TG. Trabajos de Grado en Física

Chaotic PhaseoftheBose-Hubbard Hamiltonian inanexternalstatic field

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[EN]The purpose of this work is to characterize the chaotic phase of a interacting-bosonic system ruled by the Bose-Hubbard Hamiltonian under the presence of an external static field. This system has particular experimental relevance and is routinely implemented with ultracold atoms in optical lattices. The existence of a chaotic phase can be modified with the intensity of the external field, giving rise to changes in the dynamical response of the system and, particularly, to the decay of Bloch oscillations. The study of the chaotic phase will be based on the analysis of the statistical properties of the energy spectrum and the eigenstates of the system in comparison with random matrix theory, by mainly making use of numerical techniques.; [ES]El objetivo del trabajo es caracterizar la fase caótica de un sistema de bosones con interacción descrito por el Hamiltoniano de Bose-Hubbard en presencia de un campo externo estático. Este sistema tiene relevancia experimental y es implementado rutinariamente con átomos ultrafríos en redes ópticas. La existencia de la fase caótica del Hamiltoniano puede ser modificada por la intensidad del campo externo, produciendo un cambio en la respuesta dinámica del sistema, y en particular en el decaimiento de las oscilaciones de Bloch. El estudio de la fase caótica estará basado en el análisis de las propiedades estadísticas del espectro energético y de los autoestados del sistema en comparación con la teoría de matrices aleatorias, utilizando principalmente técnicas numéricas.

Métodos analíticos para la determinación de estructuras hamiltonianas en algunos sistemas disipativos

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[ES]El presente trabajo se centra en la determinación de estructuras hamiltonianas en diversos sistemas dinámicos no lineales y/o disipativos mediante el uso de diversos métodos analíticos, en especial las transformaciones de escala. En primer lugar, estudiaremos osciladores amortiguados armónicos y anarmónicos, transformándolos en ecuaciones independientes de la velocidad a través de distintas transformaciones de escala. Así, será posible encontrar una integral primera que podemos interpretar como un Hamiltoniano, y a partir de este último podremos identificar una estructura canónica, tanto para el sistema transformado como para el original. En segundo lugar, analizaremos diversos modelos epidemiológicos, específicamente el modelo SIR y algunas de sus variantes, con el objetivo de encontrar la estructura hamiltoniana subyacente. Para finalizar, estudiaremos la ecuación de Emden modificada como un caso derivado de las ecuaciones de Lotka-Volterra. Consideraremos tres casos distintos según los parámetros que aparecen en esta ecuación y para cada caso, encontraremos su estructura hamiltoniana así como transformaciones canónicas apropiadas.; [EN]The present memoir focuses on determining Hamiltonian structures in diverse nonlinear and/or dissipative dynamical systems using various analytical methods, particularly scaling transformations. Firstly, we will study damped harmonic and anharmonic oscillators, transforming them into velocity-independent equations through different scaling transformations. This procedure allows us to find a first integral that we can interpret as a Hamiltonian and therefore derive a canonical structure for both the transformed system and the original one. Secondly, we will analyze several epidemiological models, specifically the SIR model and some of its variants, with the aim of finding the underlying Hamiltonian structure. Finally, we will study the modified Emden equation as a special case derived from the Lotka-Volterra equations. Three different cases depending on the parameters of the equations arise, and for each case, we will find its Hamiltonian structure as well as appropriate canonical transformations.

Estudio de la interacción láser-materia mediante luz estructurada y machine learning

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[ES]En este trabajo se investiga el empleo de técnicas de inteligencia artificial y redes neuronales convolucionales para la determinación de propiedades de distintas máscaras a partir de la difracción de haces de luz estructurada. Se explican los fundamentos teóricos necesarios para la comprensión del fenómeno de la difracción, centrándose en la difracción de Fraunhofer, así como las técnicas actuales de inteligencia artificial y redes convolucionales aplicadas al tratamiento y reconocimiento de imágenes y la obtención de características de ellas.; [EN]In this project, the use of artificial intelligence techniques and convolutional neural networks for determining properties of various masks from the diffraction of structured beams is investigated. The necessary theoretical foundations for understanding the phenomenon of diffraction, focusing on Fraunhofer diffraction, as well as current artificial intelligence techniques and convolutional networks applied to image processing and recognition and the extraction of characteristics from them, are explained.

Astrophysical signatures of theories with screening mechanisms

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[EN]The Standard Cosmological Model, ΛCDM, introduces a cosmological constant in order to explain the accelerated expansion of the universe. However, this solution presents theoretical problems, which, together with the possibility that this acceleration is produced by new fields, leads up to the formulation of theoretical alternatives. In particular, we will center our attention on scalar fields. These fields typically couple to matter in such a way that they lead to new forces. In order for these theories to match observational constraints in the Solar System, they must be equipped with screening mechanisms that hide the forces in high-density regions. After reviewing these mechanisms, we will obtain analytical results for the cases of symmetron and chameleon, as well as presenting a numerical approach to compare the solutions. Then, we will go on to study theories with kinetic screening, and we will obtain the equation for the profile of the field for static and non-relativistic sources. Giving the non-linearities of this equation, we will present the irrotational approximation, which simplifies the theoretical calculations, and we will develop a code aimed at finding numerical solutions for the field in general situations. We will center our efforts in the Dirac-Born-Infeld theory, and we will use this code to prove the existence of regions in which the screening breaks down when there is more than one mass. Lastly, we will compare the numerical results to those given by the irrotational approximation, thus checking its validity.; [ES]El Modelo Cosmológico Estándar, ΛCDM, introduce una constante cosmológica para explicar la expansión acelerada del universo. Sin embargo, esto presenta problemas de naturalidad, los cuales, junto con la posibilidad de que esta expansión sea provocada por nuevos campos, llevan a la formulación de alternativas teóricas. En particular, nos centraremos en campos escalares. Estos campos deben acoplarse a la materia de tal manera que conduzcan a nuevas fuerzas. Para que estas teorías sean compatibles con las restricciones observacionales, deben estar equipadas con mecanismos de apantallamiento que escondan las fuerzas en regiones de alta densidad. Después de revisar estos mecanismos, obtendremos resultados analíticos para los casos de symmetron y chameleon, así como presentaremos un enfoque numérico para comparar las soluciones. A continuación, estudiaremos teorías con apantallamiento cinético y obtendremos la ecuación para el perfil del campo para fuentes estáticas y no relativistas. Dada la no linealidad de esta ecuación, presentaremos la aproximación irrotacional, que simplifica los cálculos teóricos, y desarrollaremos un código destinado a encontrar soluciones numéricas para el campo en situaciones generales. Finalmente, centraremos nuestros esfuerzos en la teoría de Dirac-Born-Infeld, y utilizaremos este código para demostrar la existencia de regiones en las que el apantallamiento se rompe en presencia de más de una masa. Por último, compararemos los resultados numéricos con los dados por la aproximación irrotacional, comprobando así su validez.

Dinámica de objetos extensos unidimensionaless

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[ES]En el Trabajo de Fin de Grado se estudia la dinámica de objetos extensos unidimensionales. Estos pueden ser tanto cuerdas abiertas como cuerdas cerradas. El principal objetivo es determinar si estas cuerdas podrían describir las interacciones fundamentales de la naturaleza. En primer lugar, se realiza un estudio a nivel clásico. Tras obtener las acciones de Nambu- Goto y Polyakov, se discuten las simetrías y las ecuaciones de movimiento. Posteriormente, se cuantiza la acción de Polyakov usando el gauge del cono de luz para obtener el espectro de masa de las cuerdas.; [EN]In this Final Degree Project, the dynamics of one-dimensional extended objects are studied; these can be either open strings or closed strings. The main objective is to determine if these strings could describe the fundamental interactions of nature. First, a classical study is conducted. After obtaining the Nambu-Goto and Polyakov actions, the symmetries and equations of motion are discussed. Subsequently, the Polyakov action is quantized using the light-cone gauge to obtain the mass spectrum of the strings.

Óptica de la visión de los animales

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[ES]En este trabajo se plantean modelos matriciales para la visión de objetos cercanos y lejanos del ojo humano y de diversos animales tanto terrestres como acuáticos. Además, se investiga acerca de los tipos fotoreceptores y las funciones que desempeñan en cada especie; [EN]In this work, matrix models are proposed for the vision of near and far objects of the human eye and of various animals, both terrestrial and aquatic. In adittion, reserach is being carried out on the photoreceptor types and the functions they play in each species

Fuentes de neutrones basadas en la aceleración de protones por láseres intensos y sus aplicaciones

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[ES]El gran avance en la tecnología láser de alta intensidad (> 1018W/cm2) y pulsos ultracortos (< 100 fs) en las últimas décadas, así como un mayor conocimiento en la interacción láser - plasma, ha abierto la puerta al uso de este tipo de láseres como fuente de protones e iones energéticos (∼ 10 − 102 MeV). Este hecho ha suscitado a su vez gran interés por su elevado número de posibles aplicaciones en áreas interdisciplinares, como la física médica [1], el análisis de materiales [2] o la fusión nuclear [3]. La posibilidad de obtener compresiones de pulso elevadas y de su focalización en blancos micrométricos (∼ 10 μm), se ha traducido en un incremento de la intensidad en este tipo de láseres en varios órdenes de magnitud, lo que hace que hoy en día la investigación con láseres con intensidades de ∼ 1020 − 1021W/cm2 sea posible en multitud de instalaciones científicas a lo largo del mundo. Estas intensidades de láser han permitido, a su vez, el estudio de diferentes mecanismos de aceleración de iones y protones, posibilitando la producción de neutrones por medio de reacciones nucleares con energías del orden del MeV y con una fluencia elevada > 108 n/sr por disparo. El hecho de poder disponer de una fuente de neutrones energéticos en grandes cantidades que sea relativamente pequeña y con un coste de fabricación notablemente menor a las alternativas disponibles hoy en día (aceleradores, reactores nucleares) haría factible su utilización en investigación por instituciones académicas y en aplicaciones que requieran fuentes más compactas. Todo esto hace de los láseres intensos de pulsos ultracortos un área activa e interesante de investigación con un gran abanico de aplicaciones directas.; [EN]The great advancement in high-intensity (> 1018W/cm2) laser technology and ultra -short pulses (< 100 fs) in recent decades, as well as an increased understanding of laser-plasma interaction, has enabled the use of such lasers as a source of energetic protons and ions (∼ 10 − 102 MeV). This fact has in turn generated great interest due to the high number of potential applications in interdisciplinary areas, such as medical physics [1], material analysis [2], or nuclear fusion [3]. The possibility of obtaining high pulse compressions and their focusing on micrometric targets (∼ 10 μm), has resulted in an increase in the intensity of such lasers by several orders of magnitude, which enables research using lasers of intensities ∼ 1020 − 1021W/cm2 possible nowadays in numerous scientific facilities around the globe. These laser intensities have also enabled the study of different ion and proton acceleration mechanisms, allowing the production of neutrons through nuclear reactions with energies on the order of MeV and with high fluence > 108 n/sr per shot. The availability of a source of energetic neutrons in large quantities that is relatively small and with a significantly lower manufacturing cost compared to other alternatives available today (linear accelerators, nuclear reactors) would make its use feasible for research by academic institutions and in applications demanding more compact sources. All of this makes high-intensity, ultrashort pulse lasers an active and interesting area of research with a wide range of direct applications

Exploración numérica de la respuesta óptica de sistemas altamente correlacionados

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[ES]Este trabajo se centra en el estudio del modelo de Hubbard en una dimensión, extendiéndolo para incluir la interacción con un campo electromagnético. El modelo de Hubbard, utilizado para sistemas fuertemente correlacionados, se aborda numéricamente mediante métodos implementados en Python. Se investigan sistemas periódicos de diversos tamaños para analizar cómo la interacción electrónica y la presencia del campo externo afectan las propiedades ópticas y electrónicas. Los resultados obtenidos se comparan con estudios anteriores para validar las aproximaciones y métodos numéricos utilizados, con el objetivo de contribuir al entendimiento de sistemas de muchos cuerpos en contextos electromagnéticos.; [EN]This work focuses on studying the one-dimensional Hubbard model, extending it to include interaction with an electromagnetic field. The Hubbard model, applied to strongly correlated systems, is numerically addressed using Python-based methods. Periodic systems of varying sizes are investigated to analyze how electronic interaction and the presence of an external field affect optical and electronic properties. Results are compared with previous studies to validate the approaches and numerical methods used, aiming to enhance understanding of many-body systems in electromagnetic contexts.

Polarización de las anisotropías del fondo cósmico de microondas en la reionización

Mon, 01 Jul 2024 00:00:00 GMT

[ES]Las anisotropÍas del Fondo Cósmico de Microondas tienen una polarización determinada que se puede medir. Esta polarización nos aporta una gran cantidad de información acerca de como ha sido la evolución del Universo. Desde que las anisotropías fueron emitidas hasta llegar a nuestros días han tenido que viajar a través del tiempo pasando por diversas etapas del Universo. Un proceso muy importante para la polarización de estas es la reionización del Universo. Aún no hay una explicación precisa del transcurso de esta etapa, ya que los telescopios actuales no son capaces de observar el Universo cuando sucedió este proceso. Por tanto esta etapa se parametriza, de tal forma que se ajuste a los datos observados, como es la polarización. A pesar de existir una gran cantidad de distintas parametrizaciones hay una más extendida que el resto. Sin embargo, esta parametrización más usual predice un comienzo de la reionización demasiado tardío como para dar explicación a distintas observaciones hechas en los últimos años. Este trabajo se centra en el estudio de la reionización, con la intención de entenderla mejor, además de intentar encontrar parametrizaciones que predigan un comienzo anterior de esta etapa. Para llevarlo a cabo se va a implementar y analizar distintas parametrizaciones simples junto con otra inspirada en un artículo. Con esta finalidad se ha utilizado un código llamado CLASS en el que se han implementado las parametrizaciones realizadas para este trabajo. Este código es de gran utilidad ya que calcula la evolución de las distintas cantidades cosmológicas, entre ellas la polarización de las anisotropías, para cada modelo implementado. Finalmente se han comparado las parametrizaciones de este trabajo con la usual y se ha constatado cual se ajusta más a los datos medidos observacionalmente.; [EN]The anisotropies of the Cosmic Microwave Background have a particular polarization that can be measured. This polarization gives us a big amount of information related to how the evolution of the Universe has been. Since the anisotropies were emitted and until they have arrived nowadays, they have had to travel along time across the different stages of the Universe. A greatly important process for their polarization is the reionization of the Universe. Today we still cannot explain in a precise way how this stage took place because our current telescopes are not able to observe the Univere when the reionization happended. Therefore we parametrize this period in a specific way so it fits the measured data, like polarization. Even though it exists a big amount of different parametrizations there is one more widespread than the rest. However, this usual parametrization predicts the beginning of the reionization too late to give an explanation to the different observations made in the last years. This project is focused in the study of the reionization, with the intention of understanding it better. In addition we try to find parametrizations that predicts an earlier beginning of this epoch. To accomplish this we are implementing and analyzing different simple parametrizations and one inspired in a paper. For this purpose we are using a code named CLASS where we have implemented the parametrizations carried out for this project. This code is very useful as it can calculate the evolution of the different cosmologic quantities, being one of them the anisotropies polarization, for each implemented model. Finally we have compared the parametrizations of this project with the usual one, and we have confirmed which one fits better the observational data.

Nanopartículas magnéticas para aplicaciones en biomedicina: trabajo teórico y simulaciones.

Fri, 01 Sep 2023 00:00:00 GMT

[ES]El Micromagnetismo ha permitido estudiar los procesos de magnetizaci´on que ocurren en los materiales magn´eticos y que dan lugar a los distintos estados de magnetizaci´on posibles. Estos fundamentos pueden aplicarse al desarrollo de part´ıculas magn´eticas de tama˜no nanom´etrico para aplicaciones en biomedicina. Las aplicaciones m´as destacadas en este campo ser´an expues tas en este trabajo. Las simulaciones micromagn´eticas pretenden resolver las ecuaciones tediosas, mayormente sin soluci´on anal´ıtica, del Micromagnetismo, permitiendo entender y predecir el comportamiento de los materiales magn´eticos, incluso a escala real. En este trabajo se realizar´an simulaciones micromagn´eticas con el software Mumax3 , y se discutir´an los resultados obtenidos.; [EN]Micromagnetism has allowed us to study the magnetization processes that occur in magnetic materials and that give rise to the different possible magnetization states. These fundamentals can be applied to the development of nanometric-sized magnetic particles for applications in biomedicine. The most notable applications in this field will be presented in this work. Micromagnetic simulations aim to solve the tedious equations, mostly without analytical so lution, of Micromagnetism, allowing us to understand and predict the behavior of magnetic materials, even on a real scale. In this work, micromagnetic simulations will be carried out with the Mumax3 software, and the results obtained will be discussed.

Estabilidad de órbitas para potenciales gravitacionales modificados.

Sun, 01 Jan 2023 00:00:00 GMT

[ES]El modelo de concordancia ΛCDM recurre a la energía oscura para explicar la expansión acelerada del Universo. A pesar de los éxitos de este modelo, las discrepancias observacionales que presenta en la escala galáctica y subgaláctica y el desconocimiento acerca de la naturaleza de la energía oscura justifican la búsqueda de modelos alternativos como las teorías de gravedad modificada. En este trabajo se han estudiado los efectos que tendría una modificación al potencial gravitacional de Newton en la precesión y los parámetros de la órbita de un sistema astrofísico binario en el límite de campo débil. Para ello se han empleado métodos analíticos y numéricos, obteniendo estos parámetros para un potencial gravitacional genérico utilizando un enfoque cuasi-Newtoniano, y se ha particularizado más tarde para el potencial de Yukawa, corrección que surge naturalmente en modelos de gravedad 𝑓 (𝑅). Se ha mostrado que bajo ciertas condiciones para el alcance y la intensidad de esta corrección pueden obtenerse órbitas keplerianas con movimientos de precesión. Además, se han podido acotar los valores del parámetro de intensidad de la corrección de Yukawa en un rango de [1,798; 1,822] × 10−7 para un alcance del potencial aproximado de 𝜆 = 4 500 AU. Se han aplicado estos valores a nuestra expresión analítica de la precesión para comparar nuestros resultados con los resultados predichos por la Relatividad General.; [EN]The ΛCDM concordance model relies on dark energy to explain the accelerating expansion of the Universe. Despite the accomplishments of this model, its observational discrepancies on the galactic and subgalactic scales and the unknown nature of dark energy justify the search for alternative models such as the modified gravity theories. In the present project, the effects that a modification on the Newtonian gravitational potential would have on precession and orbit parameters of a binary astrophysical system on the weak field limit have been studied. Therefore, analytical and numerical methods have been employed, obtaining these parameters for a generic gravitational potential using a quasi-Newtonian approach, later particularized for the Yukawa potential, a correction that arises naturally in 𝑓 (𝑅)-gravity models. It has been shown that under certain conditions on the scale length and strength of this correction, Keplerian orbits with precession motions can be obtained. Furthermore, bounds on the strength of the Yukawa correction have been placed in the range [1.798; 1.822]×10−7 for an approximated scale legth value of 𝜆 = 4 500 AU. These values have been applied to our analytical expression of the precession to compare our results with the results predicted by General Relativity.

Fabricación y caracterización de heteroestructuras basadas en bicapas rotadas de MoS2

Sun, 01 Jan 2023 00:00:00 GMT

[ES]La fabricación de dispositivos basados en materiales exfoliables bidimensionales apilados con un ángulo de alineamiento controlado ha supuesto una verdadera revolución en la física de la materia condensada y los nanodispositivos. Al controlar la rotación entre capas se puede modificar drásticamente la respuesta eléctrica de un material como el grafeno, que es semimetálico, y convertirlo en un aislante de Mott, un superconductor p-wave, etc. En este TFG se pretende explorar el efecto que la rotación entre distintas capas bidimensionales de dicalcogenuros, en concreto de MoS2 y los efectos que para la respuesta en fotocorriente puede tener las variaciones sobre las simetrías del material. La estudiante se familiarizará con el proceso de exfoliación mecánica de los materiales bidimensionales así como con la transferencia mecánica por medio de un microposicionador manual. Este proceso se realizará en una sala blanca de clase 1000 situada en el edificio del I+D+i. Para la definición de las muestras se necesitará una litografía por haz de electrones que permitirá depositar contac tos metálicos, típicamente Ti/Au, y poder así medir la fotocorriente y la conductancia de los dispositivos en distintos sistemas criogénicos.; [EN]The fabrication of devices based on two-dimensional exfoliative materials stacked with a controlled alignment angle has been a true revolution in condensed matter physics and nanodevices. By controlling the interlayer rotation it is possible to drastically modify the electrical response of a material such as graphene, which is semi-metallic, and turn it into a Mott insulator, a p-wave superconductor, etc. In this TFG we intend to explore the effect that the rotation between different two-dimensional layers of dichalcogenides, in particular MoS2, and the effects that variations on the symmetries of the material can have on the photocurrent response. The student will become familiar with the process of mechanical exfolia tion of two-dimensional materials as well as with the mechanical transfer by means of a manual micropositioner. This process will be performed in a class 1000 clean room located in the R&D building. For the definition of the samples, electron beam lithography will be needed to deposit metal contacts, typically Ti/Au, and thus be able to measure the pho tocurrent and conductance of the devices in different cryogenic systems

Generación de catálogos astrométricos en el marco del modelo MOND.

Fri, 01 Sep 2023 00:00:00 GMT

[ES]Una gran cantidad de datos astronómicos indican la de presencia de discrepancias de masa en el Universo o de mecanismos físicos fuera de la dinámica conocida. Los movimientos observados en una variedad de clases de sistemas extragalácticos exceden lo que puede explicarse por la masa visible en estrellas y gas. Por ello, o (i) hay una gran cantidad de masa invisible en alguna forma novedosa (materia oscura) o (ii) hay un colapso de nuestra comprensión de la dinámica en las escalas relevantes. En este trabajo revisaremos en primer lugar algunos desafíos relevantes para la interpretación de la materia oscura de las discrepancias de masa en las galaxias, basados únicamente en observaciones. Luego revisaremos exhaustivamente los éxitos y problemas observacionales del modelo Modified Newtonian Dynamics (MOND) en todas las escalas astrofísicas. Finalmente, construiremos catálogos astrométricos para reflejar las observaciones de un futuro satélite y comprender si pueden ser útiles o no para detectar una firma de MOND.; [EN]A large amount of astronomical data indicates the presence of mass discrepancies in the Universe or, alternatively, physical mechanisms beyond the well-known classical dynamics. The observed velocities in a variety of extragalactic systems exceed what can be explained by the visible mass in stars and gas. Either (i) there is a significant amount of invisible mass in some novel form (dark matter) or (ii) there is a collapse of our understanding of dynamics at the relevant scales. In this work, we will first review some outstanding challenges for the interpretation of dark matter from mass discrepancies in galaxies, based solely on observations. Then we will thoroughly review the observational successes and problems of the Modified Newtonian Dynamics (MOND) model across all astrophysical scales. Finally, we will construct astrometric catalogs to reflect the observations of a future satellite and understand whether they can be useful or not in detecting a MOND signature.

Unraveling the exotic superconductivity in twisted multilayer graphene.

Fri, 01 Sep 2023 00:00:00 GMT

[EN]The unprecedented discovery of superconductivity in magic-angle twisted bilayer graphene in 2018 [9] paved the way for the study of moir´e systems with more than two layers, and superconductivity has now been found in many of them. In this work, I review the super conductivity of twisted multilayer graphene structures, in particular twisted bilayer and trilayer graphene (TBG and TTG respectively). Starting with the electronic properties of a single graphene layer at low energy, I move on to the Hamiltonian proposed by R. Bistritzer and A. MacDonald (2011) [3] to describe TBG, which can be generalized to a twisted structure with N layers. Irrespective of N, this model predicts a decrease in the Fermi velocity and a series of angles, called “magic angles”, at which this velocity vanishes, resulting in a pair of flattened low-energy moir´e bands. Once the main theory is settled, I present the evidence confirming these theoretical predictions and study the structures mostly at their largest magic angles, where superconductivity and correlated insulator states have been found when electrostatically doped. The similarity of TBG superconductors to high-temperature superconductors and the possible nature of their superconductivity are explored, and in the case of TTG, I consider the evidence for un conventional superconductivity. Furthermore, the superconductivity observed in twisted tetralayer and pentalayer graphene is briefly studied. I hope that this work can provide an accessible introduction to two-dimensional graphene superconductors and motivate further investigation and discussion.; [ES]El descubrimiento sin precedentes de la superconductividad en el grafeno bicapa rotado de ´angulo m´agico en 2018 [9] allan´o el camino para el estudio de los sistemas moir´e con m´as de dos capas, y ahora se ha encontrado superconductividad en muchos de ellos. En este trabajo, reviso la superconductividad de las estructuras de grafeno multicapa ro tado, en particular del grafeno rotado bicapa y tricapa (TBG y TTG, respectivamente). Comenzando con las propiedades electr´onicas de una sola capa de grafeno a baja energ´ıa, paso al Hamiltoniano propuesto por Bistritzer y MacDonald [3] para describir TBG, el cual puede generalizarse a una estructura rotada con N capas. Independientemente de N, este modelo predice una disminuci´on en la velocidad de Fermi y una serie de ´angulos, llamados “´angulos m´agicos”, en los que esta velocidad desaparece, dando lugar a un par de bandas de moir´e aplanadas y de bajas energ´ıas. Una vez establecida la teor´ıa principal, presento las pruebas que confirman estas predicciones te´oricas y estudio las estructuras es pecialmente en sus ´angulos m´agicos mayores, donde se ha encontrado superconductividad y estados aislantes correlacionados cuando se dopan electrost´aticamente. Se explora la similitud de los superconductores TBG con los superconductores de alta temperatura y la posible naturaleza de su superconductividad, y en el caso de TTG, considero las pruebas de superconductividad no convencional. Adem´as, se estudia brevemente la superconduc tividad observada en grafeno rotado de cuatro y cinco capas. Espero que este trabajo pueda proporcionar una introducci´on accesible a los superconductores bidimensionales de grafeno y motivar nuevas investigaciones y debates.

Geodésicas luminosas y sombras de agujeros negros.

Sat, 01 Jul 2023 00:00:00 GMT

[ES]En este trabajo se estudian las propiedades de la geometr´ıa de Kerr y las trayecto rias de geod´esicas luminosas en la cercan´ıa del agujero negro. Mediante el an´alisis de las geod´esicas luminosas, describimos la regi´on de fotones atrapados, sus propiedades y ha llamos unas expresiones para representar la sombra de un agujero negro anal´ıticamente. Sirvi´endonos de esta representaci´on, analizamos c´omo var´ıa la forma de la sombra en fun ci´on de diversos par´ametros. En la segunda parte del trabajo, se describen los detalles de un c´odigo desarrollado en Python con el que se representan las im´agenes de distintos agujeros negros. Mediante dichas im´agenes, se analizan los resultados num´ericos para las sombras de agujeros ne gros de Kerr con distintos par´ametros. Adem´as, describimos el comportamiento ca´otico de las geod´esicas luminosas cerca del borde de la sombra y representaremos im´agenes para m´etricas diferentes a la de Kerr.; [EN]In this work we study the properties of the Kerr geometry and the trajectories of lightlike geodesics in the vicinity of the black hole. By analyzing the lightlike geodesics, we describe the trapped photon region, its properties and find expressions to represent the shadow of a black hole analytically. Using this representation, we analyze how the shape of the shadow varies as a function of various parameters. In the second part of the work, we describe the details of a code we have written in Python to represent the images of different black holes. Using these images, numerical results for Kerr black hole shadows with different parameters are analyzed. In addition, we will describe the chaotic behavior of lightlike geodesics near the edge of the shadow and represent images for metrics other than Kerr.

El uso de la teledetección para la monitorización de inundaciones

Fri, 01 Jan 2021 00:00:00 GMT

[EN]Floods are one of the natural meteorological disasters that today have the greatest impact on society on a global scale. The socio economic and environmental repercussions that floods generate are such that they motivate to seek initiatives for their monitoring and forecasting through remote sensing methods, in order to reduce, mitigate and control their consequences. The present work focuses on different study areas with very different weather conditions, such as Italy, Greece, Argentina and India. The four flood events in their respective time periods will be studied and a correlation between all of them will be sought. Likewise, it is intended to monitor the evolution and behavior of the normalized differential water index (NDWI), the humidity of the surface and root soil, and the amount of accumulated rain. These climatological variables have been recorded through data obtained from the Terra and Aqua satellites of the National Aeronautics and Space Administration (NASA). That said, the present work is structured in six chapters. The first is divided into three points. The first point is dedicated to showing the current need for the use of remote sensing systems for flood monitoring. The second point provides a general approach to the state of the art of remote sensing systems, developed through a review of the literature to introduce key concepts that will be developed as the text progresses. The third point sets out the main objectives of the work. In the second and third chapters a description is made of the area and the study period where the floods to be analyzed take place. The fourth chapter is intended for the presentation and explanation of the methodology used in the treatment of the experimental data obtained, carrying out a more detailed definition of the study variables. On the other hand, the download process used for the variable databases will be shown, as well as the software tools used to treat them. In the fifth chapter the results obtained and the graphical representations of the variables studied will be presented, describing their evolution throughout the course of the floods. Finally, in the sixth chapter, the conclusions obtained about whether the variables studied are good indicators for flood monitoring will be presented and it will be discussed how the study of this type of remote sensing variables could be improved for the control of flood events; [EN]Las inundaciones son uno de los desastres meteorológicos naturales que hoy en día suponen un mayor impacto en la sociedad a escala global. Las repercusiones socioeconómicas y medioambientales que generan las inundaciones son tales que motivan a buscar iniciati vas para su seguimiento y previsión mediante métodos de teledetección, con el fin de disminuir, mitigar y controlar sus consecuencias. El presente trabajo se centra en diferentes áreas de estudio con condiciones climatológicas muy diversas entre ellas, tales como Italia, Grecia, Argentina e India. Se estudiarán los cuatro eventos de inundación en sus respectivos periodos temporales y se buscará una correlación entre todos ellos. De igual forma, se pretende dar seguimiento a la evolución y al comportamiento del índice diferencial normalizado de agua (NDWI), las humedades del suelo superficial y radicular, y la cantidad de lluvia acumulada. Estas variables clima tológicas han sido registradas a través de datos obtenidos de los satélites Terra y Aqua de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA). Dicho esto, el presente trabajo está estructurado en seis capítulos. El primero se encuentra dividido en tres puntos. El primer punto está dedicado a mostrar la necesidad actual del empleo de sistemas de teledetección para la monitorización de inundaciones. En el segundo punto se proporciona un enfoque general del estado del arte de los sistemas de teledetección, desarrollado a través de una revisión de la literatura para introducir conceptos clave que se desarrollarán según se avance en el texto. En el tercer punto se plantean los principales objetivos del trabajo. En el segundo y en el tercer capítulo se realiza una descripción del área y del periodo de estudio donde tienen lugar las inundaciones que se pretenden analizar. El cuarto capítulo está destinado a la presentación y a la explicación de la metodología empleada en el tratamiento de los datos experi mentales obtenidos, realizando una definición más detallada de las variables de estudio. Por otro lado, se mostrará el proceso de descarga empleado para las bases de datos de las variables, así como las herramientas de software utilizadas para el tratamiento de estas. En el quinto capítulo se presentarán los resultados obtenidos y las representaciones gráficas de las variables estudiadas, describiendo cual es su evolución a lo largo del transcurro de las inundaciones. Finalmente, en el sexto capítulo se expondrán las conclusiones obtenidas acerca de si las variables estudiadas son buenas indicadoras para la monitorización de inundaciones y se comentará cómo se podría mejorar el estudio de este tipo de variables de teledetección para el control de eventos de inundación.