TG. Trabajos de Grado en Física

Dinámica caótica en galaxias

Tue, 01 Jul 2025 00:00:00 GMT

[ES]En este trabajo se plantea una hipótesis para explicar la formación del Disco Grueso en la Vía Láctea. El Disco Grueso es una subestructura galáctica descubierta en 1983, compuesta principalmente por estrellas antiguas situadas a distancias de hasta 3 kpc por encima y por debajo del plano de la Galaxia. Una de las posibles causas de su formación es la interacción gravitatoria entre las estrellas del Disco Fino y la Nube de Magallanes, que habría alterado sus órbitas desplazándolas a regiones más elevadas y formando una nueva estructura menos densa. El objetivo principal es estudiar si esta hipótesis es acertada, y comprobar si la interacción con la Nube de Magallanes es suficiente para explicar la formación del Disco Grueso. En caso contrario, se comprobará si en un futuro podría llegar a formarse si continúa la interacción entre la Nube y las estrellas del Disco Fino. Para ello, se calculará la evolución de las órbitas de varias estrellas situadas en diferentes posiciones en la Vía Láctea, estudiando su dinámica y observando en qué instantes la interacción se hace mayor. Por último, para comprobar si los resultados obtenidos son congruentes con la formación de una estructura similar a la del Disco Grueso, se tratará de inferir una función de distribución de masa para esta estructura en la coordenada vertical al plano galáctico, que es la que caracteriza al Disco Grueso. Estudiando los parámetros de escala obtenidos de la función de distribución, se podrá comprobar si la hipótesis es acertada.; [EN]In this work we propose a hypothesis to explain the formation of the Thick Disk in the Milky Way. The Thick Disk is a galactic substructure discovered in 1983, composed mainly of old stars located at distances of up to 3 kpc above and below the plane of the Galaxy. One of the possible causes of its formation is the gravitational interaction between the stars of the Thin Disk and the Magellanic Cloud, which would have altered their orbits relocating them to higher regions and forming a new and less dense structure. The main objective is to study whether this hypothesis is correct, and to check if the interaction with the Magellanic Cloud is sufficient to explain the formation of the Thick Disk. If not, we will check if in the future it could be formed if the interaction between the Cloud and the stars from the Thin Disk continues in the future. For this purpose, the evolution of the orbits of several stars located at different positions in the Milky Way will be calculated, studying their dynamics and observing at which instants the interaction becomes greater. Finally, to check if the results obtained are congruent with the formation of a structure similar to that of the Thick Disk, we will try to infer a mass distribution function for this structure in the vertical coordinate to the galactic plane, which is the one that characterizes the Thick Disk. By studying the obtained scaling parameters of the distribution function, it will be possible to check if the hypothesis is correct.

Simulación Montecarlo del modelo XY bidimensional

Tue, 01 Jul 2025 00:00:00 GMT

[ES]Uno de los modelos más importantes en Física Estadística es el modelo de Ising, que a pesar de su simplicidad desarrolla una rica fenomenología. Resulta un pilar básico con el que explicar el comportamiento los materiales magnéticos, pero con el paso del tiempo ha sufrido numerosas modificaciones para tratar de adaptarlo a sistemas físicos más complejos. Una de estas propuestas es el modelo XY, formado por una red de espines individuales que pueden rotar libremente en un plano, que representa con éxito los cambios de fase responsables de la superconductividad y la superfluidez. Vamos a estudiar este modelo a través del análisis de su cambio de fase característico, la transición de Kosterlitz-Thouless. Esta transición es un tanto única, puesto que no conlleva una ruptura de la simetría en el sistema, si no que viene determinada por la aparición de vórtices en la red, que se encuentran acoplados en parejas de vórtice-antivórtice. Cuando se produce el cambio de fase las parejas se desligan, cambiando súbitamente la susceptibilidad magnética y la correlación entre los espines. El objetivo central de este trabajo es comprobar y cuantificar el comportamiento del modelo XY y de su transiciñin, evaluando la dependencia de los resultados con los parñametros del sistema. La herramienta que usamos para conseguirlo es la simulación Montecarlo, empleando el conocido algoritmo de Metrópolis para calcular promedios de varias magnitudes a distintas temperaturas. Los datos obtenidos de la simulación se comparan con la teoría de la transición de Kosterlitz-Thouless y resultados numéricos de la literatura. Además obtenemos estimaciones del valor de la temperatura crítica de transición y otras constantes del sistema.; [EN]One of the most important models in Statistical Physics is the Ising model, which, despite its simplicity, develops a rich phenomenology. It is key to explaining the behaviour of magnetic materials, but over time it has undergone numerous modi cationsin an e ort to adapt it to more complex physical systems. One of these proposals is the XY model, formed by a lattice of individual spins that can freely rotate in a plane, which represents the phase changes responsible for superconductivity and super uidity. We will study this model by analysing its characteristic phase change, the Kosterlitz- Thouless transition. This transition is rather unique, since it does not involve a symmetry breaking within the system, but is determined by the appearance of vortices in the lattice, which are coupled in vortex-antivortex pairs. When the phase change occurs, the pairs unbind, suddenly changing the magnetic susceptibility and the correlation between the spins. The main goal of this work is to verify and quantify the behaviour of the XY model and its transition, evaluating the dependence of the results on the system parameters. The instrument we use to achieve this is the Monte Carlo simulation, using the well-known Metropolis algorithm to calculate averages of several magnitudes at di erent temperatures. The data obtained from the simulation are compared with the Kosterlitz-Thouless transition theory and numerical results from the literature. In addition, we obtain estimates of the value of the critical transition temperature and other system constants.

Huellas de la entropía en el fenómeno de criticalidad autoorganizada

Tue, 01 Jul 2025 00:00:00 GMT

[ES]Estudio del fenómeno de criticalidad autoorganizada (SOC) utilizando el modelo de Olami-Feder-Christensen (OFC). Con el objetivo principal de demostrar que la entropía de Shannon es una métrica crucial para entender la dinámica del fenómeno SOC. Aportando una información que el análisis energético por sí solo no logra capturar por completo. Los resultados revelan posibles mecanismos de auto-optimización del sistema, donde la entropía y la energía se complementan para caracterizar el estado crítico y su relación con fenómenos naturales como los terremotos.; [EN]Study of the phenomenon of Self-Organised Criticality (SOC) using the Olami-Feder-Christensen (OFC) model. With the main objective of demonstrating that Shannon entropy is a crucial metric for understanding the dynamics of the Soc-phenomenon. The results reveal possible mechanisms of autism, which are not fully captured by energetic analysis alone. The results reveal possible mechanisms of au-to-optimisation of the system, where entropy and energy complement each other to characterise the critical state and its relationship with natural phenomena such as earthquakes.

Dinámica de bosones en una red óptica con un campo externo estático

Tue, 01 Jul 2025 00:00:00 GMT

[ES]Estudiamos la dinámica de un sistema de N bosones dispuestos en L estados de partícula independiente en una red unidimensional, la cual se somete a un campo externo estático. La evolución temporal del sistema está determinada por el hamiltoniano de Bose-Hubbard, que gobierna la dinámica de los bosones confinados en la red. Comprobamos cómo la influencia de un campo externo, que ejerce una fuerza efectiva sobre el centro de masas del sistema, modifica la evolución temporal de ciertos observables físicos dando lugar a las denominadas oscilaciones de Bloch y, a su vez, cómo estas oscilaciones se ven afectadas por la intensidad con la que interactúan los bosones y el valor del campo externo. La fase caótica exhibida por el hamiltoniano persiste en presencia de valores moderados del campo. Es por ello que, tomándose un diagrama de fases para un sistema similar al nuestro, establecemos un espacio de valores para los parámetros en los que se define la fase caótica para estudiar numéricamente la dinámica como función de la interacción U y de la intensidad de campo externo F, tomando un estado inicial específico. Particularmente, investigamos la influencia de la fase caótica del modelo en la dinámica de las oscilaciones de Bloch descrita por ciertos observables de interés.; [EN]We study the dynamics of a system of N bosons distributed over L single-particle states in a one-dimensional lattice under the influence of a static external field. The time evolution of the system is determined by the Bose-Hubbard Hamiltonian, which governs the dynamics of the bosons confined in the lattice. We investigate how the presence of an external field, which exerts an effective force on the center of mass of the system, modifies the time evolution of certain physical observables, giving rise to the so-called Bloch oscillations. In turn, we analyze how these oscillations are affected by both the interaction strength between the bosons and the magnitude of the external field. The chaotic phase exhibited by the Hamiltonian persists in the presence of moderate values of the external field. To this end, we consider a phase diagram corresponding to a system closely related to ours in order to identify a region in parameter space where the chaotic phase is expected to emerge. Within this regime, we carry out a numerical analysis of the system’s dynamics as a function of the interaction strength U and the external field F, starting from a well-defined initial Fock state. In particular, we focus on the influence of the chaotic phase on the dynamics of Bloch oscillations, as characterized by the time evolution of selected physical observables.

Construction of an Attosecond Interferometer for Two-Color Photoionization Experiments

Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT

[ES]Los experimentos de fotoionización estudian los mecanismos por los que los electrones son separados de sus átomos tras absorber fotones de alta energía, constituyendo herramientas esenciales en la investigación de interacciones láser-materia. Este Trabajo de Fin de Grado se ha centrado en la optimización de un interferómetro que permite la realización de experimentos de fotoionización a dos colores bajo un esquema de tipo “pump-probe”. En ellos, un pulso láser de alta energía (el “pump”) se emplea para excitar un blanco, mientras otro pulso láser (el “probe”), menos intenso que el primero, monitoriza la evolución de este proceso en función del tiempo. Para empezar, se llevó a cabo un experimento de fotoionización a un solo color, donde un tren de pulsos de attosegundo en la región ultravioleta extrema (XUV por sus siglas en inglés) del espectro electromagnético fue creado mediante generación de altos armónicos (HHG). Tras el estudio del espectro resultante, esta radiación fue utilizada para ionizar un blanco gaseoso de argón. El proceso de fotoionización fue investigado por medio de un espectrómetro de imágenes de mapa de velocidad (VMI), que permitió el análisis de la distribución angular de los fotoelectrones generados. A continuación, se procedió con el experimento de fotoionización a dos colores, donde los trenes de pulsos de attosegundo fueron recombinados con la radiación infrarroja del sistema comercial de Titanio-Zafiro (Ti:Sa) que se empleó para generarlos. Tras la construcción e implementación de un telescopio galileano para reducir el tamaño del haz original, se observaron finalmente las conocidas como “sidebands” o “bandas laterales”: picos secundarios en el espectro de fotoelectrones debidos a la interacción de los fotoelectrones ionizados por la radiación XUV con el campo infrarrojo del sistema Ti:Sa ahora presente. Para concluir, se caracterizó un amplificador óptico paramétrico no comercial cuyo propósito consiste en la sintonización de la longitud de onda del “probe” en experimentos de fotoionización a dos colores futuros. Se analizaron la potencia, el espectro y la duración de los pulsos en sus dos etapas de amplificación, así como la estabilidad en intensidad del resultado final. También se comparó el rendimiento de dos cristales no lineales de diferentes grosores, y para cuantificar las fluctuaciones de la fase entre la onda portadora y la onda envolvente (CEP), se construyó un interferómetro de tipo “f-to-2f” y se desarrolló un algoritmo basado en Interferometría Espectral de la Transformada de Fourier (FTSI).; [EN]Photoionization experiments study the mechanisms by which electrons are pulled apart from their atoms after absorbing high-energy photons, and they represent ideal tools to investigate light-matter interactions. This Bachelor Thesis has been dedicated to the optimization of an attosecond interferometer which allows for two-color photoionization experiments under a pump-probe configuration. A high-energy laser pulse (the pump) is used to excite a certain target, while another laser pulse (the probe) monitors the evolution of this process as a function of time. To start with, a one color-field photoionization experiment was performed, where an attosecond pulse train in the extreme-ultraviolet range (XUV) was first created via high harmonic generation (HHG). After describing its spectrum, it was sent to ionize an atomic beam of argon. Photoionization was investigated using a velocity-map imaging (VMI) spectrometer, and the properties of the corresponding photoelectron spectrum were noted. A two color-field experiment followed, where the attosecond pulse train was recombined with the near-infrared (NIR) femtosecond output of the commercially produced Titanium-doped Sapphire laser system used to create it via HHG. After the construction and addition of a Galilean telescope to reduce the size of the original beam, sidebands in the photoelectron spectrum were finally observed as a result of the interaction of photoelectrons ionized by the XUV radiation with the NIR field. To conclude, the output of an optical parametric amplifier (OPA) was characterized with the purpose of using it as the probe in future two color-field experiments: power, spectrum and pulse duration were analyzed at both of its stages, as well as the intensity stability of the amplified output. The properties of the spectrum after amplification by two distinct nonlinear crystals with different thicknesses were also regarded. To measure the CEP fluctuations, an f-to-2f interferometer was built and a Fourier Transform Spectral Interferometry (FTSI) algorithm was implemented.

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.