Física (Lic.)

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Simulación de fábricas de neutrinos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Jones Pérez, Joel; Gago Medina, Alberto Martín
Una serie de experimentos con neutrinos ha establecido que estos tienen masa, existiendo una mezcla entre sus autoestados de sabor. La mezcla genera una oscilación entre estos autoestados durante la propagación de los neutrinos, descrita por una serie de parámetros y por la diferencia cuadrada de las masas. La propuesta con mayor sensibilidad en la medición de los parámetros de oscilación radica en futuras instalaciones llamadas "fábricas de neutrinos". Estas producirán un alto flujo de neutrinos a partir del decaimiento del muón, siendo capaces de medir una gran variedad de canales de oscilación.
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Estudio de la superficie de Si (111) 7×7 mediante microscopía de efecto túnel
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-06-14) Serkovic Loli, Laura Natalia; Weingärtner, Roland; Sánchez, Esteban A.
El objetivo de este trabajo es estudiar la superficie de silicio orientada en la dirección (111) y preparada en la reconstrucción 7x7 en condiciones de ultra alto vacío (a una presión del orden de 10-10Torr). La idea es estudiar la estructura atómica de la superficie plana del Si (111) 77, así como la estructura de sus escalones. También estudiaremos mediante el microscopio de efecto túnel la diferencia entre los estados electrónicos ocupados y desocupados en las imágenes obtenidas variando el potencial aplicado por el microscopio entre la punta y la muestra. Adicionalmente se discutirá el tema de la aparición de defectos en la superficie de silicio con el paso del tiempo. Y para complementar el estudio, analizaremos la aparición de islas sobre la superficie que son presumiblemente SiC debido a la disociación por efecto de temperatura de moléculas orgánicas de EthylPropyl-PeryleneTetraCarboxDiImide depositadas en la superficie.
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Caos en frentes químicos con flujo de Poiseuille
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-11-10) Argüelles Delgado, Carlos Alberto; Vásquez, Desiderio A.
Se estudian los frentes químicos debido a reacción-difusión descritos por la ecuación Kuramoto-Sivanshinsky en un fluido de Poiseuille en un tubo. Se estudian las diferentes soluciones del frente variando el ancho del tubo y la velocidad media del flujo. Además se analizan las transacciones del frente plano a uno impar, y luego entre frentes pares e impares variando la velocidad media del flujo. Finalmente se analiza la transición al caos y los efectos del flujo en la transición.
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Determinación de las constantes ópticas y el espesor de películas delgadas semiconductoras depositadas por pulverización catódica de radio frecuencia sobre substratos ligeramente abosorbentes en la región visibles
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-02-05) Tucto Salinas, Karem Yoli; Weingärtner, Roland
En este trabajo se describe el método de Swanepoel (1983) [1] y el método propuesto por Guerra J A (2010) [2] para caracterizar películas delgadas usando sólo el espectro de transmitancia óptica. La película es caracterizada al quedar determinadas las constantes ópticas y el espesor. Esta tesis presenta una modificación al método de Guerra, a fin de considerar en los cálculos el efecto de la absorción del substrato. La ecuación de transmitancia del sistema película substrato es descrita y obtenida siguiendo la teoría matricial de sistemas multicapas cuya base se encuentra en la teoría electromagnética. Usando el software Wolfram Mathematica v.8.0 se implementa un programa con el método propuesto en el presente trabajo para substratos absorbentes. Este programa es puesto a prueba usando datos de transmitancia óptica simulados y reales. Las medidas son realizadas usando un espectrofotómetro que mide la transmitancia de películas delgadas, en este caso carburo de silicio amorfo hidrogenado (a-SiC:H) depositadas sobre substratos de vidrio ligeramente absorbentes (B270) y fluoruro de calcio (CaF2). Las películas delgadas se fabricaron en el Laboratorio de Ciencias de los materiales de la Sección Física de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Las constantes ópticas obtenidas de aplicar el método propuesto por Guerra a la película sobre substrato de CaF2, y aquellas obtenidas aplicando el presente método propuesto para películas sobre substratos de vidrio, son comparadas.
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Automatización de la medición de fase geométrica por la polarimetría
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-08-11) Galarreta Asian, Ana Paula; Zela Martínez, Francisco A. de
El grupo de óptica cuántica de la Sección Física desarrolla temas de investigación teórica y experimental, entre los cuales ocupa un lugar muy importante el tema de fases geométricas. Las propiedades de estas fases, en particular su robustez frente a mecanismos de “decoherencia”, son actualmente objeto de una muy activa investigación en diversos centros. Para ello se utiliza técnicas diversas, como la manipulación del espín neutrónico, o de los estados de polarización de la luz, arreglos superconductores, etc. En nuestro laboratorio se ha implementado una serie de arreglos ópticos, basados en métodos interferométricos y polarimétricos. Con ellos se logra manipular los estados de polarización de la luz, sea esta clásica o cuántica. Para ello se debe poder controlar con suficiente precisión una serie de elementos ópticos, en particular placas retardadoras con las que se modifica el estado de polarización. La fase geométrica depende de varios parámetros, los cuales se logra controlar mediante la orientación de las placas retardadoras. Esta orientación debe variarse continuamente de acuerdo al diseño experimental, y para cada nueva posición debe hacerse un registro de datos (intensidad en el caso de luz clásica, o número de cuentas en el caso de fotones individuales). El posicionamiento y ajuste de los elementos ópticos puede hacerse manualmente; pero esto conlleva dos desventajas: de un lado la precisión limitada (a ±2°) y, de otro lado, la laboriosidad en la toma de datos. El tiempo que demanda esto último puede constituirse en un importante factor limitante para la realización de ciertos arreglos y experimentos. Por ello, resulta esencial contar con un sistema de automatización, mediante el cual pueda lograrse alta precisión en la orientación de los elementos ópticos, a la vez que se acelera el proceso de la toma de datos. Una vez lograda esta automatización, la misma puede aplicarse a una gran diversidad de arreglos, no solo en relación a la fase geométrica, sino también en relación a otros temas, tales como tests fundamentales de la mecánica cuántica, los cuales son asimismo de nuestro interés. El objetivo del presente trabajo de tesis es la implementación de un sistema de control de elementos ópticos mediante motores de paso. El sistema debe ser aplicable a arreglos que consten de varias placas retardadoras, polarizadores, etc., los cuales deben poder ser rotados hasta tener una orientación prescrita, la misma que puede ir variando paulatinamente.
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Estudio de tendencias en la región F sobre Jicamarca
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-03-11) Rojas Villalba, Enrique Luis Alfonso; Milla, Marco
Alrededor de 30 años atrás, algunos estudios de tendencias a largo plazo basados en modelos numéricos, postularon que debido al aumento de la concentración de ciertos gases de efecto invernadero, se produciría un enfriamiento y encogimiento de la región F de la ionósfera (Roble, 1989). A pesar de múltiples intentos de corroborar estas predicciones, hasta ahora no hay evidencia suficiente apoyando esta conjetura. La razón para esto no es la falta de mediciones ni la estimación de tendencias, que es relativamente sencilla de efectuar, sino, la determinación correcta de las incertidumbres estadísticas en éste análisis. Para verificar esta predicción, se ha realizado un estudio de la altura de la densidad máxima de la región F utilizando los datos producidos por la ionosonda del Radio Observatorio de Jicamarca. Las mediciones se extienden desde 1993 hasta 2012. En este trabajo, primero se discutirá el criterio utilizado para armar las series de tiempo a partir de los datos obtenidos, para luego presentar el procedimiento aplicado para determinar la tendencia en el región F, que es similar al usado por Ulich (1997). Además se discutirá la precisión de este estimado, siguiendo la técnica propuesta por Weatherhead (1998), que considera posibles correlaciones en la serie de tiempo.
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Propagation of exothermic reaction fronts in liquids
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-03-28) Ruelas Paredes, David Reinaldo Alejandro; Vásquez, Desiderio A.
La convección es el proceso en el que los fluidos menos densos se elevan sobre otros más densos. Se encuentra presente en fenómenos naturales tan diversos como el almacenamiento natural de CO2, la propagación de ondas viajeras, y la formación de columnas de basalto. Por lo tanto, determinar las condiciones bajo las que se produce convección representa un desafío importante. La convección puede originarse por gradientes de densidad debidos a expansión térmica o a cambios de composición en los fluidos. Modelos anteriores y experimentos realizados en la reacción de iodatoácido arsenioso determinaron que los gradientes del primer tipo producen efectos insignificantes en comparación con los del segundo. Desarrollamos un modelo no-lineal para la propagación de frentes de reacción delgados en reacciones autocatalíticas que ocurren en un sistema bidimensional. Empleamos una ecuación de calor (adveccióndifusión) para determinar la distribución de temperaturas en el sistema, la ley de Darcy para determinar la velocidad de los fluidos, y la relación eikonal para describir la propagación de los frentes. Los efectos térmicos del modelo dan lugar a frentes planos, no-axisimétricos, y axisimétricos. Sometemos la solución de frente plano de nuestro sistema a un análisis lineal de estabilidad. Para ello introducimos perturbaciones pequeñas, obteniendo así un sistema lineal de ecuaciones para la evolución de dichas perturbaciones. Mediante este análisis determinamos las condiciones para el desarrollo de frentes convectivos. Resumimos estos resultados en el plano generado por nuestros parámetros de control — los números de Rayleigh — y sugerimos posibles usos para este modelo.
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Estudio de la contaminación ambiental debido a elementos radiactivos naturales
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-03-28) Pérez Ancaya, Bertin Andrés; López Herrera, María Elena
La presencia de materiales radiactivos en la corteza terrestre y en consecuencia en la super ficie, origina la contaminaci ón radiactiva natural en los diferentes materiales s ólidos, l íquidos, gaseosos; particularmente en el aire que se respira. Entre estos materiales radiactivos contribuyen a la contaminaci ón ambiental el uranio, el radio, el torio y sus respectivas cadenas de desintegraci ón, entre las cuales se encuentra el gas rad ón (222Rn) que se difunde en el aire; cuya presencia aumenta en zonas donde la actividad s smica es notoria o debido a otros eventos naturales, caso de la ciudad de Lima-Per ú. En este trabajo se muestran las mediciones realizadas durante dos a~nos consecutivos en la azotea del edi ficio de Fí sica (edifi cio de tres pisos) en la ciudad de Lima, con la finalidad de establecer las fluctuaciones de este contaminante gaseoso en el aire circundante. Las mediciones se hicieron usando detectores de nitrocelulosa (LR-115 tipo 2) y aplicando la t écnica de huellas nucleares. Los resultados obtenidos nos permiten tener un indicador de la presencia de rad ón en el aire durante diferentes estaciones del a~no y tambi én de la presencia de otros posibles contaminantes radiactivos. El uso de esta t écnica permite obtener y estudiar las huellas que generan las partí culas que son emitidas durante la desintegraci ón del rad ón o por sus descendientes o antecesores; y nos permite discriminar entre las trazas de corto alcance o huellas de tipo lineal y otras huellas muy distintas obtenidas durante las mediciones. En este trabajo se muestran los resultados de las mediciones que son analizados de acuerdo a modelos propuestos.
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Generación de patrones de interferencia utilizando sonoelastografía cuantitativa bajo el principio de holografía
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-02-15) Arroyo Barboza, Johnny Junior; Castañeda Aphan, Benjamín
Por lo general, la presencia o aparición de ciertas enfermedades está relacionada a la variación de las propiedades mecánicas (en particular, elásticas) del tejido blando. Entre las técnicas de caracterización de estas propiedades se encuentra la Sonoelastografía Cuantitativa, la cual se ha venido desarrollando en el Laboratorio de Imágenes Médicas de la PUCP, y cuyo funcionamiento está basado en la aplicación de vibraciones mecánicas de baja frecuencia sobre el tejido, con la finalidad de analizar la forma de propagación de la excitación inducida y caracterizar de manera cuantitativa las propiedades mecánicas mostradas. Inicialmente se emplearon dos técnicas sonoelastográficas: Sonoelastografía de Crawling Waves (CWS) y Holografía de Onda de Corte (SWH), las cuales fueron aplicadas sobre un maniquí homogéneo de 10 % de concentración de gelatina y sobre uno de 15% de concentración de gelatina, estimando la velocidad de onda de corte en ambos maniquíes, así como la desviación estándar. A continuación se propone la Sonoelastografía por Holografía Digital (DHS), una técnica que presenta un esquema experimental sencillo, con menor instrumentación y por ende con potencial para aplicaciones in vivo, a diferencia de las dos técnicas previamente analizadas. Se diseña un algoritmo para la formación de patrones de interferencia, a partir de los cuales se estimó la velocidad de propagación y la desviación estándar de un maniquí de 10% de concentración de gelatina y otro de 15% de concentración. Por último, se comparan los resultados obtenidos con las tres técnicas, usando al tiempo de vuelo para poder calcular un valor de velocidad de referencia. Para el caso del maniquí de 10% de concentración, el valor de referencia es de 2.0064 m/s, con CWS se obtuvo 2.0111 ± 0.0383 m/s, con SWH 1.9167 ± 0.0477 m/s y con DHS 2.1067 ± 0.0691 m/s. Por otro lado, para el maniquí de 15% de concentración se obtuvo un valor de referencia de 2.7916 m/s, con CWS se obtuvo 2.8170 ± 0.0565 m/s, con SWH 2.8560 ± 0.1600 m/s y con DHS 2.1449 ± 0.0957 m/s. Para cuantificar la precisión de la estimación se calculó el error relativo entre el resultado obtenido con la técnica propuesta DHS y valor de referencia en cada caso. De esta manera, el error fue de 4.99% en el caso del maniquí de 10% de concentración, mientras que en el maniquí de 15% fue de 23.16%. En tal sentido, se concluye que la técnica realiza una adecuada estimación de velocidad de corte para maniquíes de baja concentración, pues a medida que la concentración aumenta el error en la estimación también lo hace.
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Análisis de las incertidumbres de dosímetros luminiscentes estimulados ópticamente para radioterapia estereotáctica corporal
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-04-09) Portocarrero Bonifaz, Andrés; García Gutiérrez, Bertha Milagros
Se analiza la incertidumbre combinada al utilizar dosímetros luminiscentes estimulados ópticamente NanoDotsTM de la marca Landauer, debido al movimiento respiratorio de un paciente, e incertidumbres clínicas en general, en el caso de Radioterapia Estereotáctica Corporal (SBRT) para cáncer de pulmón. El factor de calibración fue determinado utilizando un acelerador lineal. Posteriormente se realizó la caracterización de los dosímetros; para obtener los datos de los mismos se procedió a irradiarlos en distintas fechas a una dosis conocida en profundidad de dmax (1.5 cm) para fotones generados por un voltaje de 6 MV, determinando su repetibilidad y factor de calibración. Seguidamente, se halló la dependencia angular de los dosímetros para el caso particular de la técnica de Radioterapia Estereotáctica Corporal, en la que se entrega radiación de 5000 cGy en 5 fracciones a un volumen blanco de planificación (PTV) ubicado en el pulmón izquierdo con un arco de 180°, utilizando Arcoterapia Volumétrica Modulada (VMAT). Para determinar este parámetro, se irradiaron los dosímetros en un fantoma de agua sólida a una dosis conocida con un arco de 180°, a una profundidad de referencia de 10 cm. Asimismo los parámetros de linealidad, tasa de dosis, y desvanecimiento de la señal fueron tomados de la literatura disponible, dado que estos factores dependen de parámetros técnicos establecidos por el fabricante. Finalmente, se adquirieron imágenes tomográficas de un fantoma de tórax “Dynamic Phantom” marca CIRS, y se realizaron dos planes de tratamiento utilizando el software de simulación Monaco tomando en cuenta amplitudes respiratorias de ±5 y ±15 mm. A continuación se hizo la irradiación respectiva colocando los dosímetros dentro de un inserto disponible del fantoma. Finalmente se halló que la incertidumbre extendida al 95% de confianza es de alrededor del 19%. Asimismo, dado que la incertidumbre angular es del 5.56% aproximadamente, no es posible hallar las incertidumbres debido al movimiento respiratorio. Además, se observa que diferentes PTVs con volúmenes y movimientos distintos pueden tener grandes diferencias en cuanto a la dosis que le llega a los órganos de riesgo, y al volumen blanco de planificación.
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Estudio de un sistema fotovoltaico: caracterización, simulación y evaluación de diversos métodos de análisis y predicción
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-21) Gómez Sócola, Sebastian Miguel; Palomino Töfflinger, Jan Amaru; Casa Higueras, Juan de la
El uso de energía solar ha aumentado exponencialmente en los últimos años en el mundo. Sin embargo, en el Perú, los sistemas fotovoltaicos aún se limitan a proporciones bajas, con tan solo 96 MW instalados hasta la actualidad en el país, los cuales producen un 0.5 % de la energía total del Perú (Fuente: La industria de la Energía Renovable en el Perú, 2016). Además, están en proceso de construcción la planta fotovoltaica de Rubí (144.5 MW) e Intipampa (40.0 MW). Por otro lado, los sistemas fotovoltaicos conectados a la red de características modulares (pequeños) conectados a la red son nulos debido a no contar con políticas que respalden a estos. Al ser un tópico académico no del todo explotado en el Perú, es de interés todo tipo de investigación que promueva no solo el uso de este recurso, sino también que permita conocer y mejorar los mecanismos de estudio para estimar la eficiencia y la predicción de la producción de energía en condiciones meteorológicas nacionales. Osterwald (1986) [1] propuso un modelo simplificado del comportamiento en potencia de una célula fotovoltaica FV para unas condiciones de irradiancia incidente y temperatura de operación. Otros [2 - 4], a partir de esta propuesta, desarrollaron modelos empíricos y físicos por los cuales se puede modelar el comportamiento de un sistema fotovoltaico conectado a la red. Estos modelos se basan en los valores de las características eléctricas de los sistemas fotovoltaicos que son proporcionados por el proveedor y medidos a condiciones estándares. Sin embargo, para una mejor precisión, estos modelos deben ser ajustados ya que la producción eléctrica se da a condiciones de trabajo diferentes de los estándares. En consecuencia, estos modelos predicen la producción de energía con una desviación en valores considerable, es decir, se alejan de los datos recolectados. El principal objetivo del presente trabajo es proponer métodos que permitan obtener el valor de potencia máxima real, asumidas todas las pérdidas intrínsecas de operación de este tipo de sistemas, en condiciones estándar o Ppvg ∗ . En este caso se ha trabajado con datos recolectado en las instalaciones de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. Dicho parámetro nos servirá para describir exactamente al sistema en ciertas condiciones dadas y aplicar este conocimiento para la estimación de la energía que generará el sistema para unas condiciones dadas de irradiancia y temperatura de módulo. Finalmente, se debe recalcar que el Perú cuenta con múltiples microclimas, y para cada microclima específico se esperan distintas relaciones de Ppvg ∗ con respecto a la potencia nominal.
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Búsqueda de neutrinos pesados vía vértices desplazados en procesos de fusión de bosones vectoriales en colisionadores
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-10-04) Masias Teves, Joaquin Aurelio; Jones Pérez, Joel
The Standard Model (SM) is the theory that describes elementary particles and their fundamental interactions. In the Standard Model neutrinos are massless particles. Nevertheless, this has been proven wrong by neutrino oscillation experiments. Neutrinos possess mass, but several orders of magnitude below those of the other SM fermions. This invites the consideration of new physics, beyond that described by the SM, that could explain the smallness of neutrino mass. This is achieved, in particular, in the Type-1 Seesaw model, which is the focus of this work. Neutrinos are especially difficult to detect in colliders, since they are chargeless, they leave no tracks, and no energy in the calorimeters. However, if massive enough, these new neutrinos can decay into charged particles inside the collider, which results in tracks with displaced vertices. A complete analysis of this processes is required in order to characterize the parameters of these new particles. In this work we use the MonteCarlo simulation program MadGraph to study the relevant processes that involve these neutrinos. The principal objective of this work is to define the probability to observe the heavy neutrinos as Higgs decay products in the LHC (and HL-LHC), when they have been produced via vector boson fusion (VBF) and are in the section of parameter space useful for displaced vertices.
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Investigación en los tipos del fenómeno el niño, sus impactos en el Perú y el efecto del cambio climático
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-16) Takahashi Guevara, Ken; Vásquez Rodríguez, Desiderio Augusto
El Niño (EN) es un evento climático que se presenta en forma irregular como un calentamiento anómalo del mar peruano y cuyas manifestaciones en ocasiones pueden ser catastróficas en el Perú. La esencia de la dinámica de El Niño es la interacción física entre el océano y la atmósfera y es importante su entendimiento para poder mejorar la capacidad de predicción de este fenómeno. Como físico, mi actividad profesional ha sido fundamentalmente la investigación científica y el foco principal de esta ha sido la física del sistema climático, particularmente sobre El Niño. Este informe resume mis contribuciones científicas en lo que se refiere al conocimiento de El Niño, así como sus impactos en el Perú y la influencia del cambio climático.
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Revisión teórica de física no-estándar para su introducción en oscilaciones de neutrinos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-18) Pérez García, Alicia; Gago Medina, Alberto Martín
Esta tesis contiene al Trabajo de Investigación para Bachillerato presentado en [1], donde se incluyen los capítulos 1, 2 y 3. Estos han sido revisados y corregidos según correspondía. Los capítulos 4, 5 y 6 de este trabajo son contribuciones nuevas. Los neutrinos juegan un papel importante en nuestro entendimiento de la naturaleza y están siendo estudiados exhaustivamente en la actualidad. En particular, la solución de oscilaciones de neutrinos inducidas por masa está respaldada por contundente evidencia experimental, y presenta un excelente escenario para observar nuevas interacciones con materia. Como un punto de partida en la investigación en Física de Neutrinos, nuestro objetivo es revisar el formalismo de oscilaciones de neutrinos e Interacciones No-Estándar (NSI). Este trabajo propone la revisión de la descripción en Mecánica Cuántica de las oscilaciones de neutrinos, discutiendo las inconsistencias de las aproximaciones usuales y planteando una más precisa. El mecanismo de oscilaciones en materia también es estudiado con el propósito de derivar las ecuaciones diferenciales a resolver para la evolución de estados. Además, debido a que su masa puede causarlas, revisamos el marco comúnmente usado de Interacciones No-Estándar de neutrinos con materia y su introducción en las ecuaciones. Los efectos de NSI son considerados en la producción, detección y propagación de neutrinos, particularmente en el contexto de Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Para encontrar los estados evolucionados, se desarrolló un programa para resolver la ecuación de Schrödinger numéricamente. Los resultados fueron comparados con los datos existentes de un software de simulación de experimentos de neutrinos, permitiendo la validación de nuestras soluciones y, de la misma manera, la modificación apropiada del software. Los efectos de las Interacciones No-Estándar son presentadas de manera más evidentes.
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Sistemas electro-ópticos para aplicaciones clásicas y cuánticas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-11-29) Rueda Sánchez, Alfredo Rolando; Massoni Kamimoto, Eduardo Rubén
Este informe recopila mi experiencia de trabajo de los últimos tres años. Mi carrera como físico experimental y teórico me llevo a trabajar como investigador en distintos lugares. Específicamente, en el tiempo que respecta a este informe, tuve la posibilidad de trabajar en University of Otago con sede en Dunedin- Nueva Zelanda y en el Institute of Science and Technology Austria con sede en Klosterneuburg-Austria. Además, de mi trabajo actual como Senior lab Scientist en la empresa Scantinel photonics GmbH. con sede en Ulm-Alemania, donde actualmente desarrollo sensores de LiDAR para carros autónomos. El núcleo de mi especialización en física se cataloga como electro-óptica cuántica que investiga la interacción entre campos electromagnéticos ópticos y de radio-frecuencia al nivel fotónico. Este tipo de interacción, debido a la naturaleza de la radiación electromagnética solo se puede lograr en sistemas no lineales como cristales o en sistemas más modernos como nanoestructuras. En mi caso, he trabajado con cristales no lineales, cuya polarización dependen cuadraticamente del campo eléctrico aplicado ˜P = !(2)˜E ˜E , en el rango de microondas y óptico. El efecto Pockels, que es como se le denomina a la interacción de estos dos rangos de frecuencia, sirve como base para estudiar distintos sistemas físicos con usos muy interesantes no solo para la física cuántica, sino también para sistemas clásicos. Mi investigación en estos temas se desarrollan en las primeras secciones de este informe. En el apéndice de este trabajo he agregado las publicaciones en discusión. Desde hace más de un año trabajo en el desarrollo de sistemas ópticos controlados por sistemas electrónicos de alta banda en el rango de los Megahercios. En este caso no investigo para demostrar cierto tipo de efecto, sino trabajo en la mejora de sistemas ya establecidos y su proceso de integrarlos en productos comercialmente atractivos. Si bien ahora mi trabajo esta centrado en la ingeniería y el desarrollo de productos comerciales, mi entusiasmo por la física no ha cambiado. Ahora investigo y publico mis resultados de manera independiente en mi tiempo libre sin la condicional de un financiamiento o un superior.
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Study of models for the nominal power characterization of a photovoltaic generator and the power estimation of different photovoltaic technologies in Lima, Peru
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-03-02) Calsi Silva, Brando Xavier; Palomino Töfflinger, Jan Amaru
This work investigates two main aspects related to photovoltaic: systems and module characterization and performance modeling. The first part aims to characterize a PV generator located in Spain with a nominal power of 109.44 kW under standard test conditions according to the datasheet. An operational photovoltaic system's nominal power is a valid parameter for determining its current operational state. The applicability of a standard procedure to estimate the nominal power of an operating generator, proposed by Martínez-Moreno and based on Osterwald's model, is investigated. However, the standard procedure does not specify how to deal with experimental data when unexpected behavior impedes the nominal power estimation under operating conditions. During the 6-month study, the power-irradiance relation showed a hysteresis effect with varying amplitudes throughout the campaign. Adding a data filter that removes the non-linear part of the data proves necessary to estimate the nominal power, complementing Martinez-Moreno's procedure to enable the generators' characterization. The second part contributes to closing a knowledge gap in the performance behavior and predictability of multiple PV technologies in Peru. The quality of two simple analytical models for estimating the outdoor performance of three different photovoltaic module technologies in Lima was investigated. Osterwald's and the Constant Fill Factor models were applied to estimate the maximum power delivered by an Aluminum Back Surface Field, a Heterojunction with Intrinsic Thin-layer, and an amorphous/microcrystalline thin-film tandem PV module. The results point that both models overestimate the expected power compared to the measured one. Implementing a correction factor adjusts the estimated maximum power by both models. This correction factor allows us to estimate losses, calculate an adequate nominal power and minimize the estimated power error. The normalized root mean square error and mean bias error determine the implemented methodology's quality. The two crystalline silicon-based technologies present a similar behavior throughout the year. However, both differ considerably from the tandem one during different months, implying that the ambient variables have other seasonal impacts on their performance.
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Búsqueda de neutrinos pesados vía fotones fuera de tiempo en colisionadores
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-15) Delgado Dador, Cesar Franco; Jones Pérez, Joel
El Modelo Estándar de Física de Partículas (ME) es una teoría que une tres de las interacciones fundamentales de la naturaleza en una solución elegante. Describe las propiedades e interacciones de fermiones con spin ½ y bosones con spin entero. Estos fermiones luego son subdivididos en quarks y leptones. En el ME, los neutrinos se consideran partículas sin masa pero esta característica luego fue refutada por experimentos de oscilación, demostrando que tienen masas de hasta 0.1ev. Esto significa que el ME debe ser extendido para brindar masas a los neutrinos. El mecanismo Seesaw es una de esas extensiones que permite a los neutrinos tener masas mediante la introducción de neutrinos masivos estériles y de mano derecha. En este trabajo extendemos el modelo Seesaw al añadir operadores efectivos de dimensión 5 que median la producción y decaimiento de neutrinos pesados de larga vida N con masas en el orden de los GeV. Exploramos la producción de N mediante decaimientos exóticos del Higgs a través del operador efectivo neutrino-Higgs. El neutrino pesado luego decae a un neutrino del ME y un fotón por medio del operador dipolar, cuyo decaimiento parcial es calculado de forma analítica. Consideramos dos procesos de producción del Higgs: gluon fusion (GF) y vector boson fusion (VBF). Evaluamos la posible de detección de N con búsquedas de fotones desplazados en el detector ATLAS para energía de colisión de 13 TeV, simulado en MadGraph. Estas búsquedas usaron variables de tiempo retardado e indirección, ty y Azy |, respectivamente. Encontramos que para procesos de GF y VBF, la mayoría de eventos tipo señal pertenecen a las regiones de background y control en lugar de la región de señal, significando que la búsqueda realizada en este trabajo no es sensible al modelo.
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Assessment of searches for long-lived heavy neutrinos decaying into photons
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-24) Manrique Chavil, Cristian Miguel; Jones Pérez, Joel
El Portal Seesaw de Dimensión-5 es un modelo Seesaw de tipo I extendido por operadores con d = 5 involucrando a estados estériles. Estos llevan a nuevas interacciones entre todos los neutrinos y los bosones neutros del Modelo Estándar. En este trabajo estudiaremos la producción de pares de neutrinos pesados a partir de la desintegración del bosón de Higgs, donde los primeros tienen un largo tiempo de vida, decayendo posteriormente a un fotón y un neutrino ligero. Exploramos este proceso reproduciendo teóricamente dos búsquedas experimentales de fotones “no apuntadores” por ATLAS, mostrando la distribución esperada de eventos en términos del tiempo de llegada ty y la variable “apuntadora” |zy| Nuestros resultados indican que la búsqueda a 8 TeV no es apropiada para nuestro modelo. Por otro lado, la búsqeuda a 13 TeV, adaptada para un gatillo de VBF, resulta mucho más prometedora.
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Gamma-Hadron separation using the temporal distribution of particle cascades at TeV energies in the SWGO experiment
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-30) Luzquiños Saavedra, David Alonso; Bazo Alba, José Luis
Descubrir nuevas fuentes de rayos gamma de alta energía de origen galáctico (por ejemplo, en el centro galáctico o las Burbujas de Fermi) y extragaláctico (como cuásares o blazares) es de gran interés para la comunidad de física de astropartículas. Actualmente, los observatorios HAWC y LHAASO, ubicados en el hemisferio norte, utilizan detectores basados en el efecto Cherenkov en agua para detectar continuamente partículas secundarias de duchas atmosféricas iniciadas por rayos gamma primarios en la atmósfera. Dado que no existe un experimento equivalente en el hemisferio sur, el futuro observatorio de rayos gamma SWGO completará la cobertura del cielo para observatorios de alto ciclo de trabajo y campo de visión amplio. Su sitio propuesto por encima de los 4400 m estará ubicado en los Andes del Sur, con Chile, Argentina y Perú como países candidatos. El diseño de SWGO consiste en un arreglo de tanques de agua con dos núcleos circulares: el núcleo interno, alcanzando un radio de 160 m, con un 88% de área sensible y el anillo exterior, alcanzando un radio de 300 m, con un factor de llenado del 5%. Para identificar fuentes de rayos gamma, las partículas primarias deben reconstruirse a partir de las duchas aéreas que llegan al arreglo de detectores, obteniendo su energía, dirección y tipo. Un separador gamma/hadrón describe las características de las duchas aéreas para distinguir entre rayos gamma, considerados como señal, y hadrones (es decir, rayos cósmicos) que se consideran ruido. Esta tesis propone una variable alternativa de separador gamma/hadrón para distinguir entre tipos de duchas atmosféricas utilizando la distribución de tiempo de llegada de partículas secundarias a SWGO. Para definir la mejor nueva variable basada en el tiempo utilizamos el software CORSIKA para simular el desarrollo de la ducha aérea en la atmósfera hasta la llegada de las partículas secundarias al arreglo de tanques Cherenkov de agua. El análisis se realizó utilizando las condiciones geomagnéticas del sitio candidato de Imata en Arequipa, Perú, ubicado a 4500 metros sobre el nivel del mar. Consideramos como primarios fotones y protones con una trayectoria vertical en el centro del arreglo en el rango de energía de 1 a 100 TeV. El parámetro de separación óptimo encontrado es el tiempo para el percentil 15% de las partículas que llegan dentro de un anillo de 100 a 150 m. Tras el cálculo y la evaluación de la muestra de simulación, la señal reconocida es ≳ 88% en promedio y el rechazo de fondo es (≳ 90%). Ambos desempeños son comparables a usar la variable estándar de conteo de muones.
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Calculations of heavy Majorana neutrino decay widths, in an extension of the Standard Model using type i seesaw and dimension five effective operators
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-31) Peña Llerena, Sócrates Godofredo; Jones Perez, Joel
En el modelo estandar de física de partículas, los neutrinos son descritos en terminos de fermiones no masivos con quiralidad de mano izquierda. Sin embargo, la observación de las oscilaciones de neutrinos implica que los neutrinos tienen masa. Esto incentiva la búsqueda de extensiones del modelo estándar que expliquen la masa de los neutrinos. Uno de estos modelos es el dimension-5 seesaw portal, en el cual se utiliza una combinación del mecanismo seesaw tipo 1 y operadores efectivos de dimensión cinco para modificar el lagrangiano del modelo estándar. El objetivo de este trabajo es derivar fórmulas para calcular la anchura de decaimiento de neutrinos pesados, en un modelo dimensión-5 seesaw portal que añade tres neutrinos masivos de Majorana con quiralidad de mano derecha, con masas en el rango GeV. Los resultados obtenidos fueron graficados para analizar la importancia de cada termino y se encontró que la contribución proveniente de los términos de decamientos a tres cuerpos con operadores de dimensión cinco es pequeña. Esto es debido a que su inclusión reduce la distancia que podría viajar el neutrino antes de desintegrarse en un pequeño porcentaje < 6%. Por lo que si bien son necesarios para un calculo completo, se pueden excluir estos términos si es que no se requiere alta precisión.