Doctorado en Física UC: Plasmas, Fusión Nuclear y la Energía del Futuro
La búsqueda de fuentes de energía limpias, seguras y prácticamente inagotables es uno de los desafíos más urgentes de la humanidad. En este contexto, el Doctorado en Física de la Pontificia Universidad Católica de Chile se posiciona como un referente regional por su fuerte enfoque en Física de Plasmas y fusión nuclear, formando científicas y científicos capaces de contribuir a la odisea de “domesticar las estrellas”.
Fusión nuclear: ciencia para transformar el futuro energético del planeta
Lograr la fusión nuclear controlada —el proceso que alimenta al Sol— es una de las metas científicas más ambiciosas del siglo XXI. Implica crear, en la Tierra, condiciones extremas donde núcleos atómicos puedan fusionarse y liberar enormes cantidades de energía sin emitir gases de efecto invernadero ni generar residuos radiactivos de larga vida.
Un avance histórico en esta línea ocurrió en diciembre de 2022, cuando el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (NIF, EE.UU.) logró por primera vez una reacción de fusión nuclear con ganancia neta de energía, replicando el proceso que ocurre naturalmente en el núcleo del Sol. Este hito validó décadas de investigación internacional y demostró que la fusión controlada no es solo una utopía científica, sino una posibilidad real. 🔗 Lee la nota completa del Instituto de Física UC sobre este hito aquí
La UC es parte de este esfuerzo global a través del activo Grupo de Física de Plasmas, que participa en experimentos internacionales, desarrolla diagnóstico de frontera y explora nuevas rutas hacia la fusión. Un ejemplo notable ocurrió en enero de 2024, cuando el profesor Germán Vogel y la estudiante Catalina Vásquez, desde el Campus San Joaquín en Santiago, controlaron remotamente el tokamak GOLEM de la Universidad Técnica Checa en Praga. Ellos ajustaron campos magnéticos, corrientes y presión del plasma en tiempo real, demostrando que la distancia geográfica no es una barrera para la ciencia de frontera.
“El fin último de la fusión es obtener energía de forma segura, limpia y sostenible”, señala el profesor Vogel. “Como estudiante, soñaba con contribuir al desarrollo de esta tecnología, y hoy, desde Chile, estamos participando activamente en el escenario internacional.”
Actualmente, el grupo enfoca parte de su investigación en el control de impurezas de alto número atómico y en el desarrollo de regímenes de operación avanzados en plasmas confinados magnéticamente, claves para aumentar el rendimiento de los futuros reactores de fusión.
Fusión tipo MTF: compresión de plasmas magnetizados en laboratorio
Además de los tokamaks, la UC desarrolla investigación pionera en conceptos alternativos como la Fusión de Plasma Magnetizado (Magnetized Target Fusion, MTF). Esta línea combina elementos del confinamiento magnético con la compresión rápida típica de la fusión inercial.
El profesor Julio Valenzuela lidera esta línea utilizando un generador único en Chile y en el mundo: Llampüdkeñ (mariposa, en mapudungun), una máquina capaz de entregar impulsos de corriente de hasta 1 millón de amperes en solo 200 nanosegundos. Llampüdkeñ es el único generador en el mundo que incorpora un diseño de línea de transmisión de impedancia variable, lo que le permite comprimir de forma más eficiente plasmas magnetizados. Además, existen muy pocas universidades en el mundo que cuentan con generadores capaces de alcanzar pulsos de corriente de magnitud similar, lo que posiciona al Instituto de Física UC como un referente internacional en investigación de plasmas de alta densidad de energía.
Este generador comprime columnas de plasma magnetizado hasta alcanzar presiones similares a las del interior del Sol durante breves instantes, donde se observan eventos de fusión nuclear.
“Todavía hay mucho por investigar. Por ejemplo, cómo mitigar inestabilidades durante la compresión o entender el rol de la turbulencia en el máximo confinamiento del plasma”, comenta Julio Valenzuela.
Estas investigaciones no solo contribuyen a la ciencia fundamental, sino que abren caminos alternativos para alcanzar condiciones de fusión más eficientes, aprovechando las capacidades únicas del laboratorio de potencia pulsada de la UC.
Más allá de la fusión: Física de Plasmas en condiciones extremas
El Doctorado en Física UC también ofrece oportunidades en áreas como la Física de Alta Densidad de Energía (HEDP), donde se estudia el comportamiento de la materia bajo condiciones extremas de temperatura y presión, relevantes tanto para la fusión como para la Astrofísica Experimental. Utilizando láseres de alta potencia, descargas pulsadas y sistemas avanzados de diagnóstico, los estudiantes pueden investigar fenómenos análogos a explosiones estelares o al colapso gravitacional de objetos compactos.
Este enfoque multidisciplinario permite a los doctorandos participar en proyectos que conectan la Física Fundamental de Plasmas con aplicaciones industriales, energéticas y espaciales, ampliando sus horizontes científicos y profesionales.
Un programa con proyección internacional — ¡Postula!
Con más de 40 años de trayectoria, el Doctorado en Física UC se consolida como uno de los programas líderes en América Latina. Gracias a su política de internacionalización, estudiantes de toda la región han podido integrarse a investigaciones de frontera y realizar estadías en centros internacionales de fusión y HEDP.
Cada postulante o estudiante del programa puede postular a la beca ANID y, de no obtenerla, puede postular a una beca de la Vicerrectoría de Investigación UC.
En el Doctorado en Física se ha creado un entorno académico multicultural y colaborativo que potencia el desarrollo científico de toda la comunidad.
Si tienes una formación en física, ingeniería o disciplinas afines, y te interesa participar en los grandes desafíos energéticos y científicos del siglo XXI, te invitamos a postular.
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