Licenciatura en Física

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https://hdl.handle.net/20.500.14492/160

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Aproximación variacional de vórtices solitónicos asimétricos en medios no lineales no locales
(2019-05-21) Arce Moreno, Oscar Ismael; López Aguayo, Servando; Gómez Escoto, Rafael
El objetivo principal del presente trabajo ha sido modelar estructuras en forma de vórtice solitónico que surgen de la ecuación no lineal de Schrödinger en dos dimensiones, así que se ha utilizado una aproximación variacional [Anderson, 1983a] para determinar la dinámica del sistema y el método Split Step de Fourier [Weideman and Herbst, 1986] para simular la propagación. Las cantidades dinámicas que se determinaron fueron la potencia, el momento lineal, el momento angular y el Hamiltoniano, considerando dos casos: un caso local Kerr y un caso no local general. El caso Kerr se trabajó analíticamente mientras que para el caso no local se implementó la aproximación variacional desarrollada con el método de Newton-Rapson multivariante [Duque et al., 2018]. La función de prueba propuesta ha sido un vórtice solitónico asimétrico, en el cual nos interesamos en encontrar los parámetros óptimos de amplitud y ancho del haz. La propagación de los resultados obtenidos, al igual que el método variacional, se realizaron numéricamente con el software de cálculo MATLAB. Para la propagación se utilizó el método Split Step de Fourier, obteniendo resultados conocidos para comparar con trabajos de otros autores y nuestro caso de estudio particular. Se presentan los resultados de 10 propagaciones diferentes, con variaciones de los valores de constante de propagación, carga topológica, asimetría y grado de no localidad. Hemos encontrado, mediante la aproximación variacional, que el vórtice asimétrico propuesto, descrito por el parámetro de asimetría, puede tener un comportamiento de haz auto atrapado bajo cierta combinación de parámetros de no localidad y grado de asimetría. Además, estas estructuras generadas presentan mayor estabilidad en su propagación a mayor grado de no localidad.
Calibración de una fuente radiactiva de iridio-192, expresada en términos de intensidad de kerma en aire para ser implementada en el servicio de braquiterapia del Instituto del Cáncer de El Salvador
(2016-09-01) Soriano Ventura, Rosa Emilia; Hernández Campos, Melvyn José
El cáncer es un problema de salud pública a nivel mundial que afecta tanto a los países de bajos y medianos ingresos como a los países de altos ingresos; las estimaciones mundiales para 2012 realizadas por la International Agency for Research on Cancer (IARC) y la Organización Mundial de la Salud (OMS), indican una ocurrencia de 14.1 millones de casos nuevos de cáncer, 8.2 millones de muertes y 32.6 millones de personas viviendo con cáncer en todo el mundo. La Organización Panamericana de la Salud (OPS) afirma que el cáncer es una de las principales causas de mortalidad en la región, asimismo que en 2012 causó 1.3 millones de muertes en el continente americano, que un 47 % de las cuales ocurrieron en Latinoamérica y el Caribe. Estima además que la mortalidad por cáncer en dicho continente se incrementara a 2.1 millones de muertes en el 2030. En los países de Centroamérica se identifica un estimado de 176 000 casos nuevos al año y ocurren aproximadamente 108 000 muertes anuales por esta causa, siendo los tipos de cáncer más frecuentes: cérvix uterino, mama, próstata, estómago, colo-rectal y pulmón, observándose un patrón de comportamiento similar con lo que sucede a nivel mundial (OMS, 2014). Con el presente trabajo se lograra contribuir de manera directa en el manejo multidisciplinario del cáncer en nuestro país, primordialmente el cáncer cervico-uterino. Al realizar la calibración y determinar la actividad de la fuente en términos de intensidad de kerma en aire, se minimizan los errores en el tratamiento adecuado que se brinda a las pacientes, garantizando el desempeño del personal ocupacionalmente expuesto y elevando la calidad de vida en las pacientes.
Caracterización óptica de nanoestructuras semiconductoras de CdSe usando la teoría del funcional de la densidad
(2017-06-01) González Oliva, Ignacio Alfonso; Rudamas Flores, Carlos Ernesto
El objetivo del presente estudio ha sido modelar y simular computacionalmente las propiedades ópticas de nanoestructuras de CdSe. Calculando la parte imaginaria de la constante dieléctrica y la densidad de estados, se ha propuesto un origen para las bandas de absorción correspondientes al band-edge y a la segunda transición electrónica. Para realizar el modelaje de las estructuras, se utilizó el software DENEB junto a Marvin Sketch. Se han modelado estructuras libres de ligandos, es decir únicamente poseen átomos de Cd y átomos de Se. Para estimar el radio de nuestro modelaje, se utilizó la opción de volumen molecular. Se presentan los resultados para 9 estructuras con diámetros estimados desde 0.84 nm hasta 2.54 nm. Utilizando el software SIESTA, por sus siglas en inglés Spanish Initiative for Electronic Simulation with Thousand of Atoms, se resolvió la ecuación de Schrödinger, bajo la teoría del funcional de la densidad, calculando de esta manera la constante dieléctrica y la densidad de estados. Al aplicar las relaciones de Kramers-Kronig, se obtuvo la parte imaginaria de la constante dieléctrica, lo que corresponde al espectro de absorción. Dichos cálculos se efectuaron utilizando la aproximación de densidad local (LDA) y pseudopotenciales Troullier-Martins. Además se realizaron cálculos utilizando la aproximación de gradiente generalizado (GGA) como funcional de intercambio de correlación y otros cálculos. También se observa que en los estados asociados a la banda de valencia predominan los estados de Selenio, en cambio en lo que debería de interpretarse como la banda de conducción predominan los estados de Cadmio.
Chaos in Neutrino Fast Flavor Instability
(2023-06-20) Urquilla, Erick; Sherwood, Richers; Ortiz, Raul
Neutrinos play a crucial role in explosive stellar events. In core collapse supernovae (CCSN), neutrinos produced thermally in the proto-neutron star drive the CCSN dynamics, reviving the shock wave that causes the explosion. In neutron star mergers (NSM), neutrinos can significantly affect the ratio of neutrons to protons in the ejected mass via charged-current reactions, having a big impact on the production of heavy elements. Simulations have revealed that in those systems neutrinos undergo substantial fast flavor instabilities that make it challenging to fully understand the neutrino non-linear many-body dynamics, mainly because of the large number of neutrinos involved and the small spatial scale of the neutrino flavor oscillation in comparison with the CCSN and NSM spatial scale. In simplified neutrino models (bipolar oscillations), the presence of chaos in the flavor evolution has been proposed. Since chaotic systems are very sensitive to initial conditions, i.e., trajectories of slightly different initial conditions diverge exponentially, our ability to predict the neutrino flavor behavior in CCSN and NSM could be limited. To clarify this problem, we approximate the behavior of neutrinos inside NSM by simulating neutrino fast flavor instabilities in a domain a few centimeters wide. Our goal is to analyze the dynamics of nearby flavor states in the presence of neutrino fast flavor instabilities. We solve the neutrino quantum kinetic equation numerically including the neutrino self-interaction term in the flavor Hamiltonian, using the particle-in-cell code EMU under the mean field approximation. We conclude that solutions with nearby initial states diverge exponentially in the non-linear regime of the neutrino flavor evolution, demonstrating the presence of chaos. This produces a huge uncertainty in both the spatial flavor neutrino distributions and the density matrix of the individual computational particles. However, the domain-averaged neutrino density matrix component is not highly affected by chaos (1% maximum uncertainty) and could be used as a key variable in global neutrino simulations of CCSN and NSM.
Determinación de contaminación por metales pesados nefrotóxicos, mediante fluorescencia de rayos x, en suelos de áreas rurales del municipio de San Luis Talpa, El Salvador
(2016-12-02) Melara García, Oscar Antonio; Gómez Escoto, Rafael Antonio
La enfermedad renal crónica (ERC) constituye un serio problema de salud pública debido a su comportamiento epidémico. En los países Centroamericanos se reporta desde hace más de una década la existencia de una ERC de causa desconocida de elevada prevalencia, presente fundamentalmente en áreas rurales, y que afecta a hombres agricultores. Ello le imprime al problema ERC en la región características específicas que demandan su jerarquización y un abordaje integral. Uno de los factores que debe ser tomado en cuenta para el abordaje del estudio a la problemática es la presencia de contaminantes nefrotóxicos, tal es el caso de los Metales Pesados. Más de 45 elementos naturales son considerados como metales pesados, sin embargo solo 7 principalmente son considerados como nefrotóxicos, éstos son: Cromo (Cr), Zinc (Zn), Cobre (Cu) Cadmio (Cd), Plomo (Pb), Arsénico (As) y Mercurio (Hg). Considerando lo anterior, se plantea la necesidad de conocer los niveles de concentración de los metales pesados nefrotóxicos en los suelos de vocación agrícola y domiciliar de las comunidades donde han sido identificadas alzas en la prevalencia de la ERC de causa desconocida para determinar si existe un grado de contaminación debido a dichos elementos.
Determinación del nivel de contaminación por metales pesados nefrotóxicos en muestra de suelo, a través del análisis de sus concentraciones y distribución geográfica, en comunidades agrícolas del cantón Guayapa Abajo en la zona costera del país
(2018-05-01) Aguilar, Jessica Vanessa; Gómez Escoto, Rafael Antonio
Múltiples estudios, en su mayoría clínicos, realizados en la zona costera del país, han demostrado una alta prevalencia de la enfermedad renal crónica (ERC) cuya etiología no es atribuible a las causas tradicionales medicamente reconocidas. Los casos han sido reportados principalmente en comunidades agrícolas. Con el propósito de esclarecer las causas que dan origen a dicha enfermedad, se han propuesto algunas hipótesis, que describen un carácter multicausal del origen de la enfermedad y que incluyen diversos factores de riesgo, de tipo social, ambiental y ocupacional. Dentro de las causas ambientales posibles, se ha mencionado la contaminación de suelos, agua, aire y por tanto alimentos, por agentes tóxicos químicos principalmente por metales pesados (algunos nefrotóxicos). Es por esto, que surge un aumento del interés e importancia por determinar la presencia, cantidad y distribución geográfica de concentraciones de metales pesados en algunas zonas costeras del país, para concluir si existe contaminación o no, y en qué medida. La posible contaminación ambiental luego debe ser estudiada para poder determinar si mantiene una relación causa-efecto con la ERC, y así comenzar a clarificar el origen de la enfermedad. En El Salvador, varias comunidades de la zona costera del país han sido afectadas por la Enfermedad Renal Crónica, cuya etiología no es atribuible a causas naturales (Orantes M. et al.,2014); de esta problemática y lo mencionado anteriormente, surge el objetivo principal de esta investigación y a partir del cual ha sido planteado el desarrollo de la misma
Estudio de la componente muónica en la distribución lateral de cascadas atmosféricas
(2022-06-01) Castellón Salguero, Cindy Mariella; León Vargas, Hermes; Henríquez Ortiz, Raúl
Las simulaciones de cascadas atmosféricas producidas por rayos cósmicos son de gran importancia para poder interpretar mediciones experimentales en términos de las propiedades de la partı́cula primaria. Para observatorios de detectores superficiales de agua Cherenkov es de especial interés la distribución lateral de las partı́culas secundarias que llegan al suelo. El objetivo de este trabajo es estudiar la distribución lateral de la componente muónica en cascadas de energı́a primaria entre 1 y 100 TeV, para ello se realizaron simulaciones con el programa AIRES de cascadas iniciadas por protones y núcleos de hierro, cuyo eje se encuentre en la ubicación del observatorio HAWC. Se caracterizó la distribución a partir de los parámetros del ajuste a una función de tipo NKG, los parámetros están relacionados con el número de muones y la edad de la cascada. Difiriendo de las predicciones de modelos analı́ticos, se observa que en las distancias de interés las cascadas de protones presentan mayor número de muones que las de hierro hasta ≈ 30 TeV, mientras que al incrementar la energı́a la situación se invierte. Además es notable que los parámetros de la distribución no son observables que permitan discriminar entre modelos de interacciones hadrónicas. Por último se estima que en cascadas de rayos cósmicos de bajas energı́as no llegarı́an suficientes muones para poder distinguirlas con HAWC.
Estudio de las propiedades ópticas de puntos cuánticos de carbono grafeno
(2020-10-15) Cuadra Aparicio, Jorge Alberto; Rudamas Flores, Carlos Ernesto
Los puntos cuánticos de carbono de grafeno (GCQD) son nanoestructuras de carbono, conformados por varias capas de grafeno apiladas (1-8). Los GCQDs han traído mucha atención debido a sus propiedades únicas y diversas aplicaciones tecnológicas, como por ejemplo: baterías, etiquetas biológicas, condensadores, celdas solares, diodos emisores de luz Light Emitting Diodes (LEDs), entre otros (7, 8). Todas esas tecnologías podría beneficiarse de la baja toxicidad, estabilidad química y física de estas nanoestructuras (8, 9). A pesar de muchas investigaciones realizadas en GCQDs, muchas propiedades optoelectrónicas aun no son comprendidas por completo (8, 10-12). Entre estas propiedades, la absorción y la fotoluminiscencia podrían ser mencionadas. Los espectros de absorción de los GCQDs muestran diferentes bandas.
Estudio de ráfagas de rayos gamma en blazares, observadas por Fermi-LAT
(2019-04-09) Andrés Jorge, Bryan Alexis; Sacahui Reyes, José Rodrigo; Henríquez Ortíz, Raúl Antonio
En este trabajo de graduación se realizó un análisis temporal y espectral de las ráfagas de rayos gamma de una muestra de blazares que se encuentran en correlación espacial de ±2_ con los eventos de neutrinos detectados por IceCube (Aartsen et al., 2016). Se estudiaron 3 objetos que cumplen con este criterio de selección (estos blazares son OP 313, MG1 J021114+1051 y TXS 0506+056) junto con otros dos blazares de tipo espectral HSP (PG 1553+113 y Markarian 421) para comparar los resultados de sus espectros. Para realizar el análisis se necesitó de la información recolectada por el telescopio espacial Fermi de rayos gamma, el cual fue lanzado en junio de 2008 por la NASA y en sus primeros diez años de funcionamiento ha detectado diversas fuentes de rayos gamma, principalmente blazares. El telescopio cuenta con dos instrumentos a bordo: el LAT (Large Area Telescope) y el GBM (Gamma-ray Burst Monitor). Para el análisis se utilizaron solamente los datos del LAT, se trata de un telescopio de conversión de pares con un área efectiva de _ 9500 cm2, vista angular de 2.4 sr y funciona en un rango de energías de 20 MeV a 300 GeV (Atwood et al., 2009).
Evaluación del nivel de contaminación y de la movilidad de los metales pesados plomo, cromo, cinc y arsénico, en suelos de la planta de transferencia Aragón de San Salvador
(2019-04-01) Ramos Martínez, Diego Osvaldo; Gómez Escoto, Rafael
Este trabajo, se aplicó al estudio de la contaminación de suelos en un área donde se transfieren los desechos sólidos, zonas que son conocidas como Plantas de transferencia de desechos sólidos, en este lugar se optimiza el traslado de los desechos hacia las zonas de deposición final, es decir que la única función que se ejecuta es la descargar de la basura recolectada en contenedores de mayor capacidad para ser trasladados hacia la planta de tratramiento perteneciente a la empresa MIDES. Ahora bien, la contaminación en suelo puede asociarse a diferentes agentes que deterioran las condiciones propias del terreno, para este estudio se presenta la evluación de los metales pesados Cromo (no se pudo establecer el valor promedio), Níquel, Cinc, Arsénico y Plomo, en general se evalúa el impacto de la transferencia de desechos en el suelo esto a partir de los niveles de los metales antes mencionados.
El límite clásico del oscilador de Dirac con correcciones GUP
(2018-10-26) Hernández Beltrán, Kevin Giovanni; Bernal Arroyo, Jorge Alejandro; Mejía Hurtado, Franklin Moisés
En este trabajo se presentan dos propuestas metodológicas para recuperar el límite clásico de la mecánica cuántica en el contexto de un Principio de Incertidumbre Generalizado (GUP) a través de la aplicación de una extensión del principio de correspondencia de Bohr a las soluciones de la ecuación de Schrodinger y a la ecuación de Dirac, ambas con correcciones GUP. En general, se presentan diversos temas en el marco teórico como el enfoque histórico del principio de correspondencia de Bohr, los postulados de la mecánica cuántica, el advenimiento de las ecuaciones de onda relativistas dadas por Dirac y Klein-Gordon, y al final se desarrolla un aspecto general de la hipótesis de un principio de incertidumbre generalizado (GUP) y se presentan los aspectos físicos del pozo infinito y del oscilador de Dirac ante una corrección GUP. Mediante el nuevo principio de correspondencia se encontró el límite clásico de la partícula en una caja unidimensional con correcciones GUP, sin embargo, es preciso aplicar o complementar el nuevo principio de correspondencia junto con el límite del Principio de Incertidumbre de Heisenberg (HUP). El límite HUP únicamente es verificar que el parámetro de deformación GUP tienda a cero. La razón entre los residuos es ligeramente mayor a 1, siendo comparados con estudios previos. Además, se encontró el límite clásico del oscilador de Dirac con correcciones GUP, a través del nuevo principio de correspondencia, del límite no relativista y del límite HUP. La razón entre la densidad de probabilidad clásica-GUP y la densidad de probabilidad clásica es ligeramente mayor que 1. Por primera vez, se tienen resultados del límite clásico de la mecánica cuántica y de la mecánica cuántica-relativista deformada por la presencia de un principio de incertidumbre generalizado, además de introducir el parámetro de deformación en la densidad de probabilidad clásica, sin embargo, los residuos cuánticos-GUP son mucho más pequeños que sus contrapartes cuánticas.
Síntesis y caracterización óptica de puntos cuánticos de sulfuro de cadmio (CdS) y su aplicación en dispositivos emisores de luz
(2023-01-25) Jorge Deodanes, Oscar Armando
Los puntos cuánticos semiconductores son de las nanoestructuras más estudiadas en investigaciones fundamentales y en una amplia gama de aplicaciones tecnológicas. Ejemplos de estas aplicaciones son los diodos emisores de luz, los fotodetectores, las celdas solares, las bio-etiquetas y la conversión descendente (down conversion), entre otras. En las últimas décadas, se han utilizado diferentes nanoestructuras, polímeros y técnicas para fabricar diodos emisores de luz con mayor eficiencia. Sin embargo, aún existen problemas de disminución de la emisión, reabsorción de la emisión y en la deposición del material activo, entre otros. En este trabajo se sintetizaron muestras de puntos cuánticos de sulfuro de cadmio aplicando un método químico simple de no inyección sin iniciadores de nucleación. Se utilizaron 1-Octadeceno y ácido oleico como solvente y ligando, respectivamente. Las muestras QDs de sulfuro de cadmio sintetizadas fueron caracterizadas ópticamente mediante espectroscopia de absorción y fotoluminiscencia. En los espectros de fotoluminiscencia se observan claramente dos bandas atribuidas a la recombinación de excitones libres y excitones ligados a defectos en las nanoestructuras. Los centros de las bandas de absorción y fotoluminiscencia están separados por aproximadamente 1 eV. Por lo tanto, esperamos que los efectos de reabsorción no sean muy relevantes en estas muestras. Estas nanoestructuras, han sido utilizadas en la fabricación de prototipos de diodos emisores de luz blanca hechos en casa usando el método de empaquetamiento fotoactivo. En el primer prototipo se recubrió un diodo emisor de luz ultravioleta con una capa de puntos cuánticos de sulfuro de cadmio en una resina cristal poliéster, obteniéndose una intensa emisión entre 450 nm y 750 nm con una eficiencia cuántica externa de aproximadamente 50%. Sin embargo, se observó una baja compatibilidad nanoestructura-resina y un escape no deseado de luz ultravioleta. Para mejorar la compatibilidad se realizó un cambio de solvente de las nanoestructuras. El escape de luz ultravioleta fue tratado mediante la adición de una capa extra de puntos cuánticos de carbono grafeno en resina cristal poliéster. Estas mejoras fueron introducidas con éxito en un segundo prototipo. Sin embargo, las eficiencias cuánticas externas obtenidas fueron de 8%-23% aproximadamente. Estos resultados se discuten ampliamente en este trabajo.

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