ICARUS, un nombre mitológico para un proyecto revolucionario

El Programa más exigente de investigación europea, Horizonte 2020, ha vuelto a aprobar un proyecto de investigación de vanguardia coordinado por el Centro Internacional de Investigación sobre Materias Primas Críticas y Tecnologías Industriales Avanzadas ICCRAM – Universidad de Burgos, dentro de una de sus líneas más competitivas: H2020 – FET OPEN “Novel Ideas for Radically New Technologies – Research Projects”.

El proyecto ICARUS, “Innovative Coarsening-resistant Alloys with enhanced Radiation tolerance and Ultra-fine-grained Structure for aerospace application” (“Nuevas aleaciones innovadoras para aplicaciones aeroespaciales con una elevada tolerancia a la radiación y una estructura de grano ultra fina”) es una idea concebida por el Dr. Santiago Cuesta, director del ICCRAM, fruto de la evolución de las líneas de investigación implantadas a su llegada a la UBU en 2011 como Investigador Ramón y Cajal, y que recibirá una financiación de 2.698.062,50 € de los cuales 454.750,00 € serán gestionados por el ICCRAM.

La iniciativa H2020 FET-Open 2014-2015-RIA, para su convocatoria de Septiembre 2015, ha tenido su record de participación con 800 propuestas presentadas, de las que solo 11 han sido seleccionadas para ser financiados por la unión Europea, siendo el proyecto ICARUS uno de ellas alcanzando la máxima puntuación (5/5).

Se trata de una convocatoria de gran exigencia con una tasa de éxito de 1,4% cuyo objetivo fundamental es el apoyo a la Investigación conjunta de la Ciencia y Tecnología para el desarrollo de nuevas posibilidades tecnológicas de futuro.

El proyecto dará comienzo oficialmente el día 1 de Septiembre de 2016, y la reunión de lanzamiento será en Burgos los próximos 8 y 9 de Septiembre. Tiene una duración de 3 años y para su correcto desarrollo y ejecución el consorcio consta con 11 socios de 7 países de la Unión Europea. El consorcio ICARUS aglutina cinco Centros de Investigación (ICCRAM-España, ENEA-Italia, Universidad de Patras-Grecia, Universidad de Miskolc-Hungría y CSGI-Italia), cuatro empresas líderes en producción de materiales e ingeniería para aplicaciones aeroespaciales (ADVAMAT-Republica Checa, ADMATIS-Hungría, ACC-Austria y MBN-Italia) y dos Pymes especializadas en Transferencia del Conocimiento (BRIMATECH-Austria y EASN-Bélgica) y, que colaborarán para la consecución de los objetivos marcados. Este proyecto permitirá una colaboración multidisciplinar de alto nivel entre los más relevantes expertos europeos en el campo de la física, la química y la ciencia de materiales

La Universidad de Burgos, en la figura del Dr. Santiago Cuesta, director del ICCRAM, es responsable de la parte científica y administrativa del proyecto, coordinando a nivel Europeo las acciones de todo el consorcio. A nivel científico, las tareas que se desarrollarán en Burgos están relacionadas con el desarrollo teórico computacional, el diseño a nivel estructural y atómico de materiales y la seguridad de los nuevos materiales desarrollados y su eco-compatibilidad.

ICARUS tiene como objetivo conseguir una estabilidad termodinámica de aleaciones nanocristalinas incorporando materiales (átomos) a la carta, para lograr crear un material con propiedades especiales y específicas. En concreto, se centra en la investigación de nuevos materiales para su uso en condiciones extremas de temperatura, de radiación, etc entre otros, siempre a través de la Nanotecnología y por medio de una nueva metodología termodinámica capaz de identificar elementos que permitan un estado nanocristalino que, con un mínimo de la energía libre de Gibbs, cree una nanoestructura razonablemente estable frente al endurecimiento de la materia.

Podríamos de manera sencilla definir la tecnología que subyace a ICARUS como la posibilidad de encontrar y establecer las ecuaciones matemáticas que gobiernan un nuevo mecano de átomos, que nos van a permitir jugar con las aleaciones de materiales y con su estructura de grano hasta un nivel nunca visto, ofreciendo a la sociedad la posibilidad de nuevos diseños de materiales para aplicaciones múltiples.

Técnicamente, ICARUS cambiará el paradigma existente en el desarrollo del marco conceptual necesario para un diseño termodinámicamente estable de multicomponentes nanocristalinos y aleaciones metálicas de alta resistencia, permitirá la validación de herramientas computacionales para el descubrimiento de nuevos materiales a la carta, avanzará substancialmente en la manera de crear nuevos materiales partiendo desde el átomo y demostrará todos los avances anteriormente mencionados, en dos pruebas de concepto. Por otro lado, ICARUS ofrecerá una respuesta a los retos existentes frente a las altas temperaturas en su aplicación en Aeronáutica como la amplia mejora en materiales para motores y materiales ligeros de alta resistencia para programas de vuelo supersónico.

ICARUS es peculiar por su multidisciplinaridad así como por su alto potencial de ser transferido a otras áreas, ya que la metodología y la idea, puede ser usada para otros campos en los que nuevas aleaciones con propiedades a la carta sean necesarias. Hablamos por ejemplo de aleaciones biocompatibles, o aleaciones para turbinas tanto en la producción de energía, o de impulsión.

El proyecto ha despertado el interés diferentes agentes y organismos de investigación en los Estados Unidos (como por ejemplo el prestigioso MIT), y especialmente el de la Agencia Espacial Europea, que apoyo el proyecto desde el principio y que lo seguirá de cerca.

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Un mapa tridimensional de 1,2 millones de galaxias para estudiar la energía oscura

Un equipo internacional de astrónomos del proyecto Sloan Digital Sky Survey III(SDSS-III), en español, Cartografiado Digital del Cielo SLOAN, ha anunciado esta semana en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society los resultados más precisos sobre la energía oscura, la responsable de la expansión acelerada del Universo. El estudio, firmado por cientos de investigadores y entre los que se encuentran Marcos Pellejero Ibañez y José Alberto Rubiño, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), se ha presentado en un artículo principal y 12 artículos secundarios. También cuenta con participación española del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y del Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC).

Gracias al programa Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), han elaborado el mayor mapa tridimensional de 1,2 millones de galaxias lejanas presentes en un volumen de 650 millones de años luz, equivalente a más de un cuarto del cielo. Este mapa les ha servido para medir esa aceleración y así determinar las cantidades de materia y energía oscura que componen el Universo en la actualidad.

BOSS permite calcular el ritmo de expansión del Universo midiendo el tamaño de las oscilaciones acústicas bariónicas (BAO, por sus siglas en inglés), unas ondas de presión que viajaban por el universo temprano –a los 380.000 años- a través de la materia. En ese momento, la materia y la luz se desligaron, formando el fondo cósmico de microondas (CMB), una radiación que ha quedado intacta prácticamente desde entonces y que nos permite estudiar las pequeñas variaciones en la densidad de la materia del Universo en su épocas más primitivas. Esas ondas quedaron congeladas en el tiempo y, como consecuencia de la evolución gravitatoria, produjeron a la larga una huella en la distribución de galaxias posterior que BOSS ha sido capaz de medir con una precisión sin precedentes.

Como resultado de esta metodología, se ha observado que las galaxias están separadas por una distancia característica, llamada “escala acústica”, determinada con precisión gracias a las observaciones del fondo cósmico de microondas realizadas por el satélite Planck, que la estima en 481 millones de años-luz.

Para medir el tamaño de estas antiguas ondas gigantes, con BOSS se elaboró un mapa galáctico varias veces más grande que los realizados hasta la fecha. Cuando fue planeado, ya se sabía que la energía oscura influía significativamente en el ritmo de la expansión del Universo, por lo menos, desde hace 5.000 millones de años, así que se diseñó para medir esas oscilaciones desde una época anterior (unos 7.000 millones de años) hasta casi la actualidad (2.000 millones de años).

El mapa también revela que las galaxias se mueven hacia regiones del Universo con más materia, debido a la atracción gravitatoria y que, además, las observaciones concuerdan con las predicciones de la Teoría de la Relatividad General. Estos resultados apoyan la hipótesis de que la expansión acelerada del Universo es impulsada por un fenómeno como la energía oscura a las más grandes escalas cósmicas.

Nueva metodología

Marcos Pellejero Ibáñez, estudiante de doctorado en el IAC, y José Alberto Rubiño, investigador del mismo centro, junto a Chia-Hsun Chuang, del Leibniz Institute for Astrophysics, han ideado una nueva metodología para la extracción de información cosmológica de los datos de BOSS. Considerando el fondo cósmico de microondas y el mapa tridimensional de galaxias de BOSS para inferir los parámetros cosmológicos con mínimas presuposiciones sobre energía oscura, comprobaron diferentes modelos de la misma y confirmaron que el empleado en los últimos 18 años, basado en la constante cosmológica de Einstein, encaja con naturalidad.

“Aunque es computacionalmente complicado, hemos demostrado que se puede hacer un análisis profundo combinando de estas dos observaciones cosmológicas y usando modelos de evolución del Universo cada vez más complejos”,  explica Pellejero.

Por su parte, Rubiño añade que “la combinación de estos dos conjuntos de datos excepcionales, los del satélite Planck y BOSS, nos ha permitido además establecer las mejores cotas cosmológicas sobre la suma de las masas de las tres familias de neutrinos y su contribución relativa a la densidad total de materia.”

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