La catedrática del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Alicante (UA), Isabel Abril, ha colaborado en una investigación internacional que demuestra que el comportamiento de los protones energéticos depende de si atraviesan agua en forma sólida, líquida o gaseosa, más allá del simple efecto de la densidad de cada fase. El trabajo, publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters, ha recibido la distinción especial de “Sugerencia de los Editores”, un reconocimiento reservado a artículos de alto interés científico.
Entender de forma precisa la respuesta de los protones en distintas fases del agua —vapor, líquido y hielo— tiene importantes implicaciones para la ciencia, ya que se usan en terapias médicas, como la protonterapia para tratar tumores, y en aceleradores de partículas.
En este sentido, explica Isabel Abril, “el agua, presente en la vida cotidiana y en el cosmos, se encuentra en múltiples formas: en los tejidos de los organismos vivos como agua líquida, en los hielos de cometas y lunas o en atmósferas planetarias como vapor”. En todos estos entornos, añade, “el impacto de los protones resulta fundamental porque permite tratar tumores con gran precisión mediante la moderna protonterapia y también explica reacciones químicas que ocurren en el espacio exterior inducidas por el viento solar o la radiación cósmica, formados en gran parte por protones”.
Sin embargo, hasta ahora, destaca Abril, “no se había logrado determinar con precisión cómo influía la fase del agua en el proceso por el cual los protones pierden energía al atravesarla”. El equipo de investigación, integrado por especialistas de Brasil, Australia y España, ha conseguido resolver este enigma con un modelo teórico de alta precisión que calcula el denominado “poder de frenado”, es decir, la energía que los protones van perdiendo por unidad de camino recorrido.
El resultado más novedoso del estudio indica que el agua líquida y el hielo amorfo presentan el mismo efecto de frenado cuando se comparan a igual densidad. “Esta conclusión es especialmente relevante y permitirá usar hielo en lugar de agua líquida en experimentos donde esta última resulta difícil de manejar”, apunta la catedrática de la UA. Con ello se abren nuevas posibilidades para avanzar en campos tan diversos como la biomedicina o la astrofísica.
La publicación de este trabajo en Physical Review Letters, revista insignia de la Sociedad Americana de Física, y su selección como “Sugerencia de los Editores”, subrayan la trascendencia de un hallazgo que conecta investigación básica con aplicaciones prácticas de gran impacto.
Referencia bibliográfica
Matias, N. E. Koval, P. de Vera, R. Garcia-Molina, I. Abril, J. M. B. Shorto, H. Yoriyaz, J. J. N. Pereira, T. F. Silva, M. H. Tabacniks, M. Vos, and P. L. Grande, Stopping cross section for protons across different phases of water, Physical Review Letters (2025). DOI.
Fuente: UA