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Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2011.

Luego de la introducción, en el Capítulo 2 se presenta la teoría de las Correlaciones Angulares Perturbadas Diferenciales en Tiempo y la técnica PAC. En el Capítulo 3 se describen los modelos utilizados en el análisis de los espectros PAC con presencia de interacciones hiperfinas dinámicas. En el Capítulo 4 se describen los métodos teóricos utilizados en este trabajo para calcular las propiedades estructurales y electrónicas y, en particular, el tensor GCE en el sitio de la impureza. En el Capítulo 5 se detallan las características de los óxidos estudiados y la preparación de las muestras. En el Capítulo 6 se analizan los resultados experimentales obtenidos en cada sistema. En el Capítulo 7 se describen los resultados de los cálculos ab initio obtenidos en cada óxido abordado. En el Capítulo 8 se comparan los resultados experimentales con las predicciones teóricas del GCE, se discuten las propiedades estructurales y electrónicas en cada semiconductor dopado y se elabora un modelo de interacciones hiperfinas dinámicas basado en medidas experimentales y cálculos ab initio. Finalmente, se presentan las conclusiones de esta Tesis.

El presente trabajo incluye el estudio experimental de una transformación de fase de interés práctico y al mismo tiempo susceptible de tratamiento teórico: la deshidratación de un compuesto orgánico, el ácido a,w-aminoundecanoico (11AUD.2H₂O). 11AUD.2H₂O es el monómero a partir del cual, por polimerización en estado sólido, se obtiene el polímero altamente orientado conocido como Nylon-11. El monómero a su vez debe deshidratarse previamente, y las propiedades del material polimérico dependerán de las características de las transformaciones en fase sólida involucradas.

En esta tesis se abordan distintos estudios fenomenológicos de posibles extensiones en el sector escalar del Modelo Estándar de partículas y sus interacciones (SM). En el primero de los estudios realizados, el SM se extiende a partir de la inclusión de una interacción de tipo pseudoescalar entre el bosón de Higgs y el quark top, y la modificación de la intensidad del acoplamiento escalar usual. La presencia del nuevo acoplamiento y, en particular, la determinación del signo relativo entre los acoplamientos escalar y pseudoescalar se examinan a partir de la construcción y posterior análisis de sensibilidad de una colección de observables impares ante CP. El estudio llevado a cabo no solo permite recuperar los observables definidos en la literatura sino que también da lugar a observables superadores cuya importancia podría evidenciarse a corto plazo en el LHC. El segundo de los estudios extiende el contenido de partículas del SM introduciendo un triplete electrodébil escalar de leptoquarks, lo cual da lugar a nuevas interacciones leptón-quark. El impacto de este modelo en el espectro de neutrinos de ultra alta energía observado en IceCube y los límites que dicho espectro impone en los nuevos parámetros son analizados cuidadosamente, con especial interés en el ligero exceso de eventos observado en la región del PeV. Asimismo, se obtienen las restricciones provenientes tanto de búsquedas dedicadas y más generales en el LHC como de observables de física de bajas energías, las cuales se contrastan posteriormente con los resultados derivados en el contexto de IceCube. Por último, en el tercer estudio también se amplía el SM a partir de la introducción de nuevas partículas, más precisamente, suponiendo la presencia de un escalar cargado. Esta extensión es puesta a prueba en el decaimiento específico tau -> K pi pi nu a través de la construcción y análisis de observables pares e impares ante CP. Asimismo, se investiga la utilidad de los observables propuestos para testear el modelo concreto de dos dobletes de Higgs alineados. La sensibilidad del conjunto de observables construidos podría ser explotada en el contexto de las futuras Super fábricas de mesones B.

Desde los comienzos del desarrollo científico, el estudio de las simetrías ha resultado de una importancia fundamental para la comprensión de los fenómenos naturales. En particular, en el terreno de la física teórica, las consideraciones de simetría han constituido una de las herramientas esenciales en la construcción de los modelos propuestos para procesos de muy diversa especie. Y una de las áreas en la que esto está evidenciado más claramente es la de la física de las interacciones fundamentales, donde la presencia de simetrías, tanto de carácter espacio-temporal como interno, ha servido como punto de partida para las principales formulaciones teóricas presentadas en las últimas décadas. Es general la suposición de que existen simetrías realizadas en forma exacta en la naturaleza, como por ejemplo las de rotación y traslación en el espacio ordinario. Pero también existen simetrías que son solamente aproximadas, resultando violadas para ciertos procesos particulares; en estos casos, el esfuerzo por comprender el origen de los mecanismos de ruptura representa un problema de gran interés, tanto teórico como experimental. En este trabajo de Tesis Doctoral nos dedicaremos en particular a las simetrías de carácter discreto conocidas como C, P y T (resp. conjugación de carga, paridad e inversión temporal), dirigiendo nuestra atención especialmente hacia la violación de la simetría frente a la transformación combinada CP en las interacciones fundamentales. Como veremos, el problema de la ruptura de CP reviste una gran importancia, pudiendo conducir al descubrimiento de manifestaciones de nueva física. Es importante mencionar asimismo la existencia del llamado “teorema CPT”, que indica que bajo condiciones muy generales la simetría CPT debe resultar conservada en el marco de la teoría cuántica de campos. La violación de CP representaría entonces una evidencia indirecta de la violación de T, que aún no ha podido ser observada experimentalmente de un modo directo.

En esta Tesis se realiza un estudio pormenorizado de la dispersión inelástica profunda (DIS) de leptones por mesones para acoplamiento fuerte y en el límite planar a partir de modelos duales basados en la correspondencia AdS/CFT. Se estudia la estructura de mesones escalares y mesones vectoriales en su polarización más general, con grados de libertad de sabor en el contexto de los modelos de D3D7-branas en la teoría de supercuerdas del tipo IIB y de D4D8D8- y D4D6D6-branas en la teoría de supercuerdas del tipo IIA. El primer caso se trata de una teoría de gauge en 3+1 dimensiones que preserva N = 2 supersimetrías, mientras que los últimos dos corresponden a teorías de Yang-Mills no supersimétricas. Se estudian los límites del parámetro de Bjorken x del orden de 1, que requiere de una descripción de supergravedad, y el límite x mucho menor que 1, para el cual los cálculos se deben hacer mediante la teoría de cuerdas. También se estudia la sección eficaz diferencial de dispersión en diversos regímenes de polarización en estos modelos. Se encuentran importantes relaciones entre las distintas funciones de estructura en cada régimen del parámetro x para los distintos modelos estudiados, lo cual sugiere un comportamiento universal.

En la última década, se han producido notables avances en las técnicas de fabricación de materiales conductores y semiconductores en los cuales una, dos y aún las tres dimensiones espaciales, que limitan el movimiento de los portadores, son del orden de tan sólo las centenas de nanornetros o menos. La potencialidad de estas nanoestructuras como eficientes fotodetectores, como láseres o como dispositivos electrónicos dentro de lo que se ha dado en llamar nanoclectrónica, ha provocado que muchos investigadores, de la más diversa formación, dediquen mucho tiempo a estudiar las propiedades de estos noveles materiales tanto desde un punto de vista experimental como teórico. Por otra, parte, los sistemas de muchos cuerpos a baja dimensionalidad han constituido siempre un atractivo para los físicos teóricos por cuanto permiten desarrollar y aplicar teorías, muchas de ellas exactas, que en las dimensiones reales se hacen excesivamente complicadas. En general, estos sistemas han sido considerados tan sólo idealizaciones que sirven para aproximarse a una realidad que se desenvuelve en dimensiones mayores o como laborato- rios matemáticos pensados para contrastar teorías a ser utilizadas en aquel mundo más realista. Sin embargo, los mencionados avances en la fabricación de nanoestructuras han logrado que hoy dia sea prácticamente posible la realización de sistemas de baja dimensionalidad. De esta manera muchas de aquellas teorías, desarrolladas originalmente casi como un juego matemático, encuentran aplicación directa en la descripción de sistema reales. Tal es el caso del modelo de Tomonaga-Luttinger, que describe un liquido de fermiones constreñidos a moverse en una linea. Este Ilamiltoniano, cuya solución exacta, debida a Mattis y Lieb, fue publicada en 1965, ha tenido repercusión académica fundamentalmente por dos razones. Por un lado, la solución constituye una de las primeras aplicaciones exitosas de la técnica conocida como bosonización. En segundo lugar, el modelo es considerado / como el paradigma de los llamados líquidos de Luttinger, esto es, sistemas desordenados de fermiones muy correlacionados que carecen de superficie de Fermi, lloy en dia, a la luz de las nanoestructuras cuasi-unidimensionales denominadas cables cuánticos, el Ilamiltoniano de Tomonaga-Luttinger se revaloriza en cuanto a su capacidad para describir sistemas reales de gran interés en relación a sus potenciales aplicaciones. La presente Tesis pretende contribuir, desde una perspectiva teórica, a una mejor comprensión de los cables cuánticos, considerándolos como un liquido estrictamente unidimensional de fermiones. Con ese fin los describimos desde el punto de vista de la solución exacta del modelo de Tomonaga- Luttinger y también mediante una aproximación para las funciones de correlación al contacto basada en la suma de los diagramas tipo escalera. Dentro de ese contexto, concentramos nuestro esfuerzo principalmente en dos aspectos: i) la contradicción existente entre la utilización del modelo de Tomonaga- Luttinger para describir adecuadamente a estos sistemas y la presencia de superficie de Ferrrii según se observa experimentalmente en los cables cuánticos y ii) la forma del potencial interfermioncs efectivo que debe considerarse en una descripción estrictamente unidimensional de sistemas que, en realidad, son cuasi unidimensionales.

Las estrellas Wolf-Rayet (WR) constituyen la última etapa evolutiva de las estrellas de gran masa. Los vientos estelares generados en esta fase se caracterizan por sus altas velocidades terminales y tasas de pérdida de masa. Estos vientos interactúan con el medio interestelar que los rodea modelándolo e inyectando energía mecánica. Esa interacción puede ser observada y analizada en diferentes rangos del espectro electromagnético (EE). Las zonas más ricas para estudiar esas interacciones son los rangos rangos óptico, infrarrojo y radio. De observaciones en cada una de esta franjas del espectro se puede obtener información valiosa de la interacción entre el campo de radiación estelar y el material circundante, y entre el material expulsado de las estrellas de gran masa y el material interestelar barrido. En muchos casos, esa interacción crea diferentes estructuras interestelares. Nosotros dedicamos este trabajo al estudio de las contrapartes en distintas franjas del EE asociadas a las nebulosas anillo observadas en el rango óptico. Esas estructuras particulares se llaman burbujas interestelares (BI). Este trabajo se desarrolla de la siguiente manera: en primer término, damos un introducción teórica de los principales modelos que explican la estructura y evolución de las BI, sin tener en cuenta la evolución de las estrellas que le dan origen. Luego, consideramos modelos más realistas que incluyen también la evolución de las estrellas de gran masa, desde la fase de secuencia principal hasta la fase WR. En el Capítulo 3 se muestran algunos ejemplos de BI, damos sus principales parámetros como masa, densidad y tamaño lineal, y se explican los mecanismos que dan origen a la radiación en cada una de las franjas del EE. En los Capítulos 4, 5 y 6 encaramos el análisis multifrecuencia de las regiones de interés. El Capítulo 7 está dedicado al estudio de la formación estelar secuencial en las cáscaras en expansión de las BI asociadas a la acción de los vientos de WR 157 y a WR 153ab. Este estudio es novedoso ya que hasta el momento no hay una cantidad apreciable de trabajos referidos a este tema. Finalmente, en el Capítulo 8 enunciamos los resultados generales, puntos en común y particularidades de las regiones analizadas. Los datos utilizados han sido obtenidos con diferentes instrumentos, en varios casos contamos con datos propios (SEST) o surgidos a través de convenios con otros grupos de investigación (DRAO), y en otros casos, con datos públicos obtenidos de diferentes bases de datos (2 MASS, IRAS, MSX, etc). Los resultados del estudio del continuo de radio en el entorno de WR 157, WR 152 y WR 153ab indican que podemos descartar que el origen de esta radiación es no térmica y el responsable de este tipo de radiación sería la interacción free-free (térmica). Existen similitudes morfológicas entre las distribuciones del gas ionizado y el polvo interestelar. El hidrógeno neutro no presenta correlación con la mayoría de la estructuras analizadas (excepto aquella asociada a WR 152), mientras que el hidrógeno molecular guarda vinculación con el polvo interestelar, y generalmente está ubicado en los bordes de las nebulosas anillo. Esa correlación, junto con la emisión de radiación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) en esas zonas, dan la pauta de la existencia de regiones de fotodisociación en los bordes de las nebulosas. La formación estelar secuencial se da en las dos BI estudiadas, pero no con la intensidad que se lleva a cabo en la región H ii clásica Gum 31.

Gran parte del Universo en el que vivimos resulta invisible a nuestros ojos. Si fuéramos capaces de ver toda la radiación electromagnética descubriríamos mucho más que estrellas: enormes regiones de gas y polvo esculpiendo hermosas formas en el cielo. Es en estas regiones invisibles a nuestros ojos en donde ocurre la formación de nuevas estrellas. La formación de estrellas en la galaxia es un proceso dinámico. Las estrellas masivas evolucionan rápidamente modificando el medio en el que se encuentran inmersas, calentando, comprimiendo y enriqueciendo químicamente el gas que las rodea y desencadenando la formación de nuevas generaciones de estrellas. Estas regiones ‘invisibles’ se pueden estudiar a partir de la emisión desde el infrarrojo cercano hasta longitudes de onda de radio, originada en el gas y el polvo interestelar. En esta tesis se estudia un conjunto de regiones con diferentes características pero que tienen algo en común: todas ellas son sitios potenciales de formación de estrellas. El estudio llevado a cabo en esta tesis es de carácter observacional. Para estudiar las distintas regiones de formación estelar se analizaron datos de observaciones submilimétricas e infrarrojas. Se cuenta con datos propios de líneas moleculares observados con el telescopio submilimétrico APEX y con observaciones en el infrarrojo cercano realizadas con el instrumento Flamingos2 de Gemini Sur. Estos han sido complementados con datos públicos tanto de líneas moleculares (MALT90) como de imágenes en un amplio rango de longitudes de onda del infrarrojo (Spitzer-IRAC, Spitzer-MIPS, Herschel). Se completó el estudio analizando la presencia de objetos estelares jóvenes detectados en el infrarrojo y clasificados a partir de datos de catálogos (IRAC, WISE, 2MASS). Las regiones estudiadas en esta tesis son la región Hii Gum 31, la nube infrarroja oscura SDC 341.232-0.268, y el complejo de burbujas infrarrojas S108-S109-S110-S111. En el Capítulo 1 se describen las características de medio interestelar y los efectos que las estrellas masivas pueden tener sobre el mismo. En la Capítulo 2 se detallan los distintos procedimientos utilizados para calcular parámetros de las regiones estudiadas. En el Capítulo 3 se hace una breve descripción de los conceptos básicos de instrumentación radioastronómica y de las bases de datos utilizadas. En los Capítulos 4, 5, 6 y 7 se analiza el gas molecular en base a las observaciones de 12CO, 13CO, C18O y trazadores moleculares de alta densidad que, junto con los datos infrarrojos y el análisis de la presencia de fuentes puntuales, permiten proponer posibles escenarios para cada región.

A partir del desarrollo de nuevos telescopios que proveen   observaciones de alta resolución espacial y temporal en distintas longitudes de onda junto con los avances en simulaciones   numéricas fue posible caracterizar una amplia variedad de estructuras y fenómenos solares. En esta tesis se estudian  diferentes aspectos de la dinámica del plasma que involucran distintas estructuras solares: la propagación de ondas magnetohidrodinámicas en manchas solares y las deflexiones de eyecciones coronales de masa. En ambos fenómenos el campo magnético juega un importante rol: en la propagación de ondas magnetohidrodinámicas actúa como guía de ondas desde la fotosfera hacia la corona, siendo capaz de modificar la velocidad y frecuencias características de la oscilación; en las deflexiones de eyecciones coronales de masa las distintas estructuras de campo magnético local y global constituyen una de las principales causas de deflexión. La Heliosismología, rama de la física solar que estudia los modos de oscilación en el interior solar,  ha permitido proveer información acerca de los parámetros de plasma de distintas regiones del interior, como la densidad, la temperatura y el campo magnético. Desde hace relativamente poco tiempo fue posible adquirir imágenes y espectros de alta resolución temporal y espacial que muestran que las oscilaciones están presentes en la mayoría de las estructuras coronales, siendo objeto de estudio de la sismología coronal. El estudio de las ondas  magnetohidrodinámicas son de gran interés ya que se cree que juegan un rol fundamental en el transporte de energía a través de la atmósfera solar, constituyéndose como uno de los posibles  mecanismos del calentamiento coronal. En particular en esta tesis se discute si el origen del fenómeno observado en un evento particular es de carácter intrínseco (modos normales de oscilación) o el resultado de un forzado desde la fotosfera por parte de modos heliosismológicos. También se analiza si este fenómeno se corresponde con ondas magnetoacústicas de gravedad propagándose a lo largo líneas de campo o si puede interpretarse como la manifestación intermitente de mini eyecciones coronales de masa. Las eyecciones coronales de masa son los principales precursores de las tormentas geomagnéticas. El estudio de su dinámica, como la dirección y velocidad de propagación tiene vital importancia en el clima espacial y aporta información a las predicciones de tormentas solares direccionadas hacia la Tierra. Para entender las deflexiones de las eyecciones coronales de masa, es necesario caracterizar el ambiente coronal en el estadio temprano del desarrollo de estas. En esta tesis se lleva a cabo esta caracterización y el estudio evolutivo para varios eventos. La parte I de la tesis consiste en el marco teórico. En el primer capítulo se caracterizan  distintas estructuras solares, haciendo énfasis en las específicamente involucradas en este trabajo, y  en la fenomenología asociada a ellas obtenida a través de  observaciones. En un segundo capitulo se describen los conceptos generales de la física de plasmas, las ecuaciones de la magnetohidrodinámica y los distintos tipos de ondas que pueden propagarse en la atmósfera solar. En la parte II se describen  los procedimientos y resultados de la tesis. En el  capítulo 3 se analiza la serie  observacional de una señal periódica propagándose en una mancha solar. En el capitulo 4 se presenta el trabajo numérico realizado y se analizan las simulaciones. Se presenta también un enfoque analítico para el estudio de los periodos. Se muestra en el capítulo 5 el estudio sistemático de las eyecciones coronales de masa correspondientes a un período de tiempo de un año y para un caso particular en el que se encuentra una deflexión de la dirección radial de propagación. Para este caso  se detalla el ambiente magnético en el que se desarrolla la eyección coronal de masa. En la parte III se discuten los resultados generales y las conclusiones y se proponen algunos lineamientos para el trabajo futuro.