Pláticas Invitadas

Conferencia magistral

David J. Gross

Premio Nobel de Física 2004

Información biográfica

The frontiers of fundamental physics
Jueves 7 de octubre de 11:00 a 13:00 horas en sala principal (streaming)

Dra. Paulina Amador Valenzuela

Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares
El lado exótico de los núcleos radioactivos

Dr. José María Baldasano Recio

Universidad Politécnica de Cataluña
Impactos en la emisión de CO2 y en la calidad del aire a causa del confinamiento por el COVID-19

Dr. Dag Hanstorp

Gothenburg University, Sweden
Negative Ions – Fragile Quantum Systems

Dr. Héctor Hugo García Compeán

Centro de Investigaciones y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional
La teoría de cuerdas como una teoría de la gravedad cuántica

Dr. Hernan Larralde Ridaura

Instituto de Ciencias Fisicas, Universidad Nacional Autónoma de México
Ires y venires de las caminatas aleatorias persistentes

Dr. Franck Pereira dos Santos

LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS
Atom interferometry gravity sensors

Dr. Michael Stevens

Smithsonian Astrophysical Observatory, E.U.A.
Parker Solar Probe: our first visit to the Sun’s corona

Dr. Ioannis Sechopoulos

Radboud University Medical Center, The Netherlands
El futuro de la imagen mamaria con rayos x: más y mejor información

Dr. Gustavo Medina Tanco

Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México
Contribuciones mexicanas a la astrofísica de Rayos Cósmicos de órbitas bajas

Dr. Enrico Ramírez Ruíz

University of California, Santa Cruz
Cosmic alchemy in the era of gravitational wave astronomy

Dra. Esra Barlas Yucel

University of Illinois at Urbana Champaign (UIUC)
First Results from the Fermilab Muon g-2 Experiment

Dra. Olivia A. Graeve

Department of Mechanical and Aerospace Eng., University of California
Nanomateriales en Ambientes Extremos: Diseño y Aplicaciones Extraterrestres

Dr. Luc Piraux

Université catholique de Louvain
3D nanowire networks for flexible thermoelectric materials and devices

Dr. Stefan A Maier

Chair in Hybrid Nanosystems, Nanoinstitute Munich, Faculty of Physics
Nanoantennas and metamaterials for light harvesting, energy conversion and imaging

Dr. Josip Slisko

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Evaluar la autenticidad de los problemas de física: Una manera posible de promover el pensamiento crítico de los estudiantes

ENLACES DE INTERÉS

USEFUL LINKS

El lado exótico de los núcleos radioactivos


En el área de la física nuclear con aceleradores, es bien conocido que llevar a cabo experimentos con haces radioactivos puede ser una tarea compleja. A pesar de esta complejidad y después de tres décadas, el estudio experimental y teórico de sistemas que involucran haces radioactivos sigue siendo de gran interés. Este interés surge principalmente porque a través de estos estudios es posible continuar enriqueciendo los conocimientos que se tienen acerca de la estructura de la materia y sobre cómo ha evolucionado en el Universo. En esta plática se explicarán las propiedades que algunos núcleos ligeros inestables tienen para que sean denominados núcleos exóticos. Adicionalmente, se presentarán resultados de experimentos de reacciones nucleares usando el núcleo exótico con halo protónico B, así como resultados preliminares de experimentos con haces estables débilmente ligados que se espera ayuden a complementar lo que hasta la fecha se conoce de este núcleo exótico en particular.

Impactos en la emisión de CO2 y en la calidad del aire a causa del confinamiento por el COVID-19


En esta ponencia se discutirán los efectos que ha tenido el confinamiento forzado por el COVID-19 en la calidad del aire en los grandes centros urbanos. En particular, se hará énfasis en las emisiones de CO2.

Negative Ions - Fragile Quantum Systems

Negative ions, which are formed when an electron is attached to a neutral system, are unique quantum systems. The lack of a long-range Coulomb force causes the inter-electronic interaction to become relatively more important. As a consequence, the independent particle model, that adequately describes atomic structure under normal conditions, breaks down. Experimental studies of negative ions can therefore serve to probe the electron correlation and hence be used to test theoretical models that go beyond the independent particle approximation [1]. I will, in this presentation, give an overview of experimental methods to study negative ions and present recent experimental highlights. This will include work using linear accelerators [2], storage rings[3] and the radioactive beam facility ISOLDE facility atCERN [4]. The common denominator in the work is that the negative ions are studies using the photo-detachment process, where one or more electrons are removed due to the absorption of a photon. The light sources used in the experiments are high resolution tunable nanosecond laser, high intensity femtosecond lasers as well as synchrotron radiators. The experimental results will be compared with recent advanced many-body calculations. I will also present examples of applications of negative ions, which will include a discussion of their importance in astrophysics, for heating of fusion plasmas and in the field of accelerator mass spectrometry. [1] D. J. Pegg, Reports on Progress in Physics 67, 857, (2004). [2] M. Eklund et al., Phys. Rev. A 102, 023114 (2020). [3] E. Bäckström et al., Phys. Rev. Letters 114, 143003 (2015). [4] D. Leimbach et al., Nature Communications, 11, 3824 (2020). This work is supported by the Swedish Research Council.

La teoría de cuerdas como una teoría de la gravedad cuántica

En esta plática vamos a dar una revisión de la teoría de cuerdas enfatizando los aspectos cuánticos de la gravedad. Esta revisión cuenta con dos partes (a) La parte perturbativa y la (b) La parte no-perturbativa (AdS/CFT). Después de esto vamos a dar algunos ejemplos en donde la teoría de cuerdas podría ayudar a describir y a explicar algunos aspectos del universo temprano y en hoyos negros donde la mecánica cuántica juega un papel primordial. Finalmente describiremos brevemente el estatus actual de la teoría de cuerdas en relación a este tópico.

Ires y venires de las caminatas aleatorias persistentes

Las caminatas aleatorias persistentes son generalizaciones de las caminatas aleatorias simples en donde la dirección de cada paso depende de la dirección de uno o más pasos previos. Esta modificación introduce efectos de memoria en el proceso y da lugar a trayectorias con características muy particulares dependiendo de los detalles de la caminata. Estos procesos sirven como modelos para describir el movimiento de animales -donde el eje cabeza-cola define una dirección preferencial de movimiento–, partículas activas, efectos de inercia en partículas brownianas, espermatozoides y otros micro nadadores, entre muchos otros ejemplos. En esta plática presentaré la descripción y algunas las peculiaridades inesperadas de distintos tipos de caminatas aleatorias persistentes en una, dos y tres dimensiones.

Atom interferometry gravity sensors


The measurement of gravity, gravimetry, allows for static and dynamical studies of mass distributions, from local to global scales. Its applications cover many disciplinary fields, such as geophysics, natural resources exploration, hydrology, geodesy, inertial navigation, fundamental physics and fundamental metrology. Gravity measurements are performed with different kinds of relative and absolute sensors, which measure the gravity acceleration g and its variations, or its gradients. Among them, quantum gravity sensors, based on cold atom interferometry techniques, reach excellent sensitivities and accuracies, and outperform in many respects current state of the art commercially available technologies. In my talk, I will review state of the art quantum gravity sensors, and discuss their limits in performances, both in terms of stability and accuracy. I will discuss methods currently explored to overcome these limits, such as based on the use of ultracold atom sources and large momentum

Parker Solar Probe: our first visit to the Sun's corona


Parker Solar Probe, which launched in August 2018, is a mission to reach and ultimately penetrate the outermost part of the sun’s corona. From that vantage point, it will make first-ever measurements of the partially closed solar atmosphere– the plasma environment that the Sun holds in a forest of magnetic loops braiding its surface. The primary goal for the mission is to address the so-called “coronal heating problem,” the longstanding question of what processes operate in that environment to accelerate the solar wind and to heat the corona to a temperature millions of Kelvin greater than that of the surface. By the fall of 2021 Parker Solar Probe will have executed nine orbits of the Sun and approached to within 16 solar radii of the surface. Though still far from the ultimate goal of 9 solar radii, this distance is by far the closest yet achieved and it is commensurate with the largest remotely-observed coronal loops. In this presentation, I will give an introduction to the Parker Solar Probe mission, its instrumentation, and its scientific goals. Ι will then discuss the latest observations from the mission and how they are already changing our view of the Sun, the solar wind, and space weather.

El futuro de la imagen mamaria con rayos x: más y mejor información

 

La introducción de detectores digitales en la mamografía, acompañado de avances en la capacidad de computación y en algoritmos de reconstrucción y procesamiento de imágenes han resultado en nuevas modalidades avanzadas, como la tomosíntesis y la tomografía dedicada de mama. En la ultima década se ha trabajado intensamente en varios avances en adquisición de las imágenes y en algoritmos para crear imágenes cuantitativas y dinámicas en estas nuevas modalidades. En esta presentación veremos los avances tecnológicos y en los algoritmos de reconstrucción, procesamiento y análisis de imágenes que prometen mejorar los resultados obtenidos con imágenes de rayos x de la mama. También veremos como anhelamos ampliar la influencia de los rayos x en la clínica mamaria, generando nueva tecnología que resulte en imágenes cuantitativas, funcionales, y, finalmente pasando de la imagen 2D a las 3D y a la 4D.

Contribuciones mexicanas a la astrofísica de Rayos Cósmicos de órbitas bajas

 

A pesar de sus altas energías, los rayos cósmicos (RC) no consiguen atravesar la atmósfera terrestre, teniendo su primera interacción a alturas que rondan los 20 km. Con pocas excepciones, detectores superficiales solo realizan observaciones indirectas a través de las cascadas de partículas secundarias generadas en la atmósfera, que se utilizan para inferir los parámetros cinemáticos e identidad del RC primario. A bajas energías, el flujo es suficientemente alto como para que un detector relativamente pequeño, que pueda ser instalado en las dimensiones restrictas de un satélite, tenga una sección transversal viable, y medidas detalladas pueden realizarse desde órbita. No obstante, el flujo cae en cerca de un factor mil por cada década de energía, limitando el uso de un detector espacial tradicional, y se recurre primero a globos estratosféricos y después a arreglos progresivamente grandes de detectores en superficie. Por otra parte, a ultra altas energías, decenas de EeV, la emisividad de fluorescencia en Nitrógeno atmosférico y/o Cerenkov en aire, notadamente en el caso del decaimiento del Tau de neutrinos rasantes, permite usar nuevos detectores ópticos desde el espacio, incrementando el área efectiva de los mismo a centenas de millares o millones de km2. En esta charla presentaremos las contribuciones realizadas en el Laboratorio de Instrumentación Espacial, LINX, del ICN-UNAM, a los esfuerzos internacionales por desarrollar estas nuevas técnicas en la frontera de energía.

Cosmic alchemy in the era of gravitational wave astronomy

 

The source of about half of the heaviest elements in the Universe has been a mystery for a long time. Although the general picture of element formation is well understood, many questions about the astrophysical details remain to be answered. Here I focus on recent advances in our understanding of the origin of the heaviest and rarest elements in the Universe.

First Results from the Fermilab Muon g-2 Experiment

 

The anomalous magnetic moment of muon was used as an indication of physics beyond Standard Model in the light of the Brookhaven E821 experiment more than 20 years ago. Brookhaven showed that discrepancy between experiment and the theory was around 3.7σ. Two decades later, Fermilab Muon g-2 experiment continued this search and finally resolved this long-term puzzle by performing a four times more precise measurement (140 ppb) than the E821 collaboration at Brookhaven. First Fermilab result, which contains only first year of running (Run-1), showed 3.3σ greater value than the Standard Model prediction and is in excellent agreement with the Brookhaven measurement. Combining both measurements showed us a 4.2 σ discrepancy and we expect to increase the precision after we analyze the rest of the data in the next few years. This talk will be focusing on how the Fermilab muon g-2 experiment was conducted and how the anomalous magnetic moment of muon was calculated.

Nanomateriales en Ambientes Extremos: Diseño y Aplicaciones Extraterrestres

 

La visión de vivir en Marte o la Luna ha sido un concepto de ciencia ficción desde el siglo XIX. La justificación en muchos casos es que necesitamos buscar una nueva localización para la humanidad en caso de que la vida en el planeta Tierra se convierta en insostenible, por situaciones tales como el cambio climático. Visitar esas orbes extraterrestres también pudiera darse con el objetivo de explotar recursos naturales tales como metales y agua. Sin embargo, para que este sueño de ciencia ficción se convierta en realidad ¿como se podría vivir en esos lugares? Las condiciones actuales hacen de Marte un lugar extremadamente complicado para sostener vida. En principio, necesitamos descubrir y diseñar materiales que sobrevivan ambientes extremos. En esta plática, se presentará una visión de conjunto y recientes actividades de investigación en el área de diseño de nanomateriales, incluyendo carburos y boruros para aplicaciones de extremos de temperatura, impacto y radiación. Se presentará en particular estudios sobre carburos y hexaboruros de alta entropía.

3D nanowire networks for flexible thermoelectric materials and devices

 

Three-dimensional (3D) networks made of interconnected nanowires are unique macroscopic nano-architectures that have raised increasing interest over the last decade [1–3]. Their robust and self-standing structure with a high degree of nanowire interconnectivity and high surface over volume ratio makes them attractive nano-device components for a large range of applications. For instance, they have potentials in energy harvesting and storage systems [4-5], magnetic and spintronic devices [6–8], and thermoelectric and spin caloritronic devices [9-12]. Direct electrodeposition into polymer template films containing networks of crossed nanochannels has proved to be a suitable technique to grow a wide variety of 3D NW networks with controllable morphologies, geometrical parameters, and sizes. This electrochemical synthesis method allows the fabrication of crossed nanowires consisting of both homogeneous ferromagnetic metals and multilayer stack with successive layers of ferromagnetic and non-magnetic metals, with controlled morphology and material composition. The multilayered nanowire networks exhibit extremely high, magnetically modulated thermoelectric power factors. Our results open an exciting and a promising pathway for the next generation of flexible and lightweight thermoelectric devices exploiting the spin degree of freedom and the realization of magnetic thermal switch for heat management. They can also be used in applications for devices with low energy requirements where the heat input is essentially free, as in the case of waste heat.

Nanoantennas and metamaterials for light harvesting, energy conversion and imaging

 

Metallic and dielectric nanostructures provide distinct and unique means for shaping the electromagnetic near field, and for channelling radiation from the far field to the nanoscale. The associated electromagnetic field hot spots can be exploited for the enhancement of interactions between light and matter, most prominently for surface-enhanced spectroscopy and sensing, the boosting of non-linear interactions, and also for nanoscale spatial control over chemical reactions. In my lecture I will approach plasmonic and dielectric nanoantennas from the viewpoint of being a means for energy conversion at the nanoscale. With example materials systems such as gold and silver (plasmonic) and gallium phosphide (dielectric I will highlight applications such as non-linear optics, photon-phonon interactions for the launching of acoustic surface waves, and the plasmon-assisted triggering of redox reactions. Metasurfaces allow the manipulation of the amplitude, phase, and polarization of light on an ultrathin platform, and have started to be explored also in the context of digitizing optical holograms. To increase the bandwidth of a metasurface hologram, essential for high-capacity holographic memory devices, different properties of light including polarisation, wavelength, and incident angles have been exploited for holographic multiplexing; however, the bandwidth of a metasurface hologram has remained too low for any practical use. I will present the design of a complex-amplitude metasurface hologram for ultrahigh-dimensional OAM-multiplexing holography in momentum space. To realise a complex-amplitude Fourier hologram, we have introduced an OAM diffuser array with a random phase function, capable of scaling down the amplitude variation in a typical Fourier image as well as eliminating the coherence of holographic image channels. First realizations of holograms based on this concept will be presented.

Evaluar la autenticidad de los problemas de física: Una manera posible de promover el pensamiento crítico de los estudiantes

 

En esta conferencia se presentan los resultados de un estudio inicial de las habilidades de los estudiantes para analizar críticamente la autenticidad de los problemas de física. Se realizó con la traducción al español de la octava edición del popular libro de texto de física “Fundamentals of Physics”, escrito por Halliday, Resnick y Walker. Los estudiantes (N = 34) involucrados en el estudio fueron los de física aplicada que tomaron un curso de primer semestre “Desarrollo de Habilidades de Pensamiento Complejo” en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (Puebla, México). Entre los objetivos del curso se encuentra el desarrollo de las 4C-habilidades del siglo XXI (pensamiento crítico, pensamiento creativo, colaboración y comunicación) a través de autorregulación aprendiendo. En el segmento del curso dedicado al pensamiento crítico, los estudiantes fueron informados sobre las características de los problemas escolares auténticos y su tarea fue analizar la autenticidad de algunos problemas en el libro de texto “Fundamentos de Física”, que utilizan en su curso de Mecánica. Ellos debían prestar atención a la autenticidad de eventos, datos y preguntas utilizadas en problemas de física contextualizados. Los resultados muestran que los estudiantes son capaces de realizar consideraciones críticas, centrando su atención principalmente en las características de los eventos, menos en el sentido de las preguntas formuladas y mucho menos en la viabilidad de los datos. Solo un estudiante indicó que los datos dados en un problema parecen poco realistas. Sin embargo, una consideración tan particular es muy importante porque muchos revisores de libros de texto, con un doctorado en física, no pudieron detectar ese valor de densidad implícito erróneo en cuatro ediciones durante casi diez años. Algunos estudiantes prestaron atención a cuestiones más amplias implícitas en supuestos eventos.