Obtención de Perfiles de dosis de Rayos X utilizando redes neuronales artificiales

Este trabajo introduce un novedoso método computacional para simular y predecir los perfiles de dosis de radiación en un fantoma de agua irradiado con rayos X de 6 y 15 MV, para diferentes profundidades y tamaños de campo utilizando redes neuronales artificiales. El margen de error se encuentra en el requerido por el código de práctica 398 del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). Nuestro método utiliza redes neuronales de aprendizaje profundo como una alternativa al Método de Simulación de Monte Carlo. El método reproduce los perfiles de dosis de radiación publicados en el British Journal of Radiology (DK, B. (1983). Central axis depth dose data for use in radiotherapy. Br J Radiol Suppl, 17, 1-147). Aún más, nuestro método reproduce datos de otras fuentes con un muy aceptable error. Estas simulaciones contribuyen a mejorar las planeaciones de dosis que recibe un paciente sometido a radioterapia, además de que son una herramienta invaluable en el desarrollo de los métodos utilizados para calibrar los instrumentos de medición de radiaciones ionizantes.

Design and Characterization of Eco-Friendly and Cost-Effective Photovoltaic Materials

This joint research project between the University of Texas at El Paso and The Universidad Autónoma de Ciudad Juárez focuses on developing novel, environmentally sustainable, and economically viable materials for photovoltaic cells. Current photovoltaic cells often rely on materials with environmental drawbacks or high production costs due to key constituent materials scarcity; this project studies the use of novel materials, which are abundant in nature and environmentally friendly. Thin films of combinations of carbon graphite, silicon, titanium and, tin and tin sulfide, have been fabricated using a magnetron sputtering as the deposition technique, and the resulting interfaces have been characterized by structural and optical properties.

Análisis de películas delgadas de ZnO al ser irradiadas con iones de hidrógeno de baja energía

Se prepararon películas delgadas de ZnO sobre un sustrato de vidrio (SiO$_2$) mediante la técnica de rocío pirolítico ultrasónico, siendo la temperatura del sustrato de 450°C, y el grosor de la película producida de 116.7 nm. Mediante una fuente iónica de tipo Colutron se irradiaron las películas delgadas usando iones de H$^{+}$ con una energía de 8 keV y utilizando diferentes afluencias. Se estudiaron las propiedades ópticas, morfológicas y estructurales de las muestras, antes y después de la irradiación. La técnica UV-visible se usó para estudiar las propiedades ópticas del material. Se observó la reducción en la brecha energética debido a la irradiación iónica. Esta disminución está relacionada con una mejora en la cristalinidad, así como en las vacancias de oxígeno, que aunados a los intersticios de zinc producen cambios en la matriz cristalina, estrechando la brecha energética. La técnica de difracción de rayos X permitió conocer que las películas de ZnO son policristalinas con una estructura hexagonal tipo wurtzita. Se observó una orientación de crecimiento preferencial a lo largo del eje c, antes y después de la irradiación. La irradiación con iones H$^{+}$ favoreció el crecimiento de los cristales y mejoró la cristalinidad de las películas de ZnO, al igual que lo hacen los tratamientos térmicos con los materiales. Los resultados de la microscopía electrónica de barrido muestran que la irradiación de las películas permite la nucleación y la formación de granos que componen las películas de ZnO. La irradiación también cambia la morfología de los granos, modificando la estructura de las partículas redondeadas a partículas en forma de escamas; alterando además el diámetro promedio de las mismas. Agradecimientos: Se agradece el apoyo técnico de Carlos Magaña y Antonio Morales Espino.

Secciones eficaces de producción de rayos x inducidos por iones pesados

La emisión de rayos X por impacto iónico es un fenómeno que ha sido estudiado durante décadas. Aunque el conocimiento sobre la emisión de líneas K, L y M inducidas por protones ha alcanzado un desarrollo significativo, las mediciones de secciones eficaces de producción de rayos X debidas a iones pesados siguen siendo de gran interés por los diferentes efectos observados y al desarrollo de posibles aplicaciones, por la alta intensidad de las emisiones y el uso simultáneo con otras técnicas. En este trabajo, se presentan las mediciones de las secciones eficaces de producción de rayos X de Rh, Pd, Ag, In y Sn irradiados con iones de $^{12}$C y $^{13}$C producidos por un acelerador tándem de 1 MV en el Laboratorio Nacional de Espectrometría de Masas con Aceleradores (LEMA) del Instituto de Física de la UNAM. Se comparan los resultados con los valores experimentales disponibles en la literatura y con algunos modelos teóricos, incluyendo correcciones asociadas con la captura electrónica, la ionización múltiple y el efecto por átomo unido.

Using cellular automata to model the evolution of nuclear tracks during alkaline etching

In this study, we demonstrate the application of cellular automata to the growth of etched nuclear tracks. At the initial stages of etching, conical tracks are gradually formed, exhibiting a constant etching rate along the particle's trajectory, which is higher than the etching rate in the unaffected regions of the detector. The elements of the cellular automata are based on an image pattern of latent nuclear track input cells. For this simple case, there are 16 rules for updating states, employing the Moore neighborhood and a four-state algorithm.

Propiedades termoluminiscentes de micro - diamante HPHT sometido a rayos X

En el año 1663, Robert Boyle dio a conocer a Register of the Royal Society de Londres, la emisión de luz procedente de un diamante en la oscuridad y descubrió que existe una luminiscencia del diamante cuando éste estaba en contacto con calor en la oscuridad, así dando por inicio el fenómeno de termoluminiscencia (TL). En el presente trabajo se estudia TL en micro - diamantes comerciales de la marca Plasma Chem con un tamaño de grano de 500 µm – 600 µm sometidos a irradiación con rayos x utilizando una corriente de 0.25 mA y voltaje de 20 kV. El rango de dosis empleado fue de 0.25 a 1800 Gy, donde se observa un buen comportamiento lineal (R2 = 0.9955) en la región de 0.25 a 180 Gy, después de 180 Gy se observa una saturación. Con estos resultados preliminares podemos proponer este material en aplicaciones para uso de dosímetro personal en el área de investigación y médica.

Experience in Calibrating the efficiency of a high resolution gamma spectrometer by a semi-empirical numerical method with the commercial software Angle®

ABSTRACT The energy calibration in a high resolution gamma spectrometer allows the identification of gamma emitting radionuclides through their energy lines, while with the efficiency calibration the radiological activity can be calculated in samples with the same geometry with the which efficiency calibration is carried out. The most common method for efficiency calibration is through a traceable standard source produced by a recognized laboratory, with energies distributed from approximately 46 keV to 1836 KeV. Unfortunately, in Mexico there is no national laboratory that produces this type of standard sources, which have to be imported abroad and are relatively expensive. On the other hand, it is desirable obtain sources with different geometries at least every two years because in “multisources” the short half-life radionuclides decay in just over a year to less than 5%, making the corresponding energies no longer useful. The Environmental Radiological Surveillance Laboratory of the Department of Radiological Protection acquired the commercial software Angle®, which allows numerical calibrations to be made from an experimental base calibration by a semi- empirical method. In this work, the results of these calibrations for four different geometries are presented, comparing them with the experimental calibrations. Keywords: Gamma spectrometry, efficiency calibration, semi-emprical method.

Caracterización Cristaloquímica del Mineral Margaritasita-Carnotita de la Región Uranífera de Peña Blanca, Chihuahua, México

La margaritasita es un compuesto mineral descubierto a principios de los años 1980´s en los depósitos mineros de la Sierra Peña Blanca en Chihuahua, México. Es un vanadato de uranilo único de la región con pocos estudios realizados. En este trabajo se presenta una caracterización estructural y microscópica, por medio de técnicas como difracción de rayos X de alta resolución (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM-EDS), microscopía electrónica de transmisión en modo de difracción de electrones de área selecta (SAED) y espectroscopia de absorción de rayos X (XAS). Después de un extenso análisis y modelado de datos, se encontró nueva información sobre el mineral. Su composición de fases es margaritasita-carnotita: margaritasita, vanadato de uranio y cesio [Cs2(UO2 )2(VO4)2·nH2O] prácticamente puro, y una solución sólida de vanadato de uranio, cesio y potasio [(Cs,K)2(UO2)2(VO4)2·nH2O]. La estructura cristalina de ambos componentes presenta el grupo espacial P 1 21/c 1. Sin embargo, cada fase tiene parámetros de red similares, pero apreciablemente diferentes. El mineral tiene una morfología tabular laminar y prismática. Los patrones SAED confirman la estructura cristalina de la margaritasita. Los espectros XAS confirman la composición elemental de Cs, V y U, los estados de oxidación y las distancias interatómicas de esta estructura.

Determinación de la densidad de uranio particulado transportado desde los yacimientos de Peña Blanca hacia la Laguna del Cuervo, Chihuahua, México, mediante espectrometría gamma y tomografía de rayos X

Las minas de uranio de mayor importancia en México se encuentran en el estado Chihuahua. El yacimiento más importante es el de Peña Blanca, ubicado al noroeste de la capital, que fue explorado en los años 1980s. Después del cierre de actividades, los proyectos mineros quedaron expuestos a la intemperie. Para caracterizar el arrastre de uranio particulado hacia la Laguna del Cuervo, se recolectaron 8 muestras de sedimento en los arroyos principales, con influencia de los yacimientos uraníferos. Se separaron en las fracciones arena gruesa, arena fina, limo y limo fino + arcilla mediante mallado vibratorio (tamices de tamaño de poro tamices con tamaño de poro de 0.279 mm y 0.149 mm se utilizó una lámpara ultravioleta para observar las partículas fluorescentes, asociadas a la presencia de uranio. Se realizó una tomografía computarizada de rayos X de alta resolución en este material, en la cual se identificó el contaste de densidad para algunas fases presentes en la muestra APB-11 y se cuantificaron las partículas por unidad de masa. La concentración de partículas uraníferas en la fracción de arena fina de las 8 muestras se estimó a partir de la concentración de actividades de las cadenas del U-238, Th-232 y K-40 de los isótopos de las series del uranio por espectrometría gamma con un detector de NaI(Tl).

Evaluación de adsorción de uranio en agua por el sedimento (arcilla-limo) procedente de Sierra Peña Blanca, Chihuahua

El uranio naturalmente emite radiación en niveles bajos, por lo que no representa riesgo alguno. Sin embargo, por su toxicidad química si ingresa al organismo puede afectar al sistema renal y hepático. En el estado de Chihuahua la Sierra Peña Blanca contiene el 60% de las reservas de uranio del país. Esta zona ha sido de especial interés en cuestión ambiental, debido a la cercanía de las zonas pobladas y las áreas destinadas a la ganadería y agricultura. El presente trabajo evaluó la isoterma de adsorción del sedimento (limo-arcilla) de la llanura aluvial de Peña Blanca, mediante la retención del uranio disuelto en agua. Los sedimentos fueron caracterizados antes y después de los experimentos de adsorción de uranio, utilizando microscopia electrónica de barrido (MEB), EDS, espectrometría de emisión atómica con plasma inductivamente acoplado (ICP-OES), FTIR y difracción de rayos X (DRX). La concentración de uranio fue determinada por la técnica de Espectrometría Alfa por centelleo líquido (detector Triathler Hidex 425-034). La información fue evaluada por medio de dos modelos de isotermas de adsorción (Langmuir y Freundlich), mediante los cuales fue calculada la capacidad de adsorción máxima de uranio por gramo de sedimento. El limo y la arcilla del sedimento presentan composición elemental similar. Sin embargo, tienen fases mineralógicas distintas y en diferente proporción. La arcilla representa cerca del 2% en peso del total del sedimento, siendo la fracción con la mayor capacidad de adsorber uranio alcanzando un 95% de eficiencia de remoción, para una concentración inicial de 120 ppm [U] y pH = 7. El experimento de adsorción con pH = 5 se ajustó al modelo de Langmuir con R2 = 0.939, y se calculó una capacidad máxima de adsorción de 44.84 mg U/gsedimento. El mecanismo de adsorción está asociado principalmente a los grupos funcionales de las arcillas presentes en el sedimento.

Germinación y absorción de plantas del desierto de Chihuahua en suelo enriquecido con uranio

Al noroeste de la ciudad de Chihuahua, México se ubica uno de los depósitos uraníferos más importantes del país, llamado Peña Blanca, en donde destacan importantes yacimientos como “El Nopal” y “Las Margaritas”. El mineral de U de esta zona fue explorado en los 80’s por la empresa URAMEX. Al cierre de las actividades, el mineral se confinó en pilas rocosas expuestas a la meteorización. El U puede ser absorbido por las plantas que crecen en el suelo de la zona, por lo que es importante analizar la concentración de actividad de este, ya que posteriormente podría entrar en la cadena trófica. Por medio de Espectrometría de Centelleo Líquido (ECL) se analizaron diversas especies vegetales, obtenidas del área donde se encuentra el material confinado, obteniendo concentraciones de actividad de hasta 0.4 y 0.5 Bq g-1 en la Oligomeris linearis y Vigueria stenoloba respectivamente. Ambas especies son desérticas y anuales. Paralelamente se logró estudiar el potencial de germinación en semillas que corresponden a plantas desérticas características de la zona de Peña Blanca. Se plantaron en suelo extraído de la zona 5 especies, que fueron alimentadas con soluciones de nitrato de uranilo UO2(NO3)2 (0, 300, 600 y 1200 ppm de U) bajo condiciones controladas de luz, humedad y temperatura, con el fin de evaluar su capacidad de tolerancia. Se obtuvo que solo las especies Cassia Wislizeni y Dalea Bicolor germinaron exitosamente, mostrando una mayor tolerancia en comparación a las otras especies, por lo cual éstas pueden crecer en suelo con altos contenidos de U.

Investigación con luz sincrotrón de las fuentes de radiactividad ambiental en el desierto de Chihuahua: distrito uranífero Peña Blanca

En Chihuahua una fuente importante de radiactividad ambiental es la Sierra Peña Blanca, en el centro del estado, donde están alrededor del 60 % de las reservas uraníferas en México. El U(IV) forma UO2 y compuestos poco solubles. El U(VI) forma el ion soluble (UO2)+2. Los isótopos 232Th y 238,235U son los padres de las series radiactivas naturales. La radiactividad más peligrosa a la salud es de los isótopos alfa-activos Ra, Rn, Po y Bi de estas series. El U causa daño renal, y depende de su forma química y física, la ruta de incorporación y la concentración. El uranio de Peña Blanca fue explorado por URAMEX en la década de los 80. Al cierre de operaciones, cientos de toneladas del mineral extraído sin procesar se confinaron en apilamientos rocosos, expuestos a la meteorización y, por tanto, el uranio se transporta de la sierra a la Laguna del Cuervo. Para evaluar los efectos en el ambiente se estudiaron el mineral expuesto y el transporte de uranio en el agua y los sedimentos recientes. Se determinaron las concentraciones de actividad de los isótopos del U de las fracciones granulométricas de los sedimentos de los arroyos y en la laguna. Se estableció la localización real del U en las rocas y los sedimentos, con microscopía óptica y electrónica, y tomografía de rayos X. La morfología, las fases cristalinas y la especiación química en sedimentos, así como de los minerales, se determinaron con técnicas de rayos X convencionales y de luz sincrotrón. Se observaron las diferencias del transporte y la adsorción del U en las aguas del desierto por modelado experimental con reactores de flujo, mediante las relaciones de actividad agua/sedimentos. Se realizó un modelado de química computacional. Se comprobó mediante espectrometría de centelleo líquido que las plantas del desierto en los apilamientos absorben uranio. Con todo ello se pudo estimar el alcance del uranio en el desierto y evaluar el impacto ambiental de la explotación del uranio en el Desierto de Chihuahua.

Respuesta luminiscente de la sal comercial expuesta a diferentes campos de radiación

La luminiscencia fotoestimulada (PPSL) es una técnica analítica de gran relevancia en el campo de la dosimetría y en la seguridad alimentaria, la importancia radica en la capacidad para detectar irradiación proporcionando información de la evaluación de tratamientos de radiación en alimentos y materiales. Por ello, se realizaron mediciones utilizando la técnica de PPSL en muestras de sal inorgánica irradiadas con diferentes tipos de radiación, con el objetivo de estudiar el comportamiento de la sal expuesta a irradiación aplicando diferentes dosis. Durante el análisis, se estimuló cada muestra con luz en el rango de infrarrojo cercano y se midió la luz visible emitida como resultado de la liberación de electrones atrapados los defectos en la estructura de la sal inducidos por la radiación. Los resultados muestran que la sal expuesta a radiación gamma tiene una respuesta luminiscente muy intensa, reflejando la capacidad de penetración profunda generando estos defectos en la estructura de la sal, en cuanto a la radiación beta es menos intensa de igual manera depende y correspondiente a su capacidad de penetración. De esta manera es notorio que la técnica es muy útil no solo para la detección de irradiación en alimentos, sino también para la aplicación en dosimetría y control de calidad en industrias que manejan materiales irradiados, siendo una técnica no destructiva.

Radiólisis de mezclas sólidas de arcillas-fármacos: relevancia en las ciencias ambientales

El término de contaminante emergente (CE) es usado para referirse a compuestos de diferente origen y naturaleza química que son percibidos como amenaza real o potencial, tanto para la salud humana como para el medio ambiente y que han pasado desapercibidos (Khan et al., 2022). Los CEs son sustancias (i.e. fármacos) que pueden persistir indefinidamente en el medio ambiente, aún en bajas concentraciones (ng L-1). Existen diferentes procesos fisicoquímicos que pueden contribuir con la remoción de estos CE´s, por ejemplo: (1) procesos de superficie (adsorción-desorción), haciendo uso de adsorbentes (i.e. arcillas); y (2) procesos de oxidación avanzada: oxidación provocada con el uso de compuestos químicos (i.e. peróxido de hidrógeno y hierro), radiólisis (radiación gamma), etc. Estos procesos provocan la degradación de los CEs. Por ello, en este estudio se discuten los primeros resultados obtenidos después de llevar acabo procesos de radiólisis gamma (Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM) de mezclas sólidas de arcillas y fármacos. Las técnicas análiticas que nos permitieron obtener los resultados fueron espectroscópicas y cromatográficas. Agradecimientos A los proyecto PAPIIT IN114122, IA101324 y IA201924 por el financiamiento de este trabajo. Al apoyo de C. Camargo-Raya, B. Leal-Acevedo, J. Gutiérrez-Romero, M. en C. María José Rodríguez Albarrán, E. Palacios-Boneta, M. Cruz-Villafañe y J. Rangel-Gutiérrez. Referencias Khan, S., Naushad, M., Lima, E.C., Zhang, S., Shaheen, S.M., Rinklebe, J., 2021. Global soil pollution by toxic elements: Current status and future perspectives on the risk assessment and remediation strategies – A review. J. Hazard. Mater. 417, 126039. https://doi.org/10.1016/J.JHAZMAT.2021.126039

Radiólisis gamma de uracilo a bajas temperaturas: Un experimento simulando las condiciones del Medio Interestelar

Se ha propuesto que los ácidos nucleicos pudieron ser de los primeros sistemas autorreplicables, por ello, estudiar la síntesis y estabilidad de las moléculas orgánicas que los componen, por ejemplo, las bases nitrogenadas es un aspecto con alta relevancia en temas de química prebiótica y astrobiología. J. Oró en 1961 propuso que este tipo de materia orgánica pudo haber sido acarreada a la Tierra primigenia por cuerpos extraterrestres como cometas y asteroides, la detección de uracilo en el asteroide Ryugu por JAXA (Japanese Aerospace Exploration Agency), refuerza enormemente esta hipótesis. Por ello, el estudiar a las bases nitrogenadas ante condiciones extremas de baja temperatura y radiación cósmica, simulando las condiciones presentes en cometas y asteroides, puede contribuir a comprender algunos de los mecanismos fisicoquímicos que pudieron favorecer la estabilidad y preservación de materia orgánica en estos cuerpos celestes. El objetivo de este trabajo es estudiar la estabilidad del uracilo a 77 K expuesto a radiación gamma con presencia y ausencia de hielos de agua, simulando de manera muy simple un asteroide. El análisis químico cuantitativo se desarrolló por espectrofotometría UV-vis y cromatografía HPLC-UV. Los primeros resultados indican que el uracilo a 77 K es relativamente estable ante campos de radiación gamma, lo que apoya la hipótesis que materia orgánica de origen extraterrestre pudo haber contribuido a la evolución química de la Tierra. Agradecimientos a los proyectos PAPIIT: IN114122, IA201924 y IA101324 por el financiamiento de este trabajo. Al apoyo de C. Camargo-Raya, B. Leal-Acevedo, J. Gutiérrez-Romero, M. en C. María José Rodríguez Albarrán, E. Palacios-Boneta, M. Cruz-Villafañe y J. Rangel-Gutiérrez. Referencias. Joyce GF 1989. RNA evolution and the origins of life. Nature 338: 217–224 Oró, J. (1961). Comets and the Formation of Biochemical Compounds on the Primitive Earth. Nature, 190, 389.

Galton y partículas elementales: Experimento Virtual en salón de clases

El tablero de Galton es un arreglo de puntos según un patrón triangular (ref.1) casi siempre semejando el triángulo de Pascal, en cada punto donde irían los números "Pascalianos" se tienen obstáculos cilíndricos con diámetro menor al de objetos esféricos que se dejarán avanzar desde la parte alta del arreglo estando éste en posición vertical. En un salón de clases se puede simular ese tablero pidiendo al grupo de -digamos- 40 estudiantes que escriban una lista de 20 números de 10 dígitos simulando números de teléfono. A continuación se le pide a todo el grupo que de la columna de "pares" se vea cuántas veces apareció el 0, el 1 etc, hasta 10 lo mismo con cada una de las columnas como la "#4". Las x representan las columnas en que irán cayendo las esferas (800) que se distribuirán según las leyes de la probabilidad como se ve en los tableros de Galton. En este trabajo se discutirán distribuciones con probabilidades distintas de 1/2 en los experimentos con los estudiantes y de paso simulando experimentos en partículas elementales.

Determinación de uranio en suelo y especies vegetales en arroyo el Seco, Sierra Victorino, Chihuahua

En el estado de Chihuahua, se encuentran depósitos importantes de Uranio como Sierra Peña Blanca, Sierra de Gómez, Placer de Guadalupe y San Marcos, este último contiene minerales de uranilo, principalmente uranofano, becquerelita y uraninita. El ejido Punta de agua se ubica a 13 km al norte de San Marcos, donde se han reportado concentraciones de 11.1 Bq/kg en hojas de vegetales, mientras que la referencia por parte de la UNSCEAR es de 0.02 Bq/kg. Peña Blanca se ubica a 33 Km al este del ejido, donde también se han reportado valores por encima de la referencia, cabe mencionar, que el ejido recibe afluentes provenientes de la Sierra Victorino, la cual debido a una intensa alteración argílica obtuvo condiciones favorables para el depósito del mineral de uranio. El presente estudio se centra en suelo y plantas del arroyo El Seco, ya que este es el medio que comunica a la Sierra Victorino con el ejido Punta de agua, además de desembocar en el Rio Sacramento, siendo este último uno de los ríos más importantes de Chihuahua. Muestras de suelo que fueron analizadas mediante espectrometría Gamma, arrojaron un espectro característico donde se comprueba la presencia de los isótopos de Th-234, U-235, Pb-214, Bi-214, entre otros. Además de utilizar Espectrometría de Centelleo líquido para obtener la concentración de actividad por uranio total.

Estudio de la exposición del ácido pirúvico a la radiación ionizante y su implicación en ambientes prebióticos

El ácido pirúvico es una molécula de gran importancia para la vida en la Tierra, ya que interviene en diferentes procesos metabólicos. Contiene un ácido carboxílico que son considerados trazadores moleculares de la astroquímica del medio interestelar y bio-marcadores e intermediarios entre los aminoácidos y las proteínas. Por su importancia, pudo estar presente en las primeras formas de vida en la Tierra. Se cree que el ambiente de planetas rocosos jugo un papel importante en la formación de bio-moléculas, por lo que estudiar su rol en ambientes primitivos podrían evidenciar posibles rutas de síntesis de compuestos importantes para la vida. La radiación ionizante es una de las posibles fuentes de energía para la activación de reacciones químicas en ambientes primitivos, puede iniciar la formación de nuevos compuestos, pero también puede descomponer otros. En este trabajo evaluamos la estabilidad del ácido pirúvico frente a la radiación ionizante, simulando los ambientes prebióticos de la Tierra. La simulación se realizó exponiendo disoluciones acuosas de ácido pirúvico a una fuente de 60Co, identificando los productos descomposición, así como la cuantificación del ácido pirúvico remanente de la radiación, utilizando técnicas analíticas como los son HPLC-UV y CG-EM. Los resultados obtenidos ayudaran a entender la relevancia del ácido pirúvico en reacciones de química prebiótica; así como, su estabilidad en ambientes primitivos. Agradecimientos. a CONAHCyT (833825), por la beca otorgada y al Posgrado en Ciencias Nucleares, UAZ. Proyecto PAPIIT IN114122 y IA201924 por el financiamiento de este trabajo. Al apoyo de C. Camargo-Raya, B. Leal-Acevedo, J. Gutiérrez-Romero, M. en C. María José Rodríguez Albarrán, E. Palacios-Boneta, M. Cruz-Villafañe y J. Rangel-Gutiérrez.

Reacciones químicas en disolución acuosa inducidas por radiación ionizante: una perspectiva numérica

La irradiación de disoluciones acuosas es una actividad común en la física y química de radiaciones. Uno de los dosímetros más empleados es el llamado dosímetro de Fricke, que consiste en una disolución de sales de hierro en un medio ácido. A medida que se expone a la radiación ionizante el Fe2+ se oxida a Fe3+, y la formación de este producto es seguido por espectrofotometría UV-Vis. El mecanismo de reacción es conocido, así como sus constantes de velocidad de reacción. Basados en lo anterior, generamos un modelo numérico que reproduce el comportamiento de las concentraciones molares de las moléculas involucradas en el sistema. El planteamiento numérico resulta en un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias (EDOs) acopladas y fuertemente rígidas (conocidas también cómo stiff problems), que utiliza la cinética de reacción y un término que simula la fuente de energía externa, el cual genera continuamente radicales libres y moléculas producidas por la irradiación del agua (OH•,e_aq^- ,H•,O_2,H_2 O_2). En este trabajo nos enfocamos en diversos métodos de solución de este sistema con Python 3.7.9, en su estabilidad los cambios de las condiciones iniciales y su programación. Tener diferentes métodos numéricos para la solución de problemas rígidos ayudan a darle soporte a las soluciones calculadas. La aproximación al comportamiento de las moléculas en disolución acuosa bajo campos de alta radiación desde la cinética de reacción es una forma de simplificada de abordar el problema para la cual se están obteniendo buenos resultados. Este tipo de modelos pueden ser aplicados a otras ramas de la ciencia y la tecnología, cómo la química prebiótica, la astroquímica, la dosimetría, la síntesis orgánica, entre otras. Agradecimientos. CONAHCyT (CVU 929149) por la beca otorgada . Posgrado en Ciencias de la Tierra – UNAM. A los proyectos PAPIIT IN11412 , IA101324 y a la Dra. Guadalupe Cordero y Al apoyo de C. Camargo-Raya, B. Leal-Acevedo, J. Gutiérrez-Romero, M. en

Irradiación del sistema Ácido orótico-Saponita bajo ambientes primigenios

Se define “evolución química” como los procesos y condiciones abióticas en las cuales se dio la formación de biomoléculas, a partir de moléculas orgánicas sencillas. Estos procesos y condiciones incluyen la presencia de minerales, que pueden actuar como superficies catalizadoras de reacciones orgánicas, y fuentes energéticas, como lo radiación ionizante, considerada como iniciadora de estos procesos. El ácido orótico (C5H4N2O4), una nucleobase de pirimidina, se considera como precursor de bases nitrogenadas de importancia biológica. Por lo tanto, su estudio dentro de esta área es de vital importancia. En el presente trabajo se irradiaron disoluciones de ácido orótico, en suspensión con una arcilla (saponita) y sin presencia de esta, utilizando la radiación gamma a diferentes dosis de irradiación. Los resultados preliminares muestran que, en presencia de arcilla, el ácido orótico remanente en disolución es aproximadamente 40%. Al irradiar sin arcilla, el ácido orótico remante es de 10%. Esto demuestra que la saponita podría proteger a la molécula frente a la radiación ionizante, favoreciendo la acumulación de esta molécula en un sistema prebiótico. Agradecimientos : Proyecto PAPIIT IN114122 y IA101324 por el financiamiento de este trabajo. Al apoyo de C. Camargo-Raya, B. Leal-Acevedo, J. Gutiérrez-Romero, M. en C. María José Rodríguez Albarrán, E. Palacios-Boneta, M. Cruz-Villafañe y J. Rangel-Gutiérrez.

Stochastic method for describing radiation interacting with a nonhomogeneous participating medium

This contribution describes a novel stochastic numerical method for solving the radiation transfer equation. Given the novelty of the method, we tested and compared it with a traditional Monte Carlo Radiative Transfer method (MCRT) to demonstrate its merits. The benchmark selected consists of a cubic enclosure containing a nonhomogeneous participating medium. Radiation enters through a window centered on one face of the cavity, considering a (1) collimated beam and a (2) diffusive beam. A parametric study involves different particle loadings, distributions, and albedo values. Compared to MCRT, using a transient radiation transport equation opens up the possibility of computing significantly shorter random walks. The random walks consist of a short propagation with the possibility of experiencing a single scattering event. Additionally, given that the stochastic process is linear, embedding the random walks in a Markov matrix allows for the swift attainment of a steady-state solution. As a consequence, the proposed method significantly reduces the CPU computational requirements. The physical interpretation of the method is that photon trajectories are divided into small time intervals, recreating a final trajectory by the subsequent application of the Markov matrix. The validity of our solution method is confirmed by comparing our results with benchmark solutions from the literature. We evaluate radiation absorption fields, obtaining excellent agreement with the benchmark data. Our interest in uneven particle distributions stems from potential applications in solar reactors, highlighting the practical implications of our modeling approach.

Evaluación del comportamiento de detectores delgados ante su interacción con un blanco en chorro supersónico

En funcionamiento desde 2015, el sistema SUGAR (SUpersonic GAs jet-taRget) es un dispositivo desarrollado en IF-UNAM, Ciudad de México [1],[2]. Sin embargo, para realizar el acoplamiento de SUGAR con el detector europeo para experimentos de espectroscopía gamma, AGATA (Advanced Gamma Tracking Array) en Legnaro, Italia, como parte del Proyecto SUGAR@LNL, es esencial ejecutar una simulación de flujo así como una evaluación del comportamiento de los detectores a utilizar. Por esta razón, en este trabajo presentamos los resultados preliminares sobre simulaciones de flujo dentro de la cámara de SUGAR. así como los resultados obtenidos del análisis de tres tipos diferentes de detectores delgados de silicio: Passivated Planar Implanted Silicon (PIPS grueso de 500 μm se utiliza como detector E en un telescopio), un Surface Barrier Detector (uno muy delgado alrededor de 12 μm, usado como detector ΔE ​​en un telescopio) y un Double-Sided Silicon Strip Detector (DSSSD) de 60 μm. Éstos detectores fueron probados durante varias horas dentro del ambiente del jet, controlando el comportamiento del detector, mediante el uso de fuentes radiactivas y sus datos espectroscópicos. Los resultados mostrados aquí determinarán el tipo de detectores y conjunto de detección de partículas de carga que se utilizarán en Laboratorio de Legnaro, durante la campaña que se prevé realizar allí en un futuro próximo, como parte del programa de investigación de colaboración SUGAR@LNL. Esta investigación está parcialmente financiada por los Proyectos: DGAPA-UNAM IG101423 y CONACyT 314857. [1] Favela, J., et. al Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams 18, 12350 [2] Favela, J. Tesis de doctorado, Instituto de Física UNAM. (2016)