La historia y la física de un pequeño descubrimiento: el metano negativo

El metano es isoelectrónico con el átomo de neón. Por lo tanto, se pensaba que no podía capturar un electrón extra y permanecer estable. Su masa atómica es 16 Dalton, igual que el oxígeno y esto evitó su identificación. En este trabajo presento la historia de cómo evolucionó este hallazgo desde su detección espectrométrica en $m/q$ = -16, hasta su confirmación estructural. Presento, cómo una medición rigurosa arrojó algunas de las características de esta molécula y de cómo una idea en una sala de café evidenció la estructura interna del CH$_4^-$ y por lo tanto, una confirmación de una propiedad hasta entonces desconocida de esta importante molécula.

Cadenas de espín en el modelo de Heisenberg XXZ y su dinámica temporal

El modelo de Heisenberg XXZ considera el acoplamiento entre espines cercanos en una cadena de espín, que en este trabajo consideraremos unidimensional. Este modelo es relevante pues tiene realización experimental en átomos ultrafríos, en donde se ha visto el transporte de espín. Además, este formalismo permite estudiar la magnetización en materiales, si se supone una temperatura de equilibrio y se utilizan los métodos de la Física Estadística. Se construye el Hamiltoniano de Heisenberg XXZ en este trabajo para un espín arbitrario, y se diagonaliza exactamente mediante un programa en Python. Ello permite calcular promedios de ensemble de un material, como lo son la magnetización y la susceptibilidad magnética, contra variables macroscópicas del sistema, como lo son la temperatura y el campo magnético. Se presentan los resultados de estos cálculos para espines $\tfrac{1}{2}$, $1$ y $\tfrac{3}{2}$. La diagonalización exacta del Hamiltoniano permite, a su vez, estudiar la dinámica del sistema mediante el operador de evolución temporal. Tomando como condición inicial distintos estados con magnetización total nula, los resultados se presentan para espín $\tfrac{1}{2}$ y $1$, con miras a futuro de trabajar en espines más grandes y con más sitios en la cadena de espines.

El átomo de hidrógeno en campo magnético constante: efectos del confinamiento espacial

En el presente estudio se considera el átomo de hidrógeno en presencia de un campo magnético constante $\mathbf{B} = B \,\hat{z}$ y confinado por una cavidad cilíndrica impenetrable de radio $\rho_0$. El eje principal del cilíndro se hace coincidir con la dirección del eje $z$. Se utiliza la aproximación de Born-Oppenheimer con el núcleo anclado en el origen del sistema coordenado. Las observables involucradas son (i) el Hamiltoniano del sistema $\cal \hat H$, el (ii) operador de paridad $\hat \pi_z$ (reflexión $z \rightarrow -z$), y (iii) la componente $\hat L_z$ del momento angular. Los estados del sistema son etiquetados con los números cuánticos $(N,p,m)$, respectivamente. Se calculan las energías del sistema $E_{N,p,m}(B,\rho_0)$ en función del campo magnético $B$ y del radio de confinamiento $\rho_0$. Se presentan resultados concretos para los estados más bajos de energía con $N=0,\,m=0,1,2,3,\,p=0,1$. Se utiliza el método variacional con una función de prueba físicamente relevante \begin{equation} \psi (\rho, r, \varphi) = \rho^{|m|} \,z^{p}\, e^{i\,m\,\varphi} \left[ 1 - \left(\frac{\rho}{\rho_{0}} \right)^{\nu} \right] e^{-\alpha\, r - \beta\, B\, \rho^{2}} \ , \nonumber \end{equation} donde $\alpha,\beta$ y $\nu$ son parámetros variacionales y se adopta el sistema no-ortogonal de coordenadas $(\rho, r, \varphi)$ donde $\rho = \sqrt{x^{2} + y^{2}}$, $ r = \sqrt{x^{2} + y^{2} + z^{2}}$ y $\varphi = \tan^{-1}(\frac{y}{x})$. Un elemento novedoso es la incorporación de un parámetro variacional $\nu$ en la función de corte. En particular, se muestra que $\nu$ desempeña un papel importante en la precisión de la energía variacional. De forma complementaria se determina la entropía de Shannon del sistema en la representación de posición y de momentos.

¿Cavidad cúbica o esférica? Dos posibles modelos para describir la sección eficaz de frenamiento de un átomo

Los sistemas cuánticos confinados tienen aplicaciones en diversas áreas, por ejemplo: nanomateriales, puntos cuánticos, radioterapia y dosimetría; por ello es de sumo interés estudiar sus características. Una forma de hacerlo es usar modelos sencillos que nos permitan, bajo ciertas condiciones, analizar el comportamiento de dichos sistemas. En el presente trabajo se estudian las tensiones de oscilador generalizadas y las reglas de suma de Bethe para dos posibles modelos: una cavidad cúbica y una esférica. A partir de las tensiones de oscilador generalizadas se estudian propiedades del sistema tales como: la energía media de excitación y el poder de frenamiento, ambas dependientes de los paramétros del modelo. La información obtenida de estos modelos se compara con datos experimentales conocidos para algunos atómos y ello nos permite caracterizar los parámetros de los modelos que mejor ajusten para el átomo correspondiente.

Funciones de onda con correlacion explicita para atomos artificiales

Los potenciales gausianos sirven como una herramienta valiosa para modelar interacciones de corto alcance, teniendo una importante aplicación en el confinamiento artificial de electrones dentro de puntos cuánticos. Debido al decaimiento exponencial inherente del potencial gausiano, el número de estados ligados es finito, y para ciertos valores críticos del grosor y la profundidad del potencial, los estados pasan al régimen continuo. En este estudio, proponemos un Ansatz que describe correctamente el comportamiento de la función exacta de los electrones en el potencial gausiano en casos límite y que incluye correlación explícita. Para evaluar el rendimiento de nuestro Ansatz, estudiamos su convergencia como orbital en un punto cuántico de dos electrones. Los resultados obtenidos resultan competitivos contra métodos más sofisticados, y finalmente exploramos el rol que juega la condición de cúspide en la energía variacional.

Ingeniería de bandas en cavidades ópticas acopladas

La habilidad de manipular las bandas ópticas de un sistema físico es un instrumento poderoso para controlar la relación entre la energía cinética y potencial de sus componentes. Este control tiene aplicaciones en una variedad de campos de investigación, incluyendo la física de la materia condensada, la física atómica y la óptica. En esta charla, demostramos cómo se puede controlar la relación de dispersión de un sistema polaritonico regido por estados híbridos que surgen de la interacción fuerte entre luz y materia utilizando cavidades ópticas acopladas. Explicamos tanto el Hamiltoniano que usamos para describir el sistema físico, como el proceso de fabricación, caracterización y estudio de las muestras. Destacamos la notable concordancia entre el experimento y la teoría a pesar de la simplicidad aparente del modelo utilizado. Por último, inspirados en el esquema Lambda, mostramos cómo es posible generar estados polaritónicos de intercavidad puros, donde las componentes fotónicas y excitónicas están espacialmente separadas. Esta característica es interesante porque podría proporcionar un nuevo método para implementar protocolos cuánticos de control a distancia.

Estudios de espectroscopía autoheterodina usando un láser de cascadeo cuántico

Las energías fotónicas asociadas con el infrarrojo medio, de 3000 nm en adelatenson ideales para inducir la excitación toracional y vibracional de moléculas. En este trabajo presentamos el uso de radiación de este rango, generada por un láser de cascadeo cuántico, para realizar estudios de la molécula del agua, en fase gaseosa, por medio del efecto Autoheterodino. Este proceso, que genera interferencia espacio temporal del pulso del láser en el seno del gas, permite evaluar la coherencia de estados vibracionales en moléculas. La técnica se basa en la interferencia entre la señal de la muestra y la señal de referencia, lo cual genera patrones de intereferencia en el tiempo. Los láseres de cascada cuántica son fuentes de luz infrarroja altamente especializadas que utilizan transiciones electrónicas en niveles de energía cuantizados en un pozo de potencial, para generar radiación coherente. En el Instituto de Ciencias Físicas de la UNAM, hemos realizado estudios de la espectroscopia infrarroja media con láseres de cascada cuántica que acusan el efecto utoheterodino, y presentamos los resultados más relevantes de estos estudios, así como los fundametnos de la técnica empleada.

Atrapamiento y fragmentación en la dinámica de un solitón brillante a través de impurezas en un chip atómico

La propagación de ondas de materia ultra-fría (Condensados de Bose-Einstein) a través de guías de onda es muy importante en chips atómicos y atomtrónica en general. Es por esto que en este trabajo realizamos el estudio sistemático de los efectos de una impureza en una guía 1D sobre la dinámica de un solitón brillante en la ecuación de Gross-Pitaevskii para distintos valores de la no-linealidad. Caracterizamos las regiones en donde se observa reflexión, transmisión y atrapamiento para un potencial tipo delta de Dirac, un pozo de potencial atractivo y un escalón de potencial. Para ello utilizamos el método pseudo-espectral en la base de Fourier y comparamos nuestros resultados con un ansatz variacional. Encontramos características similares al efecto Ramsauer-Townsend. En la dinámica no-lineal, la resonancia entre el pozo de potencial y la onda de materia juega un papel muy importante en el atrapamiento de materia en distintos estados estacionarios. Asimismo, encontramos que un ansatz variacional restringe la dinámica del sistema para la mayoría de situaciones de interés, puesto que limita la dinámica al ansatz variacional. Agradecimientos a DGAPA-PAPIIT IN-109-623.

Diseño, construcción y calibración de una fuente de armónicos de orden superior: resultados preliminares

Mediante la aplicación de métodos espectroscópicos resueltos en el tiempo. se permite mejorar la comprensión de fenómenos físicos o químicos que suceden en la materia en escalas de tiempo de femtosegundos y attosegundos posteriores a la foto excitación de esta. Un ejemplo de ello es la dinámica electrónica en la formación o ruptura de enlaces químicos. Una manera de estudiar dichos fenómenos es a través de la generación de armónicos superiores. Los armónicos de orden superior se pueden definir como: la emisión de trenes de pulsos ultracortos (incluso en escala de attosegundos) por parte de un medio no lineal cuando interacciona con haces de un láser pulsado muy intenso. Los armónicos adquieren frecuencias de múltiplos enteros (usualmente impares) de la frecuencia fundamental del láser incidente. En esta plática presentaré parte de lo que ha sido mi proyecto de tesis que va desde el diseño, y la construcción de una fuente de generación de armónicos de orden superior sintonizable en el rango del ultravioleta de vacío, así como los resultados conseguidos de la calibración y el trabajo experimental establecido para la puesta en marcha de dicha fuente con el objetivo de obtener espectros típicos de armónicos utilizando argón como medio de conversión no lineal. Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa Departamento de Física Laboratorio de Nanotecnología, Fotónica y Procesos Ultrarrápidos. Av. San Rafael Atlixco 186, Leyes de Reforma 1ra Secc, Iztapalapa, 09340 Ciudad de México, CDMX.

Efecto Zeeman en las transiciones $5^{2}S_{1/2} \rightarrow 5^{2}P_{3/2}$ y $5^{2}S_{1/2} \rightarrow 6^{2}P_{3/2}$ de rubidio atómico como magnetómetro

La espectroscopia láser es ampliamente utilizada en información cuántica, metrología y tecnologías de sensores de alta resolución. El propósito de este trabajo es mostrar que las transiciones del rubidio atómico pueden utilizarse para la detección de campos magnéticos pequeños (<5 G) . Las transiciones a estudiar fueron la $5^{2}S_{1/2} \rightarrow 5^{2}P_{3/2}$ y $5^{2}S_{1/2} \rightarrow 6^{2}P_{3/2}$ para el isótopo de 87Rb. Se realizó un experimento de fluorescencia saturada mediante un láser de diodo incidente en vapor atómico de rubidio, en una celda que cuenta con un par de bobinas tipo Helmholtz que producen un campo magnético uniforme. La transición $5^{2}S_{1/2} \rightarrow 5^{2}P_{3/2}$ se genera con un láser de 780 nm, y la transición $5^{2}S_{1/2} \rightarrow 6^{2}P_{3/2}$ con uno de 420 nm. La geometría escogida para el experimento (polarización lineal de la luz paralela al campo magnético) permite sólo transiciones entre estados con valores de $m_{F}$ iguales. Se escribió un programa para producir los diagramas de Breit-Rabi de los niveles involucrados (para ambas transiciones), y además calcular los elementos de matriz de la transición. Como resultado se obtuvo la posición y la intensidad del espectro de fluorescencia saturada en función del campo externo. Así mostramos que la transición cíclica $F=2 \rightarrow F'=3$ (donde $F'$ refiere al estado superior) es sensible a la presencia de campos magnéticos pequeños, lo cual está reflejado en cambios de intensidad en la estructura hiperfina de los niveles $5^{2}P_{3/2}$ y $6^{2}P_{3/2}$. Logramos entonces detectar campos menores a los 5 G. El trabajo a futuro constará en tratar de resolver las ecuaciones de población para poder recrear los espectros experimentales.

Generación de un tercer estado de espín en el sistema del Laboratorio de Materia Ultrafría

En las muestras de gas de Fermi degenerado ultrafrías de Litio $^{6}\mathrm{Li}$ producidas en el Laboratorio de Materia Ultrafría (LMU) se tiene la posibilidad de sintonizar la interacción a pares entre los estados hiperfinos más bajos (ambas proyecciones de $F=1/2$: $\left|1\right\rangle \equiv\left|1/2,-1/2\right\rangle $ y $\left|2\right\rangle \equiv\left|1/2,+1/2\right\rangle $) a través de las resonancias de Feshbach sintonizadas por un campo magnético. Para las regiones de campo magnético con acceso óptico del LMU en el $^{6}\mathrm{Li}$ podemos generar un tercer estado ($F=3/2$: $ \left|3/2,-3/2\right\rangle$) al aplicar una señal de radiofrecuencia (RF) de alrededor de 80 MHz que envíe a uno de los dos estados inicialmente preparados a este nuevo estado obteniendo una mezcla de espín de tres especies. La señal RF es generada por la antena diseñada y calibrada en el LMU, que se presenta en este trabajo. La formación del resto de pares permite visitar las regiones de interacción conocidas como BEC y el cruce BEC-BCS (unitario), sin requerir moverse en el campo magnético de Feshbach. Además, se discutirán los protocolos y las posibles realizaciones experimentales que pueden llevarse a cabo con la mezcla de los tres espines. Este trabajo fue financiado por CONAHCyT a través de los proyectos CF-2023-I-72 y A1-S-39242; DGAPA-UNAM-PAPIIT por medio de los proyectos IN109021 y IN105724, y CIC-UNAM a través de los proyectos LANMAC-2023 y LANAMC-2024. J.P.L.S. y F.B.F agradecen a CONAHCyT por el apoyo de la Beca Nacional de Posgrados del programa 000306 – MAESTRÍA EN CIENCIAS FÍSICAS.

Coexistencia de estados ligados en condensados de Bose-Einstein, atractivos y repulsivos, en un pozo cuadrado y un pozo parabólico

El establecimiento de las condiciones que determinan las funciones de onda que describen un condensado de Bose-Einstein (CBE), cerca del umbral de deslocalización, es una cuestión importante porque permite distinguir las circunstancias necesarias para la existencia de estados ligados. En este trabajo estudiamos las soluciones de la Ecuación No Lineal de Schrödinger independiente del tiempo y en una dimensión (ENLS-1D) con un potencial de pozo cuadrado o un pozo parabólico. En el caso de un pozo cuadrado se obtuvieron soluciones analíticas expresadas en términos de funciones elípticas de Jacobi; mientras que en el caso del pozo parabólico se obtuvieron soluciones numéricas derivadas del método de Gauss-Seidel y el método de Newton. Se analizó como el tamaño de los pozos o el valor de la constante de acoplamiento no lineal, o constante de interacción, g influyen en la existencia de soluciones de la ENLS asociadas a estados ligados, y cuando estas soluciones se encuentran en el umbral de deslocalización. Finalmente, en este trabajo mostramos los resultados obtenidos, tanto para condensados repulsivos (g>0), como condensados atractivos (g<0).

Fluidos cuánticos de luz: una ida y vuelta desde la física atómica a los semiconductores

Los semiconductores bidimensionales dentro de microcavidades ópticas constituyen una novedosa plataforma para investigar las interacciones entre la luz y la materia. En esta charla se dará una perspectiva sobre la creación de excitones-polaritones en estos sistemas , es decir, estados cuánticos de carácter híbrido luz-materia que permiten una transferencia sintonizable de propiedades ópticas y materiales. Vestidos con las excitaciones de la materia, los fotones son capaces de interactuar entre sí, lo que hace posible generar efectos ópticos no lineales que dependen de estados cuánticos macroscópicos que adquiere la luz, similares a aquellos que se han observado en sistemas de átomos fríos en redes ópticas, como la condensación, la superfluidez y la superconductividad, entre otros. Esto ha permitido establecer una analogía poderosa entre las técnicas y fenómenos de la física atómica, la materia condensada y la óptica cuántica. También se examinarán algunos avances clave en la física de polaritones, como es el caso de la generación de interacciones fuertes, la formación de complejos de muchos cuerpos y el desarrollo de aplicaciones en el terreno de las tecnologías cuánticas, incluyendo el procesamiento de información clásica y cuántica.

Efecto de materiales en pelicula delgada sobre los procesos radiativos y no radiativos de moleculas

La demanda de dispositivos portátiles requiere de la reducción de los sistemas hasta tamaños que rondan en unos pocos centímetros. La miniaturización de los componentes a escalas de longitud submilimétrica es un tópico actual que busca ampliar las oportunidades de trabajo in situ para la medición de alguna propiedad o para cuantificar la cantidad de una sustancia. En esta charla se hablará sobre el efecto que tiene un campo eléctrico local en la fotofísica de moléculas puestas en la cercanía de un sistema miniaturizado, por medio del cual se propone medir diversos procesos radiativos y no radiativos después de la perturbación del dispositivo que funciona como sensor. Se busca probar sistemas a nivel molecular y nanométrico elaborados por uso combinado de técnicas de fabricación de nanomateriales por ablación láser y de recubrimientos por rotación. Como prueba de principio se evalúa la excitación de una cumarina fluorescente y el efecto que presenta en sus propiedades ópticas cuando hay un cambio en el entorno químico o la presencia de otras especies. Se hablará sobre el efecto de plasmon en las propiedades ópticas de moleculas.[1-2] Con ello se busca da los primeros pasos para la construcción de sensores miniaturizados que buscan integrar dispositivos nanométricos a sistemas de laboratorio en un chip.[3] REFERENCIAS: [1] Vincenzo, A.; Roberto, P.; Marco, F.; Onofrio, M. M.; Maria Antonia, I., Surface plasmon resonance in gold nanoparticles: a review. J. Phys.: Condens. Matter 2017,29(20), 203002. [2]Li, J.-F.; Li, C.-Y.; Aroca, R. F., Plasmon-enhanced fluorescence spectroscopy. Chem. Soc. Rev. 2017,46(13), 3962-3979 [3] Anderrsson, Helene; Van den berg, Albert. Microfluidic devices for cellomics: a review. Sensors and actuators B: Chemical, 2003, vol. 92, no 3, p. 315-325.

Derivación de tiempos de vida a partir de secciones transversales de despojo electrónico

El tiempo de vida de resonancias de iones negativos en la escala de nano segundos es un parámetro fundamental. Son difíciles de calcular porque el estado final corresponde a un estado no ligado y el estado inicial necesita la inclusión de efectos adicionales a la atracción de Coulomb. Mediciones de tiempos de vida en esta escala también son escasas debido a las retos experimentales. En este estudio presentamos un método de medición novedoso basado en la sección transversal de despojo electrónico. Se presentan resultados para el estado (2p$^2$)$^3$P del H$^-$ y para, posiblemente el estado (2p$^3) \ ^2$D(3s$^2$) del O$^-$.

Calibración de un láser infrarrojo-sintonizable de CO$_2$, por interferometría Michelson en el visible

Una medición espectroscópica en el infrarojo (IR) lejano de líneas moleculares en fase gaseosa, emplea la absorción resonante entre la molécula y una sola línea láser de CO$_2$ infrarrojo-sintonizable. Este método permite una medición muy precisa de las transiciones moleculares radiativas. Midiendo la caída de la resonancia en función de un cambio de frecuencia, muy fino por efecto del avance controlado de uno de los espejos de la cavidad láser, determina la posición en frecuencia de la transición molecular. En el presente trabajo se describe la calibración del control de avance mencionado, utilizando interferometría Michelson con luz laser visible, lo cual implica una precisión con tres órdenes de magnitud superior.

Absorción resonante láser en la determinación espectral de moléculas en estado gaseoso

En este trabajo presentamos una medición espectroscópica de las líneas del alcohol metílico (CH$_3$OH), la cual emplea la absorción resonante entre la molécula y una sola línea láser de CO sintonizable. Este método permite una medición muy precisa de las transiciones moleculares del CH$_3$OH. Midiendo la caída de la resonancia en función del cambio de frecuencia, muy fino, por efecto del avance controlado de uno de los espejos de la cavidad láser, determinamos que la transición molecular: $\vert 0, 27_{0,27} >$ $\rightarrow$$\vert1, 26_{3,24}>$ (986.56735137+0.0006401 0.0000073) cm$^{-1}$ , resulta excitada por un solo modo en la emisión láser de la línea 10R38 del CO (986.5673 cm$^{-1}$ ).

Secciones transversales de despojo electrónico en el umbral del modelo del electrón libre

Presentamos mediciones de las secciones transversales totales de pérdida de electrones para el sistema colisional O$^-$ + N$_2$ en el intervalo de energías de 2.5 a 8.5 keV. Se emplean dos técnicas diferentes, atenuación del haz y tasa de crecimiento. Las secciones transversales medidas utilizando el método de tasa de crecimiento muestran un comportamiento de umbral. Analizamos la dependencia de la velocidad de las secciones transversales en el marco de una colisión entre un electrón cuasi-libre, débilmente unido al proyectil, y el objetivo molecular. Dentro del modelo de colisión libre, deducimos y probamos una expresión analítica simple para el umbral de velocidad esperado teniendo en cuenta la distribución angular de las velocidades de los electrones dentro del anión.

Principio de incertidumbre de Heisenberg para el átomo de hidrógeno confinado por una cavidad esférica impenetrable

Las relaciones de incertidumbre de Heisenberg son un principio fundamental en la mecánica cuántica. Este nos permite determinar la incompatibilidad en la medición simultánea entre dos observables. En este trabajo exploramos los efectos sobre el comportamiento de las relaciones de incertidumbre de Heisenberg del átomo de hidrógeno, esto como resultado del confinamiento espacial producido por una cavidad esférica impenetrable. Con el fin de determinar dicho comportamiento tanto en su representación radial como vectorial, resolvemos la ecuación de Schrödinger mediante el método de diferencias finitas. Nuestros resultados muestran que en la representación radial, el comportamiento de los valores de incertidumbre está determinado por el número de nodos de las funciones de onda de los diferentes estados. Además de que el confinamiento rompe la coherencia de los estados de Rydberg sin nodos. Mientras que en la representación vectorial y en particular del comportamiento de la varianza del momento, encontramos que el rompimiento de la degeneración en los niveles energéticos del sistema confinado proviene del rompimiento de la degeneración de la varianza del momento, además de que permite conocer el tamaño de cada uno de los orbitales del sistema.

Spectral results on non-orientable closed honeycombed lattices

Motivated by the different topological features of orientable and non-orientable bodies, the spectra of tight-binding models in closed hexagonal lattices (torus, Klein bottle and projective plane) are studied and compared to the known results of an infinite sheet.

Intensidad crítica para la formación de solitones brillantes y obscuros en un campo de manchas

Se investiga la existencia de estados ligados, así como la formación de solitones, de la ecuación de Gross-Pittaevskii bajo un potencial tipo defecto y un pozo cuadrado. Como resultados, se reporta la intensidad y la profundidad crítica en presencia de la no linealidad y su signo. Los resultados son aplicables al atrapamiento de condensados de Bose-Einstein en campos de luz, actualmente considerados como la forma más precisa de manipular materia cuántica.

Evolución dinámica y teoría de Floquet en sistemas de dos y tres niveles

La teoría de Floquet es una teoría para ecuaciones diferenciales ordinarias con coeficientes periódicos, la cual separa la matriz fundamental en términos de dos matrices, una matriz exponencial y una periódica. La matriz principal es análoga al operador de evolución temporal de la ecuación de Schrödinger, y los dos operadores unitarios que lo componen son periódicos $\hat{P}\left(t\right)$ y exponenciales $\mathrm{e}^{- \imath \hat{F} t }$. Del operador exponencial se construye un operador hermitiano independiente del tiempo $\hat{F} $, el cual actuará como un hamiltoniano, y dicho operador define cuáles serán las propiedades oscilatorias de la función de onda, entre éstas, el periodo natural entre poblaciones de estados, los tiempos característicos, así como su desvanecimiento. Por otra parte, el operador asociado $\hat{P}\left(t\right)$ nos muestra la forma en que el sistema evoluciona en un periodo y dicha evolución se conserva salvo la transformación dada por el operador exponencial. De manera singular, los sistemas que cumplen las condiciones para utilizar la teoría de Floquet son los átomos simplificados de dos y de tres niveles interactuando con ondas electromagnéticas coherentes. En este trabajo, se estudiarán las condiciones necesarias y suficientes de una solución analítica para obtener la forma del operador de evolución temporal tipo Floquet, y se comparará con soluciones obtenidas numéricamente como prueba de consistencia y generalidad.

Perfiles de densidad de un gas de Bose cerca de la temperatura de condensación

Una de las mayores proezas experimentales es la condensación de Bose-Einstein en gases diluidos, ya que se alcanzan temperaturas de las centenas de nK. Además, los gases a estas temperaturas se encuentran en el régimen de superfluidez. Adicionalmente, estos sistemas han abierto posibilidad de acceder a características sintonizables como, por ejemplo, la estadística, la geometría, el régimen de las interacciones, la temperatura, entre otras. Los gases son producidos en campos magnéticos y/o eléctricos que les permiten estar aislados del entorno, lo que lleva un carácter heterogéneo del gas, ya que depende de la curvatura producida por dichos campos. El cambio en la posición se plasma en la propia naturaleza del gas, en su perfil, y esto hace que la termodinámica tenga la formulación de un nuevo conjunto de variables, que permitan hacer una descripción macroscópica del sistema. Aunque es una transición suave desde régimen clásico al cuántico, este puede verse reflejada en el perfil bimodal de las muestras. Las variables más afectadas son aquellas llamadas de susceptibilidades, las cuales pueden presentar discontinuidades que son el principal indicativo de una transición de segundo orden. En este trabajo utilizamos una propuesta desde el punto de vista de física estadística y termodinámica, de las variables y el ensamble adecuado obteniendo una compresibilidad global y una capacidad calorífica global, que se encuentra ajustada para el potencial de confinamiento. Estas cantidades, derivadas de empíricamente de los experimentos, constituyen una novedosa fenomenología termodinámica, respaldada por diferentes estudios teóricos y experimentales que ofrecen las primeras evidencias de esta perspectiva.

Cálculo del estado base para condensados de Bose-Einstein con componentes de espín

Una buena aproximación para la dinámica de un condensado de Bose-Einstein, es decir del estado base o del parámetro de orden de un gas de bosones, es la llamada ecuación de Gross-Pitaevskii (EGP). Esta es una aproximación de campo medio que representa un sistema de muchas partículas y que ocurre cuando la temperatura está muy próxima a cero, rigurosamente para $T=0$. Esta ecuación es no-lineal, proporcional a la densidad $\left|\phi\right|^{2}$, la cual suele ser complicada de resolver computacionalmente, ya que las interacciones juegan un papel relevante y se resuelve en presencia de un potencial externo $U\left(\mathbf{r}\right)$. La EGP es usada para describir la dinámica del estado base, y en particular pueden tenerse en cuenta los grados de libertad internos del átomo, específicamente la estructura hiperfina de un átomo de Rubidio, lo que lleva a una EGP extendida con un parámetro de orden vectorial y a un conjunto de ecuaciones no-lineales acopladas. Esto amplía de manera significativa la riqueza física de los sistemas degenerados de Bose con grados de libertad internos, que se les denominan \textit{espinores}. En este trabajo se resolverán y se obtendrán los estados base de un sistema espinorial, para diferentes estados internos, y se mostrarán las diferentes fases que pueden presentar dependiendo de la elección del estado de magnetización del sistema.

Screening and Molecular Dynamic Simulations of approved FDA drugs against Dengue E protein

The presented work focuses on the drug screening against the E protein of the dengue virus, a pathogenic agent that poses a substantial burden to public health in many regions worldwide. The Food and Drug Administration (FDA) has spearheaded efforts to identify compounds that can inhibit the activity of this viral protein. This study describes the process of screening a compound library using advanced screening techniques. Once promising candidates are identified, their efficacy is validated using two main approaches: molecular dynamics and assays with Surface Plasmon Resonance (SPR). Molecular dynamics provide detailed information on the interaction between the compounds and the E protein, allowing for a better understanding of the mechanisms of action and affinity of the candidate drugs. On the other hand, SPR assays offer a quantitative assessment of the binding between the compounds and the protein, thus validating the results obtained in the initial screening. This integrated approach combines computational and experimental techniques to identify and validate compounds with therapeutic potential against the dengue virus, which could pave the way for the development of new antiviral treatments, in this work we present drug candidates obtained with the above-mentioned study.

Calculo de las bandas de energía y la Función de perdida del grafeno cuando interactúa con un material fotorrefractivo

Utilizando el código de Quantum Espresso , con la aproximación GGA y GGA modificado para interacciones Van der Waals junto con DFT, se realizó un estudio del cambio de la función de perdida de un cluster de niobato de litio (LiNbO3) sobre una capa de grafeno. El tamaño de clúster es aproximadamente 1,2 nm, y tiene once moléculas. Primeramente se optimiza el clúster, para luego calcular su interacción con la capa de grafeno optimizado. Posteriormente, se calcularon las las bandas de energía, la funciones dieléctricas, y la función de perdida del sistema de clúster­grafeno y de una capa de grafeno sola, para hacer una comparación. Para la función de perdida en el sistema cluster­grafeno, encontramos que la perdida maxima se observa a 14,62 eV (117954,603 cm­1), con un valor en la región de la luz ultravioleta, un 20% menos que el máximo valor observado en la capa de grafeno solo, ubicado en la misma energía (14,62 eV).

Resonancias de potencial en modelos con espín en formulaciones no-relativistas de dispersión

Las teorías de dispersión que involucran partículas con espín pueden ser abordadas con formalismos no-relativistas adecuados para grados de libertad internos y con estructura de momento angular orbital. Así, usando la ecuación de Schrödinger-Pauli y Levy-Leblond se pueden construir soluciones utilizando operadores de momento angular total. En este trabajo presentamos un análisis de la descomposición en ondas parciales para una solución que es esféricamente simétrica. Además, se presentan los conmutadores en el contexto de la teoría de dispersión con espín y se discuten algunas relaciones de simetría que son relevantes para el sistema. Adicionalmente, se presenta una expresión para la corriente de probabilidad, la cual es fundamental para entender la conservación de la probabilidad y proporciona información sobre el flujo de partículas en el espacio durante la dispersión. Finalmente, se discute las consecuencias generales físicas de usar una formulación tipo Schrödinger-Pauli y otra tipo Levy-Leblond.

Energía de enlace de un estado altamente mixto en Rh- y una alternativa para mejorar la resolución en Espectroscopia de Fotodesprendimiento Láser

Los iones negativos son sistemas cuánticos fascinantes debido a la particular naturaleza de la fuerza que une al electrón adicional. El núcleo atenúa la atracción de Coulomb, por lo que el electrón adicional se une mediante un momento dipolar inducido por interacciones electrón-electrón. Como consecuencia, los métodos espectroscópicos convencionales no son aplicables, y la única magnitud que puede examinarse con alta precisión es la energía necesaria para ligar el electrón adicional, conocida como afinidad electrónica (AE). Esta se define como la diferencia de energía entre el estado de menor energía del sistema neutral y el ion negativo. La espectroscopía de fotodesprendimiento láser (LPTS) es el método estándar para obtener estos valores, en el cual un fotón con suficiente energía desprende el electrón adicional del anión. Con la utilización de fuentes de luz infrarroja colimada en experimentos de LPTS, se logró determinar las energías de enlace y afinidades electrónicas de la mayoría de los metales de transición. En 2019, se midieron los tiempos de vida de los estados excitados del ion negativo y metal de transición, rodio (Rh), en el Double ElectroStatic Ion Ring Experiment (DESIREE) en Estocolmo, descubriéndose un estado adicional. Posteriormente, la energía de enlace de este estado se midió en el Gothenburg University Negative Ion Laser Laboratory (GUNILLA). Además, es conocido que el ancho espectral de la fuente de luz utilizada en experimentos de fotodesprendimiento limita la precisión de las mediciones. En GUNILLA, se desea reducir el ancho de línea de un láser pulsado de nanosegundos. Para ello, se implementó una cavidad óptica externa tras la salida del láser. En el presente trabajo, se presentarán los tiempos de vida de los estados excitados de Rh- y la energía de enlace del estado excitado altamente mixto, así como el diseño de una cavidad óptica para la reducción del ancho de línea del sistema láser OPO.

Funciones de corte del átomo de hidrógeno confinado por una cavidad esférica impenetrable

En este trabajo exploramos la naturaleza y estructura real del factor de corte de la función de onda ansatz ampliamente utilizado (de manera ad hoc) en tratamientos variacionales y enfoques ab initio de química cuántica de átomos y moléculas confinados por una cavidad impenetrable. A partir de la solución numérica (mediante el método de diferencias finitas) y la solución analítica exacta de la ecuación de Schrödinger para el átomo de hidrógeno confinado por una cavidad esférica impenetrable encontramos tres diferentes regiones en las cuales el factor de corte presenta diferente comportamiento. De los resultados de este estudio, se proporciona un fundamento teórico para la elección de la representación analítica apropiada del factor de corte válido para cualquier tamaño de cavidad y que sea consistente con las condiciones de contorno tipo Dirichlet. Finalmente, se muestra una importante relación de las funciones de corte exactas con los polinomios asociados de Laguerre para algunos tamaños de cavidad, cuando los niveles de energía del sistema confinado coinciden con los del átomo libre.

Niveles de energía, funciones de onda y propiedades dipolares de un átomo de Hidrógeno y Helio embebidos en un plasma diluido

El 99% de la materia en el universo se encuentra en estado de plasma, i.e. un gas de partículas cargadas (iones y electrones) que exhiben un comportamiento colectivo y se encuentra en estado de cuasi-neutralidad. Su importancia radica en aplicaciones tecnológicas como reacciones de fusión nuclear en el ITER que prometen ser una alternativa a los combustibles fósiles. En este trabajo analizamos las propiedades electrónicas del átomo de Hidrógeno y Helio embebidos en un plasma diluido. Como primer aproximación, describimos este plasma diluido como un plasma de Debye donde el potencial que experimenta dicho sistema será el producto de un potencial Coulombiano y un termino de apantallamiento, que depende de $\lambda$ (la longitud de Debye) que describe una esfera de carga alrededor del átomo. Resolvemos la ecuación de Schrödinger asociada a estos sistemas usando el método de diferencias finitas para diferentes longitudes de Debye. Obtenemos soluciones numéricas para las energías y funciones de onda de los diferentes estados que usamos para calcular las tensiones de oscilador dipolar, los tiempos de vida media y la energía media de excitación, así como las longitudes críticas de Debye para las cuales el átomo se disocia y pasa a ser parte del plasma. Agradecemos el apoyo de DGAPA-PAPIIT IN-109-623 Referencias: [1] C. M. Flores, R. Cabrera-Trujillo, M. A. M. Sánchez, R. Vargas, and J. Garza. Ionization of many-electron atoms by the action of two plasma models. PHYSICAL REVIEW E 103, 043202 (2021), 2021. [2] P. Gibbon. Introduction to plasma physics. CERN Yellow Reports, pages Vol 1 (2016): Proceedings of the 2014 CAS–CERN Accelerator School: Plasma Wake Acceleration, 2016. [3] ITER. What is ITER? https://www.iter.org/proj/inafewlines, 2024. [Online; accessed 11- January-2024].Springer International Publishing, 2014.

Distribución Maxwell - Boltzmann

\documentclass{article} \usepackage{graphicx} \usepackage{subcaption} \usepackage{amsmath} \begin{document} \title{Distribucción Maxwell-Boltzmann} \author{Carreón Espinosa José Alberto} \date{15 de mayo de 2024} \maketitle \section{Introducción} En este documento, se presenta un breve resumen del proyecto que se llevará a cabo para la participación en el Congreso Nacional de Física el cual abarcará una redistribución de energía en una matriz bidimensional, donde analizaremos su comportamiento utilizando simulaciones computacionales. \section{Procedimiento} \subsection{Simulación del Experimento} \begin{itemize} \item Se crea una matriz inicial de tamaño especificado (5x5, 10x10 o 20x20), donde cada entrada contiene un único cuanto de energía. \item Se realiza un número especificado de iteraciones (N), donde en cada iteración se elige aleatoriamente una entrada y se transfiere su energía a otra entrada seleccionada aleatoriamente. \item Después de las N iteraciones, se obtiene una lista de valores de energía de todas las entradas de la matriz. \end{itemize} \subsection{Construcción de Histogramas} \begin{itemize} \item Se construye un histograma de frecuencias utilizando los valores de energía obtenidos en la simulación. \item El histograma muestra la distribución de frecuencias de los valores de energía. \end{itemize} \subsection{Ajuste a Distribución de Boltzmann} \begin{itemize} \item Se ajusta la distribución de Boltzmann a los datos del histograma. \item La distribución de Boltzmann es una distribución exponencial que describe la distribución de energía en un sistema en equilibrio térmico a una temperatura dada. \end{itemize} \section{Resultados} \subsection{Visualización} \begin{itemize} \item Se visualizan los histogramas junto con la curva de ajuste de la distribución de Boltzmann. \item Esto permite comparar cómo se distribuyen las energías simuladas

Espectroscopia Raman para la caracterización fisicoquímica y estructural de la Interleucina-6 y su anticuerpo monoclonal

La espectroscopia Raman, una técnica analítica que se basa en la dispersión inelástica de la luz en la materia, ha surgido como una opción innovadora en la caracterización y análisis de biomoléculas. Esta técnica permite la identificación de un espectro único y característico del material sin ser destructiva bajo condiciones óptimas, lo que la convierte en una herramienta prometedora en el ámbito de la investigación biomédica. La espectroscopia Raman se ha destacado por su capacidad para caracterizar la estructura y composición de proteínas. Nos ofrece un nivel de detalle bueno, lo que permite diferenciar entre moléculas en estados de salud o con alguna patología. Su aplicación en el análisis de proteínas proporciona información valiosa sobre su estructura y su interacción con otras moléculas. La espectroscopia Raman se utiliza para estudiar la estructura y conformación de proteínas. Proporciona información sobre las vibraciones moleculares, lo que permite la identificación de estructuras secundarias y cambios conformacionales. La interleucina 6 (IL-6), una proteína clave en el sistema inmunológico, pertenece a la familia de las citoquinas y la producen múltiples tipos de células como los linfocitos T y B , importante en la regulación de la respuesta inflamatoria y la comunicación entre células. La espectroscopia Raman ofrece una valiosa herramienta para el estudio de IL-6 y su anticuerpo monoclonal. Al permitir la monitorización de los niveles de IL-6 en muestras biológicas a lo largo del tiempo, esta técnica proporciona información sobre la respuesta del paciente al tratamiento. Además, la espectroscopia Raman puede utilizarse para estudiar la interacción entre IL-6 y su anticuerpo monoclonal, lo que permite comprender mejor los mecanismos de acción de estos agentes terapéuticos.

Caracterización de extracto etanólico de Oregano

También llamado orenga y mejorana silvestre, el orégano (Origanum Vulgare) es una planta aromática que se usa dentro de la gastronomía y medicina. Pertenece a la familia de las Lamiaceae. Sus hojas ovaladas y de color verde oscuro desprenden un olor intenso. Sus propiedades medicinales (alto contenido en minerales y ácidos) ayudan a disminuir dolores de cabeza, estómago, garganta, articulaciones y muelas. Contribuyen igualmente a prevenir problemas cardíacos, digestivos y de estreñimiento. Asimismo, alivian la tos, asma y resfriados. El objetivo de nuestro trabajo es caracterizar las propiedades organolépticas del extracto del Origanum Vulgare (Oregano), y del mismo extracto con nitrato de plata (AgNO3). Se estudiaran las propiedades antimicrobianas de los extractos con la bacteria Escherichia coli, con y sin el nitrato de plata, buscando sintetizar nanopartículas de plata y como es que estas amplifican los efectos de los extractos.

Efecto de la presión y saturación en la síntesis de nanopartículas por condensación de gas inerte

En esta investigación se buscó simular la síntesis de nanopartículas por condensación de gas inerte (ICG) utilizando Dinámica Molecular, con el propósito de encontrar relaciones en cómo cambian el tamaño de las nanopartículas y el tiempo de condensación en base a condiciones iniciales de trabajo como la presión, la saturación del metal o el flujo del gas inerte; además se monitorearon propiedades como la razón de nucleación y las distintas estructuras cristalinas que se forman en las nanopartículas, se notó una mayor cantidad de átomos en un arreglo FCC y HCP. Se tuvo un énfasis en la condensación de nanopartículas de oro en ambiente de argón, pero el método es fácilmente aplicable a varios metales, por lo que se espera que algunos de los resultados puedan ser generalizados para algunos materiales comunes. Se observó que las curvas de nucleación tomaban la misma forma sin importar la presión inicial, estas ayudan a distinguir la fase de nucleación y de aglomeración, las cuales a su vez describen por completo el proceso de la nucleación. Se utilizaron diversos potenciales para las interacciones interatómicas, el potencial Lennard-Jonnes para las colisiones argón – argón, el potencial Ziegler-Biersack-Littmark para las colisiones oro – argón y el potencial EAM para la interacción oro – oro.

Medición de la estructura hiperfina de los estados de Rydberg 19S, 20S y 21S en el átomo de Rubidio, y diseño de un láser para espectroscopía de los estados 18S y 19S

El enfoque de este proyecto es la medición de la estructura hiperfina en átomos de Rydberg. Estos estados excitados están definidos por tener un número cuántico principal elevado, n, además de que para los casos que nos interesan presentan una separación entre niveles hiperfinos menor al ancho de línea de un láser convencional. Previamente en el Laboratorio de Átomos Fríos se midió la estructura hiperfina de los estados de Rydberg 19S, 20S y 21S en el átomo de Rubidio con infraestructura existente en el laboratorio. Sin embargo para estudiar los estados de Rydberg 18S y 19S en los átomos de 85Rb y 87Rb se requieren longitudes de onda de 1056.68 y 1036.672 nm, lo que conlleva varios retos técnicos, por lo que se requiere el uso de arreglos ópticos que permitan una selección de modo altamente precisa, por lo que en este proyecto se presentará el diseño de un láser de configuración Cat-Eye para modular dichas dos longitudes de onda, que serán útiles en la investigación de los estados de Rydberg mencionados. Agradecimientos al Proyecto de Investigación PAPIIT IN110623.

Efectos del infrarrojo en las células animales

La luz infrarroja, una forma de radiación electromagnética con longitudes de onda superiores a las de la luz visible, ha sido objeto de estudio en diversos campos científicos debido a sus efectos sobre la materia biológica. En esta revisión, se explorarán los mecanismos subyacentes de la interacción de la luz infrarroja con las células, los beneficios terapéuticos potenciales y los riesgos asociados. Al entender estos aspectos, se podrá optimizar el uso del infrarrojo en aplicaciones clínicas y de investigación, maximizando sus ventajas mientras se minimizan los riesgos para la salud.

Estudio del Movimiento y Naturaleza de Polímeros Circulares Mediante Análisis Computacional

Este estudio se centró en analizar el movimiento medio de polímeros, utilizando un enfoque computacional para modelar su dinámica. Se calculó el movimiento promedio de las cadenas poliméricas con diferentes potenciales de interacción. Nuestro objetivo es representar visualmente mediante un mapa de calor los resultados obtenidos. Estos mapas nos proporciona una representación gráfica detallada del movimiento de los polímeros en diferentes condiciones y entornos.