El área de Ciencias Físicas se dedica al desarrollo y expansión del conocimiento en las disciplinas fundamentales de la física, con un enfoque especial en la gravitación y cosmología, la física matemática y la física de campos y partículas. Estas líneas de investigación permiten abordar problemas complejos, desde la comprensión de las fuerzas fundamentales que rigen el universo hasta la exploración de fenómenos que operan a escalas planetarias, cosmológicas y subatómicas. 

En particular, la Gravitación y Cosmología abarca el estudio de teorías gravitacionales y sus aplicaciones en escenarios cosmológicos, tales como agujeros negros, agujeros de gusano y ondas gravitacionales. A nivel internacional, esta línea tiene un impacto significativo al contribuir al entendimiento de fenómenos como la materia y energía oscura, cuya naturaleza sigue siendo un misterio. Las colaboraciones globales, como las realizadas por los proyectos LIGO y Virgo, han abierto una nueva era en la observación del universo mediante ondas gravitacionales, lo que ha permitido contrastar y extender la teoría de la relatividad general de Einstein y explorar la expansión acelerada del universo. 

Otra línea clave es la Física-Matemática, que desempeña un rol crucial en el desarrollo teórico de la física al proporcionar las herramientas necesarias para describir las interacciones fundamentales, especialmente la gravedad. El estudio de disciplinas como la geometría diferencial, la topología y la teoría de álgebras y grupos de Lie permite avanzar en la formulación y resolución de problemas en gravitación, cosmología y física de partículas elementales. Estas herramientas matemáticas son esenciales para modelar fenómenos físicos complejos y desarrollar nuevas teorías. 

Finalmente, la línea de Campos y Partículas se centra en la teoría clásica de campos, la teoría cuántica de campos y la física de partículas elementales. Su objetivo es desarrollar el conocimiento y las herramientas necesarias para describir las interacciones fundamentales que rigen la materia. La investigación en este campo es clave para comprender las fuerzas y partículas que componen el universo, proporcionando una base teórica para experimentos y aplicaciones en física de altas energías y otras disciplinas emergentes.

El área de Ciencias Químico-biológicas, Medicinal se centra en la investigación interdisciplinaria que integra los campos de la bioquímica, biología molecular, medicina experimental e investigación cardiovascular y cardiología. Sus líneas de investigación abarcan la generación de conocimiento avanzado y la resolución de problemas complejos mediante la síntesis, modulación y estudios in silico de compuestos bioactivos, con el objetivo de desarrollar nuevas terapias y mejorar la comprensión de los procesos biológicos a nivel molecular.

Otra de sus líneas de investigación corresponde al estudio de la medicina en ambientes extremos, donde se exploran los efectos de las condiciones ambientales adversas en la fisiología humana y se desarrollan soluciones innovadoras para mitigar sus impactos. Además, se presta especial atención a la ciencia aplicada para la mitigación de enfermedades no transmisibles, como las enfermedades cardiovasculares, metabólicas y degenerativas, que representan algunas de las principales causas de mortalidad a nivel mundial.

El área Consolidada de Recursos Naturales y Renovables integra líneas de investigación fundamentales orientadas a la sustentabilidad y la innovación en el uso de los recursos naturales, con un enfoque en biotecnología, biología marina, acuicultura y agricultura en zonas áridas. Estas investigaciones son clave para enfrentar los desafíos ambientales y productivos actuales y futuros, con especial relevancia en el contexto del cambio climático y la economía circular. 

Una de las principales líneas de investigación es la biotecnología molecular, que se enfoca en el uso de herramientas moleculares para el desarrollo de productos biotecnológicos y la mejora de procesos en áreas industriales, agrícolas, acuícolas y biomedicinales. Esta línea incluye el estudio y manipulación del material genético, modificación de procesos metabólicos y el desarrollo de la nanobiotecnología, abriendo nuevas posibilidades en terapias, diagnósticos y bioproductos de alto valor. 

Por otro lado, la bioproducción y medio ambiente busca optimizar procesos bioproductivos, desde la generación de bienes y servicios hasta la búsqueda de nuevos recursos biológicos. Además, aborda el desarrollo de tecnologías para la biorremediación y el monitoreo ambiental, contribuyendo a la sostenibilidad de los sectores productivos y promoviendo un modelo de economía circular. 

El área también cuenta con una fuerte presencia en biología marina y acuicultura, enmarcada en la generación y transferencia de conocimiento para la protección y sustentabilidad de los recursos marinos asociados al Sistema de Corrientes de Humboldt, un ecosistema vital frente a las costas del norte de Chile. Dentro de esta área se destacan cuatro temas de estudios prioritarios: oceanografía, pesquería, biodiversidad y acuicultura, los cuales tienen profunda conexión con el desarrollo regional y nacional. 

De igual modo, el área incorpora a la agricultura del desierto como una línea estratégica para le investigación relacionada a las zonas áridas, como el Desierto de Atacama. Esta línea aborda soluciones para la escasez de agua y las condiciones climáticas extremas, proponiendo innovaciones tecnológicas y metodológicas que permitan aprovechar estas zonas para la producción de alimentos. El enfoque en la agricultura del desierto no solo tiene ventajas ecológicas, como la mitigación del calentamiento global y la mejora de los suelos, sino que también tiene un impacto social significativo, al ofrecer recursos alimentarios y económicos para las comunidades locales, reduciendo el éxodo rural y mejorando la calidad de vida de sus habitantes. 

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El área de Investigación Educativa se centra en el estudio y desarrollo de prácticas educativas que abordan los desafíos contemporáneos en la enseñanza y el aprendizaje. Esta área está organizada en torno a dos ejes principales: Ecosistemas de Aprendizaje y Enseñanza, y Educación para la Justicia Social, que impactan tanto en el sistema de educación escolar como en el ámbito de la educación superior. 

El eje de Ecosistemas de Aprendizaje y Enseñanza en Educación aborda diversas áreas clave dentro de la formación y la práctica educativa, tales como la formación inicial docente, el sistema escolar, la evaluación, el currículum y la enseñanza de la lengua inglesa. Estas investigaciones se desarrollan desde perspectivas teóricas y disciplinarias variadas, con el objetivo de mejorar la calidad de la educación y generar innovaciones en las prácticas pedagógicas. 

Por otro lado, la línea de Educación para la Justicia Social se enfoca en problematizar las desigualdades sociales y culturales que impactan principalmente a la infancia. Desde un enfoque epistemológico que valora todas las voces y experiencias de la comunidad educativa —niños, niñas y adultos—, se busca construir conocimientos y saberes en un marco de igualdad. Esta línea promueve una educación transformadora que respeta los derechos, saberes y prácticas culturales, con el fin de fortalecer las comunidades y los territorios para el cuidado y desarrollo integral de las infancias. 

Los ejes fundamentales de esta línea son la pedagogía dialógica, la alfabetización micropolítica y el buen vivir, promoviendo una educación inclusiva y equitativa que fomente la participación activa de los estudiantes y docentes en la creación de una sociedad más justa y democrática. 

El área emergente de Matemática Pura y Aplicada se dedica tanto a la investigación fundamental en matemáticas como al desarrollo de herramientas prácticas para la resolución de problemas en diversas áreas científicas. En el ámbito de la matemática pura, se pone especial énfasis en el estudio de áreas como el álgebra, las formas cuadráticas, la teoría de números, la optimización y las ecuaciones diferenciales, entre otros. Estos estudios buscan profundizar en los conceptos teóricos que son esenciales para el avance del conocimiento matemático.

Por otro lado, en el campo de la matemática aplicada, el área se enfoca en desarrollar y aplicar métodos matemáticos que permitan resolver problemas en las ciencias básicas y aplicadas. Entre los principales enfoques de esta línea se encuentran el diseño de experimentos, los métodos de regresión y los métodos numéricos, que son fundamentales para modelar, analizar y optimizar situaciones complejas en distintos campos como la física, la ingeniería, la biología, y otras disciplinas científicas.

Esta combinación de investigación teórica y aplicada tiene como objetivo no solo expandir el conocimiento matemático, sino también proporcionar soluciones eficientes y precisas a problemas prácticos en un amplio espectro de áreas del saber.

El área emergente de Minería, Metalurgia, Materiales y Sustentabilidad tiene como objetivo el desarrollo de soluciones innovadoras y sostenibles para los desafíos presentes en la industria extractiva y el uso de recursos naturales. Esta área se articula en cuatro grandes ejes: metalurgia, minería, materiales y sustentabilidad ambiental, cada uno de los cuales contribuye al avance del conocimiento y la optimización de procesos industriales con un enfoque en la sostenibilidad.

En el ámbito de la metalurgia, las líneas de investigación incluyen procesos de lixiviación, reología, simulación, flotación y pirometalurgia, con especial atención en la reutilización de agua y el manejo de residuos industriales en procesos extractivos. Se busca optimizar estos procesos mediante el uso de estadística y modelos de optimización, mejorando tanto la eficiencia como la sostenibilidad de las operaciones metalúrgicas.

En el área de minería, la investigación se centra en la geomecánica, la estabilidad y seguridad de las estructuras geotécnicas y la ingeniería aplicada a macizos rocosos. Este enfoque se complementa con la caracterización de las variables geológicas, mineras y metalúrgicas, que son clave para optimizar la cadena de valor en el negocio minero, garantizando operaciones más seguras, eficientes y sostenibles.

La línea de materiales aborda el desarrollo y aplicación de materiales avanzados que son clave para mejorar la eficiencia y reducir el impacto ambiental en diversos procesos industriales. Esto incluye la investigación en nanomateriales, materiales compuestos y materiales para energías renovables, con aplicaciones directas en la reducción del consumo energético, el desarrollo de tecnologías limpias y la creación de procesos más sostenibles en la industria minera y metalúrgica.

El eje de sustentabilidad ambiental explora el uso de materiales avanzados aplicados a la ingeniería ambiental, centrándose en el tratamiento de agua y el aprovechamiento de la radiación solar para la generación de energía limpia. Estas investigaciones buscan desarrollar procesos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente, abordando de manera directa la sostenibilidad ambiental. El área se enfoca en soluciones que permitan mejorar la eficiencia energética y reducir el impacto ecológico de la industria extractiva, haciendo uso de tecnologías limpias y sostenibles.