Física (Lic.)
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Item 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, JoelEn 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.Item 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 LuisDescubrir 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.Item 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, JoelEl 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.Item 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, JoelEl 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.Item 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 AmaruThis 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.Item Sistemas electro-ópticos para aplicaciones clásicas y cuánticas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-11-29) Rueda Sánchez, Alfredo Rolando; Massoni Kamimoto, Eduardo RubénEste 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.Item 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 MartínEsta 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.Item 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 AugustoEl 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.