física de Altas energías de la Universidad Complutense de Madrid

El Grupo de Física de Altas Energías de la Universidad Complutense de Madrid (GAE-UCM) nació en 1985, trabajando en Física de Altas Energías en experimentos del CERN, para posteriormente centrarse en la Astrofísica de Altas Energías desde tierra.

Desde 1987, junto con el Max-Planck-Institut de Física de Múnich y otros grupos alemanes, construyó el experimento HEGRA en el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) que el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) opera en la isla de La Palma. El experimento constaba de matrices de detectores de centelleo y detectores de radiación Cherenkov atmosférica en un área de 40.000 metros cuadrados. Así mismo, contaba con 6 telescopios de medida de la imagen de la luz Cherenkov atmosférica, producida por la radiación cósmica (denominados Telescopios Cherenkov), lo que le permitía estudiar los objetos astrofísicos que emiten radiación gamma de alta energía por encima de 1000 GeV. Durante la operación del experimento HEGRA, el grupo GAE-UCM participó en la construcción y operación de varios de sus elementos, así como en la caracterización de las fuentes de radiación gamma de alta energía. HEGRA estableció las bases científicas y tecnológicas de los telescopios de luz Cherenkov atmosférica de segunda generación.

A partir de 1994, algunos miembros del GAE-UCM participaron decisivamente en la utilización de la Plataforma Solar de Almería como un detector de rayos gamma de alta energía denominado GRAAL. Como resultado de esta actividad, se probó el concepto del uso de dichas granjas solares para la detección de rayos gamma de origen cósmico.

En paralelo, y desde 1996, varios miembros del grupo empezaron a trabajar, de nuevo junto al Max-Planck-Institut de Física de Múnich, en el diseño de un nuevo Telescopio Cherenkov de 17 m de diámetro, único en su género, capaz de medir radiación gamma en el rango de energías de 50 GeV hasta 5000 GeV, adentrándose en la región nunca antes explorada por ningún otro instrumento entre 50 GeV y 200 GeV. El experimento se denomina MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope, http://magic.mppmu.mpg.de/). La colaboración internacional MAGIC, con más de 150 miembros, empezó la operación de un primer telescopio, MAGIC-I, también en el ORM, en 2004, y la operación de un segundo, MAGIC-II, idéntico al primero, en 2009. Las observaciones de ambos telescopios en coincidencia desde entonces están permitiendo abrir esta ventana de energías del espectro electromagnético, que aún no ha sido estudiada, lo que está teniendo importantes consecuencias en muchos campos de la Astrofísica de altas energías, en especial en aquellos relacionados con objetos masivos y compactos, ya sean de origen galáctico o extragaláctico.

Miembros del GAE-UCM han participado activamente en el diseño, construcción, operación y toma de datos de los actuales telescopios MAGIC-I y MAGIC-II.

Como continuación natural a las actividades en la colaboración MAGIC, el grupo se ha unido al esfuerzo internacional para la construcción del “Cherenkov Telescope Array” (CTA), http://www.cta-observatory.org/. Se trata del proyecto más importante a nivel mundial en el campo de la Astrofísica de Altas Energías. Está incluido en el catálogo de futuras grandes instalaciones científicas europeas (ESFRI). España se ha consolidado, desde que inició su participación en MAGIC hace ya más de 15 años, como uno de los países mas importantes en este campo y participa muy activamente en el proyecto CTA. El proyecto construirá durante los próximos 6 años dos observatorios, uno en el hemisferio Norte y otro en el Sur, siendo España uno de los más serios candidatos para albergar el Observatorio Norte. Adicionalmente, y siguiendo la trayectoria iniciada con MAGIC, España está contribuyendo en la electrónica de las cámaras y en la mecánica de los telescopios de tamaño grande, de 23 m de diámetro.

Por otra parte, en la actualidad varios de los miembros del grupo participan a su vez en Observatorio de rayos cósmicos “Pierre Auger” (http://www.auger.org/). El experimento AUGER tiene por objetivo la detección de rayos cósmicos de energías por encima de 109 GeV, con una sensibilidad y precisión hasta ahora inalcanzadas. De esta manera, se podrán caracterizar los rayos cósmicos de tan alta energía, y su posible origen en Galaxias de Núcleo Activo cercanas a la Vía Láctea. El Observatorio Pierre Auger está formado por una colaboración internacional de 13 países, que en la actualidad cuenta con observatorio en el hemisferio Sur, instalado en Argentina. Así mismo están en marcha los estudios previos para la instalación del observatorio Norte en el estado de Colorado (EEUU), en los que el GAE-UCM participa activamente.

Finalmente, el grupo también desarrolla actividades de Espectroscopia Atómica y Molecular. Así mismo, aplica los resultados de la investigación en Astrofísica de Altas Energía a la Física Médica, en particular al desarrollo de nuevos técnicas de radiodiagnóstico.

El grupo consta actualmente de 2 catedrático, 3 profesores titulares, 1 profesor contratado doctor, 2 investigadores Ramón y Cajal, 3 ingenieros y varios investigadores postdoctorales y predoctorales. Desde su constitución, el grupo ha contado con apoyo financiero del Ministerio de Ciencia y Tecnología que le ha permitido participar en los mencionados proyectos internacionales como miembro oficial de pleno derecho.

Publicaciones (últimos 5 años):

El grupo ha publicado más de 100 artículos en revistas indexadas en JCR entre 2008 y 2012 (5 de ellas en la revista Science), de las que se destacan las 3 más relevantes:

Radio Imaging of the Very-High-Energy Gamma-Ray Emission Region in the Central Engine of a Radio Galaxy.
VERITAS, HESS and MAGIC Collaborations
Science 325 444-448, (2009)
DOI: 10.1126/science.1175406.
(ISIS:66 citas Indice Impacto: 29,7 Inspire: 76 citas)

Observation of pulsed gamma-rays above 25 GeV from the Crab pulsar with MAGIC.
MAGIC Collaboration
Science 322, 1221-1224 (2008)
DOI: 10.1126/science.1164718
(ISIS:66 citas Indice Impacto: 28,1 Inspire: 80 citas )

Correlation of the Highest-Energy Cosmic Rays with Nearby Extragalactic Objects
The Pierre Auger Collaboration
Science 318, 938 (2007)
DOI: 10.1126/science.1151124
(ISIS:332 Citas Indice Impacto:26,4 Inspire: 370 citas )

Así mismo, los miembros del grupo han publicado más de 50 artículos fuera de las colaboraciones internacionales antes mencionadas, que involucran tanto desarrollo de instrumentación para los experimentos en los que participa, como investigación astrofísica asociada a dichos experimentos. A continuación se presentan algunos de los más relevantes:

L.A. Tejedor, J.I. Alonso, J.A. Barrio, J.L. Lemus, C. Delgado.ç An Analog Level 1 Trigger Prototype for CTA
IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE (2012), Accepted

Mirabal, N.; Oya, I.
Correlating Fermi gamma-ray sources with ultra-high-energy cosmic rays
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 405 (2010) L99-L101

Mirabal, N. & Halpern, J. P.,
A Fermi Blazar Near the Galactic Plane.
The Astrophysical Journal, 701, L129 (2009)

S.C. Cominchau, A. Biland, J.L. Contreras, R. de los Reyes, A. Moralejo, J. Sitarek, D. Sobczynska,
Monte Carlo Studies of Geomagnetic Field Effects on the Imaging Air Cherenkov Technique
Nucl. Instr. and Meth. in Phys Res A 595 (2008) 572-586

COMPARISON OF AVAILABLE MEASUREMENTS OF THE ABSOLUTE AIR-FLUORESCENCE YIELD
ROSADO, J.; BLANCO, F.; ARQUEROS, F.
Astroparticle Physics 34 (2010) 164-172

Absolute elastic differential cross sections for electron scattering by C6H5CH3 and C6H5CF3 at 1.5-200eV: A comparative experimental and theoretical study with C6H6.
H.Kato, …, F.Blanco and G.García
Phys. Rev. A79 (2009) 062703