Solitones topológicos: un descubrimiento con múltiples aplicaciones

Pregunta.- ¿Quién es Pedro Parra-Rivas? ¿Qué trayectoria académica ha seguido hasta llegar a este punto?

Respuesta.- Estudié Física en la Universidad de Granada y, al finalizar, decidí realizar un máster en Matemáticas en Salamanca. Posteriormente, comencé mi carrera en un instituto del CSIC en Mallorca, donde investigué sobre sistemas complejos y física no lineal durante un año y medio. Debido a la falta de fondos, mi director de tesis me sugirió hacerla entre la Universidad de las Islas Baleares y una universidad belga (Vrije). Así obtuve un doble doctorado y permanecí allí casi nueve años. Luego conseguí una beca Marie Curie que me llevó a Roma, a La Sapienza, donde pasé tres años tras presentar un proyecto exitoso. Después de casi 11 años fuera, volví a España gracias a varias ofertas, incluyendo una Ramón y Cajal y una Beatriz Galindo. Finalmente, empecé como ayudante-doctor antes de asumir el cargo con la Ramón y Cajal.

P.- ¿Cuándo surge la vocación por la física?

R.- Desde muy pequeño sentí interés por las ciencias, inicialmente más enfocado hacia la Biología. Sin embargo, al cursar 4.º de ESO descubrí que lo que realmente me apasionaba era la Física, ya que aborda cuestiones fundamentales sobre el funcionamiento del universo y las interacciones entre partículas. A pesar de que muchos me aconsejaron optar por ingeniería por sus mejores perspectivas laborales, decidí seguir mi camino en Física. Aunque enfrenté dificultades para conseguir una beca de doctorado en España, mi experiencia en el extranjero fue positiva y enriquecedora.

El descubrimiento de los solitones

P.- ¿Y por qué son tan importantes los solitones como para dedicarles toda una vida de investigación?

R.- Es fundamental desmitificar la idea del físico como alguien excéntrico; somos personas normales apasionadas por nuestro campo. Mi interés por los solitones surgió casi por accidente. Al principio quería centrarme en temas relacionados con la gravitación —mi verdadera pasión— pero tras ver un anuncio sobre un contrato en Mallorca cambié de rumbo hacia la física no lineal, donde encontré un área que se ajustaba perfectamente a mis intereses.

P.- Definamos solitón.

R.- Un solitón es un tipo complejo de onda que puede manifestarse en diversas disciplinas. Por ejemplo, el tsunami es un solitón que se forma en el océano debido a interacciones no lineales con su entorno. En contraste con las relaciones lineales típicas donde causa y efecto son proporcionales, en la física no lineal esta relación se complica, dando lugar a fenómenos como las ondas solitarias que poseen características similares a partículas: pueden interactuar sin deformarse. Este descubrimiento me llevó a profundizar en este campo hasta hoy.

Colaboraciones internacionales

P.- ¿En qué cruce de todo ese camino aparece la relación con el California Institute of Technology – Caltech?

R.- Mi conexión con Caltech se dio mientras estaba en Bruselas gracias a un colega con quien publiqué en 'Photonics', una revista científica reconocida. Él es un físico experimental excepcional; yo colaboraba aportando modelos teóricos que explicaban ciertos sistemas y clasificaba dinámicas complejas. Esta sinergia entre teoría y práctica ha sido clave para nuestros descubrimientos.

P.- Nos adentramos más en este descubrimiento.

R.- Hay varios aspectos relevantes aquí. Primero está el concepto del solitón; usando el ejemplo del tsunami podemos entenderlo mejor. También es importante mencionar las cavidades ópticas; estas funcionan como cajas de resonancia que amplifican ondas electromagnéticas (luz) mediante interacciones no lineales con el material de la cavidad, lo cual puede dar lugar a fenómenos como los solitones. Aunque han sido objeto de estudio desde 1965 en física de plasma y óptica no lineal, este tipo específico de solitón ha sido hallado recientemente en sistemas ópticos temporales.

Impacto científico y aplicaciones prácticas

P.- ¿Qué impacto tiene esta aportación?

R.- A nivel fundamental, hemos logrado descubrir nuevas estructuras dentro de estos sistemas ópticos. En términos prácticos, las aplicaciones son numerosas: desde mejorar tecnologías GPS hasta facilitar escáneres 3D mediante LiDAR o incluso detectar exoplanetas analizando luz estelar mediante técnicas avanzadas basadas en estos solitones.

P.- Parece inagotable su aplicación y es clara la interconexión con muchas disciplinas científicas.

R.- Además de metrología, se ha propuesto utilizar los solitones para crear ordenadores ópticos donde cada solitón actúe como un bit o incluso generadores aleatorios esenciales para seguridad cibernética. Las posibilidades son vastas; dado que estos patrones dependen más de propiedades generales como simetrías que del sistema específico donde surgen, podemos aplicar teorías similares a campos tan diversos como biología o ecología.

Nuevas líneas de investigación

P.- ¿Por dónde se va a extender esta línea de investigación?

R.- Planeo continuar colaborando con Nicolas Englebert al regresar a Europa para caracterizar mejor estas estructuras y explorar comportamientos complejos emergentes. Asimismo, busco diversificar mis estudios hacia áreas como la Biología para investigar cómo patrones similares aparecen en membranas celulares o cómo interacciones bioquímicas pueden dar origen a formas específicas relevantes para procesos fisiológicos cruciales.

P.- Se deja claro que el trabajo científico impacta positivamente en la sociedad y hay que apostar por la inversión en investigación.

R.- Absolutamente; creo firmemente que debemos fomentar e invertir más en investigación científica. Los físicos tienen habilidades valiosas aplicables a múltiples campos —desde finanzas hasta biología— gracias a nuestra formación robusta. Por ello es alentador ver cómo Almería ahora cuenta con un Grado Interuniversitario en Física junto a Huelva para formar futuros físicos capacitados para enfrentar desafíos innovadores.

Motivación para futuros estudiantes

P.- Leer esta entrevista es una motivación para estudiarlo. ¿Anima a los chicos y chicas que van a la PAU a matricularse?

R.- Cuando asumí mi rol como ayudante-doctor pensé que llegaba justo cuando comenzaba este nuevo Grado; necesitamos profesores capacitados para impartir clases durante este periodo emocionante. Estoy convencido de que debemos hacer más divulgación científica visitando institutos para inspirar a jóvenes estudiantes sobre las maravillas de la Física; he realizado algunas charlas gratificantes donde espero haber dejado alguna semilla positiva.