El investigador Sergi Nadal Gisbert, formado en el instituto del área científico-académica del Parc Científic UV y actualmente investigador posdoctoral en la Universidad de Helsinki, recibe el Premio Extraordinario de Doctorado por un trabajo sobre los estados cuánticos del universo y el entrelazamiento en teoría cuántica de campos
¿Qué significa hablar de vacío en un universo en expansión? Aunque en física clásica se entiende como la ausencia de materia, la teoría cuántica describe un escenario mucho más complejo, en el que existen fluctuaciones y correlaciones entre regiones del espacio. Comprender este comportamiento es uno de los objetivos de la tesis doctoral de Sergi Nadal Gisbert, desarrollada en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del CSIC y la Universitat de València integrado en el área científico-académica del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), y reconocida con el Premio Extraordinario de Doctorado de la Universitat de València en la edición 2025/2026.
El galardón vuelve a distinguir una investigación doctoral realizada en el IFIC, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, ubicado en el área científico-académica del Parc Científic UV. El trabajo, titulado Quantum states in cosmological spacetimes and entanglement in quantum field theory, fue defendido en 2024 y aborda cuestiones fundamentales sobre la naturaleza del vacío cuántico, la expansión del universo y las correlaciones entre distintas regiones del espacio.
Actualmente investigador posdoctoral en la Universidad de Helsinki (Finlandia), Nadal considera el reconocimiento una recompensa a los años dedicados a su formación científica. «Estoy muy agradecido por haber recibido este reconocimiento. Es el fruto de un camino recorrido con esfuerzo, ilusión y acompañado de excelentes compañeros y compañeras», señala.
La tesis de Sergi Nadal Gisbert estudia cómo definir los estados de vacío cuántico en un universo en expansión y cómo se distribuye el entrelazamiento entre distintas regiones del espacio
Comprender el vacío cuántico en un universo que se expande
La tesis premiada se sitúa en la intersección de la teoría cuántica de campos, la gravitación y la cosmología. Su objetivo es profundizar en dos aspectos relacionados: cómo definir los estados cuánticos en un universo en expansión y cómo se distribuye el entrelazamiento cuántico entre diferentes regiones del espacio.
A diferencia de la física clásica, en la que el vacío se asocia a la ausencia de materia, la teoría cuántica establece que incluso el estado de mínima energía de un campo contiene fluctuaciones. Estas pueden presentar correlaciones entre regiones separadas, un fenómeno conocido como entrelazamiento cuántico.
Uno de los desafíos aparece al estudiar el universo en expansión, donde no existe una única forma de definir el estado de vacío. Esta circunstancia tiene consecuencias para las predicciones físicas, ya que diferentes estados iniciales pueden dar lugar a distintas cantidades de partículas creadas durante la evolución del universo.
En este contexto, Nadal ha desarrollado métodos para identificar estados de vacío físicamente relevantes y regularizar magnitudes observables mediante técnicas de renormalización, necesarias para obtener resultados coherentes en teoría cuántica de campos.
La segunda parte de la investigación se centra en comprender cómo se distribuyen las correlaciones cuánticas entre regiones finitas del espacio. Mediante herramientas de óptica cuántica y teoría cuántica de campos, la tesis analiza la estructura del entrelazamiento del vacío y las condiciones que permiten a dos detectores locales extraer entrelazamiento de ese estado.
Estos resultados contribuyen al estudio de cuestiones fundamentales de la física teórica, como el origen cuántico de las estructuras del universo primitivo y el comportamiento de la información en procesos relacionados con los agujeros negros.
El investigador, actualmente en la Universidad de Helsinki, desarrolló su doctorado en el IFIC bajo la dirección de José Navarro-Salas y la codirección de Iván Agulló, recientemente incorporado al instituto mediante el programa ValER
Una trayectoria internacional vinculada al IFIC
Natural de la Vall d'Alcalà y nacido en Alcoy en 1996, Sergi Nadal se graduó en Física por la Universitat de València, donde obtuvo una mención de honor por su Trabajo de Fin de Grado sobre gravedad linealizada.
Durante esta etapa realizó una estancia académica en la Universidad de Varsovia (Polonia) y unas prácticas de iniciación a la investigación en el IFIC junto a Andrea Donini, centradas en el estudio de posibles desviaciones de la ley de la gravedad de Newton mediante observaciones dinámicas.
En 2019 completó el Máster en Física Avanzada de la Universitat de València. Su Trabajo de Fin de Máster, dirigido por José Navarro-Salas, marcó el inicio de su especialización en teoría cuántica de campos en contextos gravitatorios. Un año después obtuvo una ayuda de Atracción de Talento de la Universitat de València para desarrollar su doctorado en el IFIC, bajo la dirección de José Navarro-Salas.
Durante la investigación doctoral amplió su experiencia internacional con una estancia en la Louisiana State University (Estados Unidos), donde trabajó con Iván Agulló, quien posteriormente se incorporó como codirector de su tesis. Agulló se ha incorporado recientemente al IFIC a través del programa de atracción de talento investigador ValER.
Nadal también realizó una estancia en la University of Waterloo (Canadá) y una visita de investigación al King's College London (Reino Unido), antes de defender su tesis en 2024 y continuar su trayectoria posdoctoral en la Universidad de Helsinki.
Un reconocimiento a la investigación doctoral de excelencia
Los Premios Extraordinarios de Doctorado de la Universitat de València distinguen anualmente tesis doctorales que destacan por su calidad científica y aportación a sus respectivos ámbitos de conocimiento.
La distinción concedida a Nadal Gisbert reconoce una investigación centrada en algunos de los principales interrogantes de la física fundamental: la naturaleza del vacío, el comportamiento de los campos cuánticos en un universo dinámico y las propiedades del entrelazamiento.
Este nuevo reconocimiento a una tesis desarrollada en el IFIC refleja la actividad formativa e investigadora del instituto en física teórica y su conexión con grupos y centros científicos internacionales, desde el entorno de investigación de la Universitat de València y el Parc Científic UV.
Fuente: IFIC
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