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Análisis de los parámetros del flujo de neutrinos de núcleos activos de galaxias en el contexto del experimento IceCube
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Bazo Alba, José Luis; Gago Medina, Alberto Martín
La presente tesis tiene como objetivo principal cuantificar las diferencias entre los diversos modelos de producción de neutrinos en NAGs, debidas a los parámetros que describen este flujo y determinar si el telescopio de neutrinos IceCube va a tener la sensibilidad necesaria para extraer información relevante sobre dichos parámetros, información que está contenida en el número total de eventos detectados inducidos por neutrinos muónicos. De esta forma se establecerán los casos (conjunto de parámetros) para los cuales estas diferencias sean estadísticamente relevantes y permitan distinguir y discriminar entre los modelos de los parámetros.
Simulación de la dinámica del micromáser más allá de la RWA
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) García-Calderón Palomino, Leandro; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Mediante técnicas de simulación Montecarlo, prescindiendo de la aproximación de la onda rotante (RWA), se predice la aparición de efectos medibles en los llamados "estados atrapados", rasgo eminentemente cuántico del micromáser o máser monoatómico.
Energy-independent contribution to the flavour ratios of high-energy astrophysical neutrinos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-10-28) Bustamante Ramírez, Mauricio; Gago Medina, Alberto Martín
We explore the possibility that CPT symmetry is broken in the neutrino sector at a high enough energy, using for this the high-energy neutrino flux that is expected to come from distant astrophysical sources such as active galaxies and gamma-ray bursts. CPT violation (CPTV) can affect neutrino oscillations either by modifying the oscillation length or its amplitude. We show that when only the oscillation length is affected, such as when CPTV is introduced through a modified dispersion relation, the effects on the astrophysical neutrino flavour fluxes are not visible. Hence, in order to modify also the oscillation amplitude, CPT is instead violated by adding a nondiagonal energy-independent contribution to the standard, mass-driven, neutrino oscillation Hamiltonian, within the context of the Standard Model Extension, and allowing it to become comparable in magnitude to the latter at a scale of 1 PeV. The CPTV term introduces three new mixing angles, two new eigenvalues and three new phases, all of which have currently unknown values. We have allowed these new parameters to vary, together with the ones associated to pure standard oscillations, and explored the consequences on the flavour fluxes. Detection prospects at the IceCube neutrino telescope, and in a fictional larger detector, have been studied, assuming different models for the neutrino flux. Our results suggest that, when the flavour fluxes at production are in the ratios φ0e : φ0μ : φ0τ = 1 : 2 : 0 or 0 : 1 : 0, the modifications to the flavour fluxes at Earth are larger and more clearly separable from the standard-oscillations predictions. When the ratios are 1 : 0 : 0, the separation is less clear. We conclude that, for certain values of the CPTV parameters, IceCube might be able to detect potentially large deviations from the standard flavour fluxes, even for flux models as low as the Waxman-Bahcall bound. Precision measurements of these parameters, however, are unlikely to be made unless a much larger ˘ Cerenkov detector or a one of a different kind are used.
Geometric Phase in Photonics
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-06-07) Loredo Rosillo, Juan Carlos; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Las fases geométricas son tema de investigación actual en diversas áreas de la física. Interesa investigarlas tanto por razones de carácter teórico, cuanto por razones ligadas a sus aplicaciones. Entre estas últimas resaltan las aplicaciones en información cuántica. Un computador cuántico está basado en la posibilidad de generar, almacenar y manipular bits de información codificados en los grados de libertad de sistemas cuánticos. Estos son llamados qubits. Los qubits son superposiciones coherentes de dos estados fundamentales. Mientras su contraparte clásica puede valer 0 o 1 excluyentemente, el qubit puede tomar ambos valores 0 y 1 simultáneamente. Esto hace posible procesar información con mucha mayor rapidez en comparación a una computadora clásica. El problema central con los qubits es que son sumamente frágiles, de modo que su tiempo de vida media es muy pequeño. El fenómeno que lleva a un estado de superposición hacia un estado clásico se llama decoherencia. Para que un computador cuántico sea viable, es necesario contar con qubits cuya vida media sea mayor que el tiempo que toma realizar operaciones sobre ellos (computación). Una ruta muy promisoria es la que se basa en las fases geométricas. Ellas permiten realizar operaciones que, de un lado, pueden ser muy rápidas y, de otro lado, pueden ser inmunes o muy robustas frente a la decoherencia. Para implementar computación cuántica geométrica, es entonces necesario ser capaz de manipular fases geométricas con gran versatilidad. Contribuyendo a este ín, esta tesis presenta nuevos resultados en la manipulación de fases geométricas que aparecen cuando el qubit está codificado en fotones polarizados. Esta tesis contiene dos partes principales. En la primera parte hacemos un intento preliminar en manipular fases en estados de polarización. Específicamente, tratamos a la fase de Pancharatnam (fase total) que resulta de evoluciones unitarias arbitrarias. Discutimos los aspectos teóricos involucrados y mostramos en detalle como hacer que un estado de polarización siga cualquier curva sobre la esfera de Poincaré. Luego presentamos los métodos utilizados para llevar a cabo las mediciones de la fase total acumulada a lo largo de la evolución del estado. En la segunda parte de esta tesis, extendemos nuestros métodos y desarrollamos técnicas para suprimir localmente las fases dinámicas que puedan aparecer durante la evolución del estado de polarización. Esto nos permite observar y medir fases geométricas. Usando métodos similares a los discutidos en la primera parte, mostramos finalmente que las fases geométricas observadas experimentalmente coinciden con las predicciones teóricas con buena aproximación.
Solución de las degeneraciones en los parámetros de oscilación de neutrinos en el contexto de fábricas de neutrinos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-05-29) Jones Pérez, Joel; Gago Medina, Alberto Martín
Una serie de experimentos con neutrinos ha establecido que estos tienen masa, existiendo una mezcla entre sus auto-estados de sabor. La mezcla genera una oscilación entre estos auto-estados 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 producirían un alto flujo de neutrinos a partir del decaimiento del muon, siendo capaces de medir una gran variedad de canales de oscilación. ´ No obstante, la medición de los parámetros se ve afectada por la existencia de degeneraciones en la probabilidad de oscilación, las cuales permiten la aparición de resultados ambiguos en el momento de determinar los parámetros reales. En este trabajo se analiza el problema de las degeneraciones y se recomienda la realización de mediciones en los canales νe → νµ, νe → ντ y νµ → νµ, junto con sus respectivas antipartículas, con el fin de resolver cualquier ambigüedad. Las fábricas de neutrinos son simuladas incluyendo errores debidos a la divergencia del ´ haz, a la resolución energética y a la eficiencia en la detección. La medición de los tres canales de oscilación se realiza a 3000 km de la fuente de neutrinos. Aquellos casos con un pequeño número de eventos presentan tres tipos de degeneraciones, estando una de éstas presente incluso en casos particulares con un mayor número de eventos. Se estudia, en particular, la dependencia de la resolución de todas las degeneraciones con respecto a la eficiencia y masa del detector del canal νe → ντ , así como los efectos de combinar estos datos con aquellos para una distancia de 7250 km. Los resultados se presentan a través del uso de regiones de confiabilidad definidas en el análisis estadístico. A partir de ellas se establecen los límites posibles en la resolución del problema, considerando varios parámetros de oscilación.
The AD detector array: a new tool for studying diffractive physics at the ALICE experiment
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-07-10) Calvo Villar, Ernesto; Gago Medina, Alberto Martín
We present a new detector array proposal for the ALICE experiment at LHC. This new subdetector is composed of four stations of scintillator pads and its main goal is to extend our current rapidity coverage. Therefore, we would have more sensitivity to tag the rapidity gaps related to the diffractive processes. In particular, we show a study of the performance of this new subdetector and its impact in our ability to select diffractive events. Certainly, this new system will contribute to improve the ALICE capabilities in addressing several subjects on diffractive physics.
Degradación de las propiedades ópticas de películas semiconductoras amorfas de nitruro de silicio a-SiN producidas por pulverización catódica de radiofrecuencia
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-07-13) Zegarra Sierra, Katia; Weingärtner, Roland
En el presente trabajo se encuentran compilados el estudio de propiedades ópticas y vibracionales de películas delgadas amorfas de nitruro de silicio depositadas bajo diferentes presiones de trabajo. Las películas han sido preparadas mediante la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia en los laboratorios de la Sección de la PUCP usando un objetivo de silicio cristalino en una atmosfera de nitrógeno y argón. Se ha investigado el efecto de oxidación bajo dos puntos de vista: primero la exposición de las películas delgadas al medio ambiente y luego después de tratamientos térmicos. El proceso de oxidación ha sido evaluado sistemáticamente a través de medidas de espectroscopia de transmisión UV/VIS y espectroscopia de absorción infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Los parámetros analizados fueron: el espesor de la película, el ancho de banda, el coeficiente de absorción y el índice de refracción. El grado de oxidación es evaluado a partir de los espectros de absorción infrarroja y contrastado con el tiempo de exposición de la muestra al medio ambiente. Las películas que fueron depositadas a mayor presión presentan mayor ancho de banda. Así mismo, el análisis IR reveló que a menor presión mayor presencia de oxígeno en el día y presenta estabilidad debido a la saturación las muestra fabricada a mayor presión. Las películas bajo tratamiento térmico, presentan un cambio en el ancho de banda a partir del reordenamiento de los átomos en la matriz amorfa. La disminución de la energía de Urbach nos indica que hay un ordenamiento en la muestra.
Física de neutrinos de fuentes astronómicas y terrestres
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-02-19) Bustamante Ramírez, Mauricio; Kopp, Joachim; Gago Medina, Alberto Martín
El presente es el resultado de las investigaciones realizadas durante la maestría en física bajo la supervisión de Alberto Gago. Se discutirán brevemente tres trabajos realizados en este periodo con el fin de obtener el grado de Magíster en Física. Durante la última década y media numerosos experimentos han demostrado que los neutrinos se transforman entre sus diferentes sabores al propagarse. Las evidencias de este fenómeno, denominado oscilaciones de neutrinos por su carácter periódico, favorecen la hipótesis de que los neutrinos tienen masa y que los estados de masa y de sabor están relacionados por una matriz no diagonal. Las oscilaciones de neutrinos están caracterizadas por dicha matriz de mezcla y por las diferencias de masas cuadradas entre los diferentes estados de masa. Las entradas de dicha matriz de mezcla, llamada matriz Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata (PMNS), han sido medidas con creciente precisión por los experimentos de oscilación de neutrinos solares, atmosféricos, de reactores y de aceleradores. Recientemente se ha logrado medir todos los ángulos de mezcla involucrados en la rotación de los estados de masa, abriendo la posibilidad de observar una fase de violación de CP diferente de cero. Además, se ha establecido que hay, al menos, dos diferencias de masa cuadradas una correspondiente a la escala de oscilación solar y la otra a la atmosférica. Se sabe el orden entre los estados de masas que participan en la oscilación solar, pero no en el caso de la atmosférica. Futuros experimentos pretenden medir con mayor precisión la matriz de mezcla, determinar la jerarquía entre los estados de masa de neutrinos, la existencia de una fase CP y probar o negar la existencia de más estados de masa. La reciente construcción del telescopio de neutrinos IceCube en el polo sur ha impulsado la búsqueda de física nueva en las fuentes astrofísicas vía el flujo de neutrinos de ultra alta energía. Para ello es importante tener un buen conocimiento del flujo esperado, sobretodo, a altas energías, donde existen menos datos. Entre las fuentes de neutrinos de ultra alta energía más importantes se encuentran los núcleos activos de galaxias (NAG). En este contexto, estudiamos el flujo difuso de neutrinos predicho por dos modelos de producción de neutrinos en NAG. Estos modelos asumen como válida la correlación entre las NAG y la dirección de los rayos cósmicos de ultra alta energía hallada por el observatorio Pierre Auger (OPA) en Argentina. Tal que los datos obtenidos sobre los flujos de rayos cósmicos de alta energía en OPA pueden ser usados para estimar los flujos de neutrinos medidos acá en la tierra. No obstante, la relación entre estos dos flujos no es directa sino que en ella intervienen parámetros que dependen del modelo. En este estudio variamos los parámetros de los modelos y comparamos el número de eventos con los límites recientemente impuestos por IceCube. Encontramos que ambos modelos se encuentras desfavorecidos, por los límites actuales, y que en, caso de ser vistos, ellos podrían ser distinguidos con alta significancia. Otra de las búsquedas realizadas por IceCube, en el régimen de los neutrinos de alta energía, son las señales de aniquilación de materia oscura provenientes del Sol. Una propuesta popular es considerar que la materia oscura es un WIMP (Weakly Interacting Massive Particle : Partículas Masivas de Interacción Débil). En este contexto la materia oscura puede ser caracterizada, en primera instancia, por su sección de choque y su masa. En los modelos donde el WIMP posee una sección de choque dependiente del spín (SD) la interacción de la materia oscura local con el Sol puede ser intensa. Esta interacción causaría una acumulación de materia oscura en el centro del Sol. La cual podría aniquilarse en partículas del modelo estándar las cuales, al decaer o interactuar con la materia solar, darían lugar a un flujo de neutrinos activos. Es la esperanza de experimentos como IceCube que dicho flujo de neutrinos sea observable. Hasta el momento no se ha observado dicho flujo, por lo que IceCube ha puesto limites en la sección de choque de la materia oscura. En este trabajo hacemos notar que dichos limites dependen de la forma de oscilación de los neutrinos; la cual conecta el flujo de neutrinos al salir del Sol con el detectado en la Tierra. En este trabajo consideramos modelos de neutrinos estériles. Estos suponen la existencia de sabores adicionales de neutrinos que no interactúan vía el boson Z, pero si se mezclan con los sabores activos afectando la probabilidad de oscilación. Encontramos que las modificaciones de los límites de materia oscura, en varios de estos modelos, son considerables debido a que aparecen nuevas resonancias, inducidas por la materia solar, que magnifican la transición entre neutrinos activos y estériles. Como se ha hecho notar antes, la presencia de materia puede modificar sustancialmente la probabilidad de oscilación de los neutrinos. Usando esta propiedad planteamos un método para detectar regiones de densidad anómala en la corteza de la Tierra. Consideramos el caso en que los neutrinos provienen de un rayo-beta de alta intensidad y un detector de carbono. Estudiamos la capacidad de esta configuración de descubrir cavidades con alto nivel de confianza. Además, en el caso de poder descubrirlas, estudiamos la capacidad que se tiene para medir sus parámetros, i.e. densidad, tamaño y posición. Para ello estudiamos numéricamente cuatro cavidades inspiradas en casos reales : una con una densidad similar al agua, otra de hierro, otra de metales pesados y otra con una densidad de electrones similar a la que, supuestamente, aparece antes de un sismo. Reconstruimos la cavidad en cada uno de los casos mencionados y analizamos la sensibilidad del método a la variación de los parámetros. Adicionalmente, explicamos el comportamiento de nuestros resultados teóricos con un modelo aproximado, llamado "slabs", en el que consideramos que la densidad es constante por tramos en vez de depender continuamente del radio de la Tierra. Finalmente dotamos de movilidad a nuestro detector y hacemos que nuestra fuente de neutrinos sea un haz orientable con el fin de mover el haz para hacer un barrido de toda la corteza terrestre. En este contexto definimos un parámetro que nos permitiría evaluar fácilmente y con alta confianza la presencia de la cavidad.
Mediciones de la concentración de Radon 222 en ambientes interiores en Lima-Perú
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-04-14) Pereyra Anaya, Patrizia Edel; López Herrera, María Elena
Se realizó la medición de los niveles de Radón 222 en las estaciones de otoño y primavera del 2014 en residencias correspondientes a 30 distritos de Lima Metropolitana, incluyendo a las zonas Norte, Centro y Sur de la ciudad. Las casas en donde se realizaron las mediciones fueron seleccionadas considerando diversas variables como antigüedad, materiales de construcción, revestimientos, tipo de suelo, uso de las habitaciones monitoreadas, etc. Para las mediciones de Radón 222 se utilizaron detectores pasivos (Detectores de Estado Sólido de Huellas Nucleares) de nitrato de celulosa (LR – 115). En el trabajo se muestra el procedimiento de toma de datos, lectura de los dosímetros y los resultados de la medición, que es la primera que se realiza en esta ciudad. Los resultados solo indican la presencia de Rn 222, los detectores empleados no permiten discriminar la presencia de los descendientes del Radón 222.
Polarimetric measurements of single-photon geometric phases
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-04-14) Yugra Carcasi, Yonny Daniel; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Se presenta mediciones polarimétricas de fases geométricas generadas en la evolución de la polarización de fotones a lo largo de trayectorias no‐geodésicas en la esfera de Poincaré.El núcleo del arreglo polarimétrico consiste de siete placas retardadoras. Este arreglo permite realizar cualquier transformación unitaria del grupo SU(2) en el espacio de polarización. Haciendo uso de la invariancia gauge de las fases geométricas bajo transformaciones locales U(1), es posible anular la contribución dinámica a la fase total, con lo cual se logra que esta última coincida con la fase geométrica. Como la fase total es accesible a las mediciones experimentales, la fase geométrica se torna así también accesible a las mismas. Se demuestra que nuestro dispositivo es robusto frente a diversas perturbaciones que usualmente afectan arreglos interferométricos, ya que utilizamos un solo haz de fotones. Nuestro arreglo polarimétrico de muestra ser una herramienta sumamente versátil que podría ser utilizada para someter a prueba la robustez de las fases geométricas frente a varias fuentes de decoherencia.
Estudio de los sistemas cuánticos de dos estados desde el enfoque del álgebra geométrica
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-04-14) Amao Cutipa, Pedro; Castillo Egoavil, Hernán Alfredo
Se estudian los sistemas de dos niveles sin recurrir al espacio de Hilbert el cual es sustituido por el álgebra geométrica del espacio tridimensional (Espacio de Hilbert). En esta descripción los estados son codificados mediante elementos de un ideal izquierdo mínimo del álgebra par de G3, mientras los operadores son codificados mediante la combinación lineal de los vectores del álgebra impar de (Espacio de Hilbert). La dinámica que obedecen estos sistemas está gobernada por la ecuación de “Schrödinger real" ya que el número imaginario (i) es sustituido por el pseudoescalar de (Espacio de Hilbert). Introduciendo los idempotentes primitivos del álgebra geométrica, se generalizan las descripciones previas estando en completo acuerdo con la literatura convencional. Utilizando los axiomas del álgebra geométrica, se demuestra que las relaciones de conmutación canónica que obedecen los operadores de espín son consecuencia de la anticonmutatividad del producto geométrico.
Symmetry breaking in grand unified theories
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-04-14) Torrejón Maguiña, Miguel Ángel; Jones Pérez, Joel
In this work we review the symmetry breaking mechanism of gauge theories. On the first chapters of this thesis, we review the concept of symmetry as the action of a group that leaves an object invariant, in particular Lagrangians and actions, and then develop the corresponding globally and gauge symmetric theories and the relationship between them. It also reviewed the concept and general framework of the spontaneous breaking of a symmetry for renormalizable potentials. Correspondingly, two main results for global symmetries, Noether’s theorem and Goldstone’s Theorem, are reviewed in a general setting. Chapter 3 is the most important part of this work. The Brout-Englert-Higgs mechanism is explained and used to retrieve the symmetry breaking patterns for the vector and all the second rank tensor irreducible representations of the O(n) and SU(n) groups. In general we will retrieve the vacuum expectation value (vev) for the particular representation and value of the parameters of the potential. Then, for this vev, we calculate the number of massive vector bosons of the theory. Following BEH mechanism and Goldstone’s theorem, this number is equal to the number of broken generators delining thus the particular symmetry breaking pattern. Chapter 4 is a review of the Standard Model with an aim towards Grand Unified Theories (GUTs). Lastly in Chapter 5 we review the group theory of the minimal model SU(5) in a very exhaustive way and use the results of Chapter 3 to see the breaking patterns for this particular GUT.
Determinación del error sistemático del momentum de muones producidos por interacciones neutrino-nucleón en el detector MINERVA
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-04-15) Díaz Bautista, Gonzalo A.; Gago Medina, Alberto Martín
El Modelo Estándar describe todas las partículas observadas en la naturaleza hasta el momento así como las características que gobiernan a las interacciones fundamentales entre ellas. En especial es posible identificar a las interacciones electromagnética y débil, las cuales bajo determinadas condiciones de temperatura y energía pueden ser descritas a través de una sola teoría que engloba a ambas. A esta teoría se le denomina electrodébil y tiene como finalidad caracterizar las propiedades de la interacción manifiesta a partir de la mezcla de las interacciones electromagnética y débil, la que también lleva como nombre interacción electrodébil. Particularmente, los neutrinos son de especial inter es ya que, por un lado, interactúan por medio de la interacción débil muy raramente en comparación con otras partículas y, por el otro, no son acertadamente descritos por el Modelo Estándar. Por medio de observaciones experimentales que demostraban que los neutrinos cambian de sabor al propagarse, fenómeno llamado oscilaciones de neutrinos, se pudo llegar a la conclusión de que la implicancia de este fenómeno da como consecuencia que los neutrinos efectivamente sí tienen masa, algo que entra en contradicción con la descripción inicial del Modelo Estándar, el cual los describe como partículas sin masa. Es de esta manera que las oscilaciones de neutrinos han sido y siguen siendo en la actualidad objeto de interés en la Física de Altas Energías tanto teórica como experimental. A fin de poder realizar mediciones precisas de oscilaciones de neutrinos, los experimentos encargados de estas mediciones deben tratar de reducir sus incertidumbres en lo posible. Una de estas proviene de la caracterización de las secciones de choque de los neutrinos cuando interactúan con la materia, particularmente los nucleones al interior de los núcleos atómicos. El experimento MINERVA está orientado, entre otras cosas, a hacer una correcta caracterización de secciones de choque neutrino-nucleón por medio del estudio de un tipo específico de interacción denominada corriente cargada, cuyas partículas de estado final incluye hadrones y, principalmente, muones. La precisión en los resultados de secciones de choque está sujeta a que la energía y el momentum estos muones sean, a su vez, correctamente caracterizados, incluyendo sus incertidumbres sistemáticas. El objetivo de este trabajo de tesis es precisamente presentar la metodología usada para medir las energías de los muones producidos por interacciones de neutrinos y sus correspondientes incertidumbres asociadas a dicha medición.
Rabi hamiltonian and geometric phases
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-05-16) Calderón Krejci, Juan Enrique; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Esta tesis estudia fases geométricas que aparecen cuando un átomo de dos niveles interacciona con un campo electromagnético monomodal cuantizado, un modelo descrito por el Hamiltoniano de Rabi (HR). Como se conoce, el HR no tiene una solución cerrada; no obstante, cuando el acoplamiento entre el átomo y campo es débil, la aproximación de onda rotante (RWA) puede ser aplicada. Esto resulta en el Hamiltoniano de Jaynes-Cummings (HJC), el cual es una útil solución analítica aproximada del primero. Cuando la RWA puede ser aplicada, fenómenos físicos predichos en el modelo de Rabi deben también aparecer en el modelo de Jaynes-Cummings; caso contario, la aproximación será físicamente inconsistente. Esto último generó una controversia después de una reciente afirmación sobre fases de Berry en el HR. De acuerdo a ésta, la RWA no es válida para ningún valor del acoplamiento entre el átomo y campo. Los resultados de esta investigación, cálculos numéricos de la fase de Berry en el HR, muestran que este no es el caso y que afirmaciones contrarias son inconsistentes con un argumento analítico que concierne al modelo de Rabi. Adicionalmente, se muestra que estos resultados convergen a los respectivos para el HJC, concluyendo as__ que la RWA es consistente al aplicarse a fases de Berry, como era de esperarse. Finalmente, se discute que la aparición de fases de Berry no depende de la condición adiabática; por lo tanto, el marco de estudio apropiado es el cinemático, el cual contiene a la fase de Berry como un caso particular de la fase geométrica. También se discute que el Hamiltoniano no desempeña un rol importante, salvo de proveedor de los autovectores usados en el cálculo de la fase geométrica. Esto manifiesta la característica esencial de la cual depende la fase geométrica, que es la geometría del espacio de rayos. Este espacio depende de los tipos de evolución que sean considerados. Este punto es ilustrado estudiando una diferente transformación unitaria en el modelo de Schwinger.
Determination of the optical bandgap of thin amorphous (SiC) 1-x (AIN) x films produced by radio frequency dual magnetron sputtering
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-21) Guerra Torres, Jorge Andrés; Weingärtner, Roland
Películas delgadas amorfas semiconductoras de amplio ancho de banda del compuesto pseudobinario (SiC)1-x(AlN)x fueron depositadas por pulverización por un sistema de dos magnetrones de radio frecuencia sobre CaF2, MgO, Al2O3 y vidrio. Con el fin de determinar el ancho de banda óptico versus la composición de la película, se realizaron medidas espectroscópicas de la transmisión de donde el índice de refracción y el coeficiente de absorción fueron calculados y medidas espectroscópicas de la dispersión de energía (EDS) de donde la composición fue determinada. El ancho de banda óptico es determinado para cada composición a partir del coeficiente de absorción de dos maneras distintas: según el gráfico de Tauc y utilizando el gráfico de (αhν)2. la dependencia del ancho de banda con la composición x puede ser descrita por la ley empírica de Vegard para aleaciones.
Geometric phases in polarization mixed states
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-28) Barberena Helfer, Diego Eduardo; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Debido a la generalidad de su formulación, las fases geométricas han sido objeto de constantes investigaciones en áreas muy diversas y han llevado a muchos desarrollos, tanto en aplicaciones como en trabajo teórico. Esta tesis se incluye dentro de las investigaciones experimentales y se enfoca en las fases geométricas que aparecen al manipular el grado de libertad de polarización. Se divide en dos partes. La primera se centra en los aspectos teóricos esenciales que definen y relacionan los estados mixtos de polarización con la luz láser parcialmente polarizada, y en las propiedades de las fases geométricas que aparecen en los primeros. La segunda parte presenta dos arreglos experimentales, uno que genera estados polarización y uno que permite medir la fase geométrica adquirida por dichos estados después de alguna evolución unitaria. El primero otorga un control casi arbitrario del estado de polarización de la luz láser que deja el arreglo y, con una ligera modificación, puede utilizarse en fotones individuales con casi idéntica efectividad. El segundo utiliza al primero para generar estados mixtos de polarización y luego los somete a distintas evoluciones. Las fases geométricas adquiridas son entonces determinadas mediante su relación con las fases de Pancharatnam correspondientes, que son cantidades directamente observables. Si bien hubo casos en los que la fase no se pudo determinar debido a su sensibilidad a errores experimentales, en aquellas mediciones en las que se pudo obtener un valor experimental este se ajustó muy bien a la predicción teórica.
Automatización de procesos de generación y medición de fases geométricas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-07) Verástegui Salvador, Francis Luis; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Dentro de los diversos temas que investiga el grupo de óptica cuántica de la PUCP, se encuentra el estudio teórico y experimental de fases geométricas. La fase geométrica es estudiada a través de los métodos interferométrico y polarimétrico que dependen de la disposición de los componentes ópticos (placas retardadoras, polarizadores, etc.) según el arreglo experimental. Con estos componentes ópticos se logran manipular los estados de polarización de la luz. Para ello es de suma importancia controlar de manera precisa la ubicación angular de estos componentes ópticos. Esta posición angular debe ser variada continuamente, dependiendo del arreglo experimental que se esté usando, y se deben de registrar los datos de la intensidad del haz del láser. Actualmente, estas posiciones angulares de las placas retardadoras, polarizadores, etc., son fijadas manualmente, lo cual genera dos problemas serios: si el arreglo consta de muchas placas retardadoras, entonces las mediciones toman mucho tiempo en ser realizadas; de otro lado, a los errores propios de los instrumentos se agregan fuentes de error experimental. Por estos motivos es que para el laboratorio de Óptica Cuántica resulta esencial tener un sistema automatizado el cual garantice que las tomas de mediciones sean más rápidas, la ubicación angular de los componentes ópticos sea precisa y que no se agreguen más fuentes de error. Una vez lograda esta automatización, realizada en LabVIEW, puede ser aplicada a diversos arreglos ópticos como por ejemplo en la calibración de placas retardadoras y de polarizadores. El objetivo principal de esta tesis es la realización de un programa en donde todo el sistema de medición de fases geométricas esté automatizado, desde el movimiento de los motores rotatorios, el registro de la posición angular en la que se posiciona y hasta la medición de la intensidad del láser.
Implementation of a speckle-based spectrometer
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-07) Ugarte La Torre, Diego Renato; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Existen diversos métodos para medir la longitud de onda de la luz. Uno de estos métodos está basado en la relación que existe entre la longitud de onda y los patrones de moteado. La implementación de este método consiste en hacer ingresar luz con un ancho espectral peque˜no sobre un extremo de una fibra óptica multimodal, para generar patrones de moteado a la salida de la fibra óptica. Estos patrones de moteado se relacionan con las longitudes de onda que contiene la luz que ingresa a la fibra óptica. En el presente trabajo se propone una nueva implementación que consiste en usar una pantalla de cristal líquido (LCD) en vez de una fibra óptica, para obtener patrones de moteados m´as estables frente a las vibraciones mecánicas a las que está expuesto el arreglo experimental. Los resultados indicaron que es posible implementar el método usando LCDs. Estos dispositivos ofrecen una mayor resistencia al ruido mecánico y mejoran la reproducibilidad de los patrones de moteado generados.
Fluctuaciones en la presencia de Radón 222 ambiental en la ciudad de Lima (Zona San Miguel)
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-11) Pérez Ancaya, Bertin Andrés; López Herrera, María Elena
La presencia de contaminantes radiactivos en forma natural es y será un problema medio ambiental. Existen elementos radiactivos que sobreviven en la Tierra desde su formación inicial, como el Uranio 238, Torio 232, Actinio 227 y por intervenciones humanas el Neptunio 235. Particularmente, en la cadena de desintegración del Uranio 238 encontramos un elemento gaseoso radiactivo que puede difundirse en el agua o en el aire que respiramos llamado Radón222. Este gas radiactivo se encuentra en porcentajes importantes en la atmósfera de nuestro planeta Tierra. En este trabajo se muestras mediciones de Radón222 realizadas desde la azotea del edificio de Física (edificio de tres pisos) de la Pontificia Universidad Católica del Perú situado en el distrito de San Miguel, realizadas durante cuatro años, con la finalidad de establecer fluctuaciones de este contaminante en el aire circundante. Las mediciones se hicieron aplicando la técnica de huellas nucleares y usando un detector de estado sólido, el polímero LR-115 tipo 2. Esta técnica permite captar las partículas subatómicas que emiten los elementos al desintegrarse y que al interaccionar con el detector polimérico dejan sus huellas o trazas; en este trabajo se demuestra que no solo se forman las trazas ocasionadas por las partículas alfa asociadas al Radón222 sino también se forman otro tipo de trazas que son analizadas teniendo en cuenta las diferentes fases del procedimiento de medición. Los resultados muestran las trazas asociadas a la presencia del contaminante gaseoso radiactivo Radón222 en el aire y la formación de las otras trazas son analizadas teniendo en cuenta la metodología usada y suponiendo que pueden ser asociadas a otros eventos de origen nuclear.
Quatum deletion: photonic simulation and relevance as No-Go Theorem
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-07-11) Gatti Álvarez, Giancarlo; Zela Martínez, Francisco Antonio de
Esta tesis discute el Teorema de No-Borrado en el contexto de la mecánica cuáantica, desde un punto de vista informacional y termodin ámico. Se realiza la prueba del teorema, y se hace distinci ón entre borrado cu ántico (deletion) y borrado (erasure). Se discute el borrado (erasure) a mayor profundidad a trav és del Demonio de Maxwell y el Principio de Landauer, vinculados entre s por la Segunda Ley de la Termodin ámica. Esto conduce a relacionar el concepto de borrado (erasure) con medici on y trabajo. Se propone un montaje experimental que sirve como simulaci ón de un proceso de borrado cu ántico (deletion), a trav és del uso de óptica lineal suplementada por procesos como la conversi ón param étrica espont ánea descendiente. Finalmente, se compara al Teorema de No-Borrado con otros Teoremas de Imposibilidad, y se demuestran las relaciones de implicancia entre este teorema, el de No-Comunicaci ón y la Segunda Ley de la Termodin ámica.