Ciencias con mención en Física
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Item Explorando y analizando el espacio de parámetros del modelo Type I Seesaw con simuladores Monte Carlo para eventos en el ILC(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-15) Rodríguez Quispe, Walter Enrique; Jones Pérez, JoelEn la actualidad, el Modelo Estándar (SM) es la teoría más precisa que se tiene para la descripción de las partículas elementales y sus interacciones fundamentales. Esta teoría, empero, está incompleta: una de sus carencias resulta de indicar que los neutrinos no tienen masa. Esto es incongruente porque la masividad de estas part´ıculas ha sido demostrada en los experimentos de oscilaciones de neutrinos. Ante esto, se han propuesto varios modelos Más Allá del Modelo Estándar (BSM) que logran brindarle masa a los neutrinos. En este trabajo se le da principal atenci´on al mecanismo Type I Seesaw, que propone la existencia de neutrinos pesados. Es así como en este trabajo se aborda un análisis para el estudio del modelo mencionado en el futuro International Linear Collider (ILC), desde el uso de conceptos propios del Large Hadron Collider (LHC), para la búsqueda de señales de neutrinos pesados. Los eventos que surgirían en este colisionador siguiendo el modelo en cuestión se obtuvieron del simulador Monte Carlo MadGraph5_aMC@NLO y el análisis de estos se realizó en MadAnalysis 5. El estudio demuestra la importancia de incluir un análisis con información tanto de la simulación con los datos del Monte Carlo, que brinda información sin considerar la observabilidad de lo generado, como de los objetos reconstruidos, que brinda datos recolectados por los detectores, para decantar la elección de un canal en específico.Item Replicación y estudio de análisis fenomenológicos para búsquedas de neutrinos pesados del modelo Type-l Seesaw usando Madanalysis 5(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-15) Zegarra Herrera, Danilo; Jones Pérez, JoelEl Modelo Estándar de las partículas elementales (SM) es una teoría unificadora de las interacciones fuertes, débiles y electromagnéticas. A pesar de su gran éxito teórico y experimental, aún quedan muchas incógnitas que resolver. Una de estas es la masa de los neutrinos. En este modelo los neutrinos son partículas sin masa, no obstante, esta característica ha sido refutada por los experimentos de oscilaciones de neutrinos. El mecanismo Seesaw es una posible extensión que podría explicar esto. Para ello agrega neutrinos de mano derecha al SM que permiten generar tanto términos de masa de Dirac como de Majorana. Este modelo, adicionalmente, explica la supresión de la masa de los neutrinos del SM respecto a los demás fermiones. Esto motiva la búsqueda de neutrinos pesados en colisionadores tales como el LHC por medio de colisiones protón-protón. En este trabajo se utilizaron distintos programas de simulación para así obtener los datos necesarios para estudiar la fenomenología del modelo Seesaw en el LHC. El primer objetivo fue comparar los resultados obtenidos en este trabajo con los del paper [1]. Se obtuvo que los resultados del análisis están en el ball park en comparación a los de este. El segundo objetivo fue interpretar la señal observada proponiendo distintas hipótesis. Estas fueron corroboradas utilizando cortes en distintos observables tales como la separación angular, momentum transversal y pseudorapidity aplicados a distintas regiones de análisis características del modelo Seesaw. Esto permitirá testear más eficientemente las posibles señales que este modelo podría tener en el LHC.Item Revisión teórica de la aproximación de medio efectivo y la transición de Mott para la descripción de las propiedades ópticas y eléctricas de materiales semiconductores(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-31) Abal Chavez, Daniel Joel; Guerra Torres, Jorge AndresLos semiconductores son materiales que tienen propiedades intermedias entre los conductores y aislantes. Sus propiedades eléctricas pueden modificarse mediante dopaje o la aplicación de campos eléctricos. Es por eso que diseñadores e investigadores buscan conocer con precisión sus propiedades ópticas y eléctricas para su aplicación en la industria. En este trabajo se propone una revisión teórica del modelo clásico de Drude para describir la contribución de los electrones libres en la permitividad eléctrica. Además, se estudia el modelo de Drude-Lorentz para explicar la transmisión de la luz cuando interactúa con medios dieléctricos. Asimismo, se describe la transición de Mott para justificar la conductividad eléctrica de óxidos metálicos como el ITO. Adicionalmente, se plantea la revisión teórica de medios efectivos para la caracterización de propiedades eléctricas en capas rugosas de semiconductores. Este resultado se generaliza cuando las rugosidades son demasiado abruptas. La descripción teórica de este trabajo ha sido acompañada con el uso del software Wolfram Mathematica. Esta herramienta ha sido utilizada principalmente para la creación de gráficos y para la solución de ecuaciones. Con este trabajo se busca sentar las bases para un estudio más detallado sobre las propiedades eléctricas y ópticas de algún material semiconductor en concreto.Item Revisión teórica de los plasmones, interacciones con el fotón y sus aplicaciones en biomedicina(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-02-15) Perez Andia, Franccesco Flavio Victor; Guerra Torres, Jorge AndresLos plasmones describen las oscilaciones colectivas de la densidad del gas de electrones libres. Estos son capaces de interactuar, al igual que otras cuasipartículas, con los fotones para dar origen a nuevos tipos de cuasipartículas. De todas ellas, los Surface Plasmon en interfaces planas metaldieléctrico o en nanopartículas metálicas han recibido considerable interés por parte de la comunidad científica debido a sus propiedades ópticas difícilmente alcanzables con otros materiales ópticos. En adición, el campo eléctrico asociado con los Surface Plasmon en nanopartículas mejora significativamente variando las propiedades físicas de la propia nanopartícula o el medio que lo rodea. Actualmente, estas ventajas se utilizan en el campo de la medicina y el estudio de procesos biológicos, las cuales requieren de instrumentos de detección que posean una alta sensibilidad. Por ello, se han utilizado plasmones para desarrollar nuevas técnicas de contraste de imágenes, etiquetado celular, sensores con alta sensibilidad, tratamiento térmico para cáncer entre otros. En adición, el campo eléctrico mejorado alrededor de un grupo de nanopartículas permite mejorar las señales Raman para desarrollar SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy). Por ello, los plasmones ofrecen nuevas posibilidades en Biomedicina para desarrollar nuevas técnicas de detección o tratamiento que compitan con los enfoques convencionales como el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA), la aglutinación de látex (LA) y los tratamientos o métodos de detección para diferentes tipos de cáncer. Esto demuestra que el uso de plasmones en el campo de la Biomedicina tiene bastante relevancia para aplicaciones futuras.Item The role of intraspecific competition between plants in a nursery pollination system(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-22) Matus de la Parra Gutiérrez, Nicolás; Stucchi Portocarrero, LucianoWe present comments on an article published by Villacañas de Castro and Hoffmeister (2020). The authors studied a tritrophic system composed of a plant, its pollinating seed predator, and a parasitoid of the latter. Their concern was whether the parasitoid modifies the interaction between the plant and its pollinator-herbivore along the mutualism-antagonism gradient, but they reduced their question to how the parasitoid impacts plant fitness. After showing that the parasitoid increases seed output of the plant by decreasing the amount of seeds consumed by the pollinating seed predator, they tested whether seed output is a good proxy for plant fitness. They argue that it is not by showing that the increased seed density has a negative impact in survival probability and flower production, likely due to plant intraspecific competition. The work presented shows careful experimentation and interesting results, but we do not share some of their conclusions. Most importantly, we believe that the net effect of the parasitoid on the plant-herbivore interaction can’t be adequately investigated by focusing on individual plant fitness. Thus, we first suggest considering the number of surviving plants up to adulthood as a proxy for population performance to address this question. Using this proxy, we show that the increase in seed output due to the parasitoid is beneficial to the plant population until its carrying capacity is achieved. Next, using a population dynamics model, we show under which particular conditions the negative effect of intraspecific competition outweighs the positive effect of seed density increase (due to parasitoid’s defense). When these conditions don’t hold, the role of plant intraspecific competition is basically limited to the prevention of unbounded population growth, while the parasitoid’s net effect is an increase in the plant’s equilibrium density over its carrying capacity when interacting only with the pollinating seed predator, thus making the system more stable.Item Estudio y aplicación de métodos analíticos para la extracción de parámetros eléctricos del modelo de un solo diodo para distintas tecnologías de módulos fotovoltaicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-31) Perich Ibáñez, Renzo Alberto; Palomino Töfflinger, Jan AmaruThe single-diode model is used to characterize a photovoltaic (PV) solar cell using an equivalent circuit and an equation that depends on five electric parameters. Three analytical methods are applied to extract the five parameters from an Aluminium Back Surface Field (Al-BSF) PV module using 500 experimental current-voltage (I-V) curves measured in the 100-1000W/m2 range. Two of these methods are also applied to four thin-film PV modules, using four experimental I-V curves measured at an irradiance of 1000 W/m2 and air temperature 25℃. While parameter extraction methods have been studied before, this work offers a new perspective by applying the techniques to outdoor PV modules in Lima-Peru and, on the other hand, thin-film technologies located in Jaen-Spain. Results are presented by comparing the measured I-V curve with the ones modelled using the extracted parameters. The Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) is calculated to evaluate and compare each extraction method. Values of NRMSE are then grouped by irradiance using a series of boxplots or bar charts to better visualize the success of each extraction method. The results indicate that the method proposed by Phang et al. is very robust, obtaining low values for error across the different irradiances and technologies (median NRMSE of 0.20 % for silicon and 0.50-1.10 % for thin-films). The Blas et al. method obtained low error with the silicon module (median NRMSE of 0.21 %), it was not applied to thin-films in this study. Finally, the Khan et al. method showed greater error than the other two when applied to the Al-BSF and thin-film modules, with noticeably higher error when applied to amorphous silicon modules (median NRMSE of 0.30 % for silicon and 1.77-6.73 % for thin-films).Item Revisión teórica de la técnica de radares de dispersión incoherente y su conexión con las ecuaciones diferenciales estocásticas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-19) La Rosa La Rosa, Brian Humberto; Milla Bravo, Marco AntonioThe Incoherent Scatter Radar (ISR) technique provides an important tool for ionospheric plasma parameter estimation through the calculation of the electron density spectrum. This quantity is constrained to the ionospheric approximations considered. If these are very realistic, finding an analytical expression for the terms involve in the electron density spectrum could be impossible. In that sense, using the mathematical tool known as stochastic differential equation (SDE) is required. Because of the nature of the equation described the ionospheric particle dynamics, called Langevin equation, stochastic numerical methods have to be studied. In this work, we will present a review of ISR theory and the connection to SDE. Moreover, we list three different methods, which are used to analyze the collisional and magnetized approximation of the ionosphere.Item Análisis de estabilidad de frentes químicos en reacciones exotérmicas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-16) Quenta Raygada, Johann Sebastián; Vásquez Rodríguez, Desiderio AugustoBuoyancy-driven convection is a phenomenon that appears in a wide range of natural processes, from atmospheric and oceanic flows to the Earth’s core inner dynamics. In particular, convective flows are ubiquitous in systems of chemical substances reacting at an interface known as a reaction front. Autocatalytic reaction fronts allow for different types of instabilities due to gradients in chemical composition and the exothermicity of the reaction. In order to study the effects of thermal gradients in such systems, we develop a model for thin-front propagation in two-dimensional tubes. Temperature and front evolution are coupled to two different descriptions of the system’s hydrodynamics: Darcy’s law and the Navier-Stokes equations for viscous flows. We study the stability of the convectionless flat front by carrying out a linear stability analysis. The regimes for which convection arises will depend on a control parameter, called the thermal Rayleigh number, which measures the strength of thermal gradients in the system. We vary this parameter between positive and negative values and analyze its effects on the stability of the fronts.Item A study of Ultra-High-Energy Cosmic Ray propagation in one-dimensional simulations(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-15) Olivares Schneider, José Gabriel; Bazo Alba, José LuisCosmic Rays have come to play an important role in understanding the universe, and astroparticle physics has undergone major developments in the last few decades. As such, several observatories have been set up with the purpose of detecting these particles, and simulation frameworks have been developed in order to further analyze their behavior by creating highly variable environments and parameters. This work covers the essential theory required to study propagation of Ultra- High-Energy Cosmic Rays restricted to linear one-dimensional propagation only; this includes the primary methods of energy loss during propagation, mainly through reactions with the photon background like photo-pion production and photo-disintegration, and additional cosmological effects. The study was done using the CRPropa 3.0 simulation framework. To determine the best possible maximum energy for the simulations, initial trials were done by testing the GZK cutoff for multiple energy values, followed by an analysis of heavier nuclei propagation. As a final complete test run, a model of the cosmic ray spectrum for energies above 1018 eV was made based on two data sets, one made from the average composition of the whole CR energy spectrum, and the other from The Pierre-Auger Observatory measurements for the high energy range. The results showed that initial source composition was the determining factor in the shape of the CR spectrum. These initial simulations done in this work will set the ground for future more complex simulations and studies.Item Leptonic Modeling of the Multiwavelength Spectra of Astrophysical Sources(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-10) Palomino Ylla, Ariadna Uxue; Bazo Alba, José LuisThis work is motivated by the physical processes which take place in active galactic nuclei (AGN). They are powerful sources of radiation in a wide wavelength. To gain knowledge about these processes, multiwavelength spectral energy distributions (SED) are used. The current work uses three types of distributions applied to two blazars, a variety of AGN objects. The SED of blazars typically has a double-hump structure which can be explained in terms of two models: the hadronic and the leptonic model. A model built only by leptonic processes (in this case, inverse Compton and synchrotron) has proved to be fairly-good to explain the gamma-ray emission from most blazars. The Python package Naima restricts model parameters to find the best fit for the observed data and characterize the source by proposing processes that could take place there. The SEDs of the Mrk 421 and PKS 0537-441 blazars were modelled. The best fits obtained follows an electron differential distribution of the form of an exponential cutoff power law. They have a reduced c2 of 1.92 and 2.58, respectively. For the fitted model for the blazar PKS 0537-441, the radiation of the flux of photons product of the synchrotron process produces the major contribution on the inverse Compton flux.