Catálogo de publicaciones

Los procesos físicos intervinientes en la interacción de la superficie continental con la atmósfera son de vital interés en el campo de la climatología. El conocimiento de las zonas con fuerte influencia del suelo sobre la precipitación contribuye a mejorar la predictibilidad en distintas escalas temporales, principalmente la estacional. Pocos estudios se han realizado sobre Sudamérica hasta el momento y, sobre otras regiones principalmente se han realizado durante el período estival. Los conceptos de acople, retroalimentación y memoria son diferenciados para luego ser empleados en distintos análisis realizados sobre simulaciones obtenidas de modelos climáticos regionales. Gran parte del sudeste de Sudamérica (SESA) ha sido caracterizado como una zona de alta eficiencia de acople (EA) entre la humedad del suelo y la evapotranspiración durante un verano en un estudio previo con el modelo climático regional RCA3-E. En tal contexto, en esta Tesis se estudian procesos físicos entre distintas variables de superficie como la humedad del suelo, la evapotranspiración y la precipitación. Distintas subregiones dentro de SESA permiten identificar que donde la EA es alta, la evapotranspiración se encuentra regulada por la humedad del suelo independientemente de la intensidad media de la precipitación. La memoria, de la humedad del suelo es mayor y tiene un patrón espacial más robusto en la capa de suelo profunda que en la capa superficial. Donde la EA es elevada en general la memoria de la capa profunda de suelo es baja, sugiriendo que la atmósfera se ve mayormente influenciada en escala estacional por la dinámica más lenta de la superficie. El estudio de interacción superficie – atmósfera sobre Sudamérica se amplía utilizando una nueva versión del modelo (RCA4). Se encuentra que SESA es una zona de transición climática durante el verano, otoño y primavera en el período 1980-99. Allí, se definen períodos con condiciones anómalamente secas ó húmedas del suelo, en donde resulta interesante estudiar el acople. Mediante simulaciones controladas se encuentra que el acople resulta ser máximo en SESA, durante la estación estival y con condiciones secas de la superficie continental. Mientras que la EA es máxima en toda SESA, el acople de la humedad del suelo con la precipitación se produce solamente al este de la región. Los patrones espaciales de acople entre la humedad del suelo y distintas variables de la capa límite atmosférica revelan que la energía estática húmeda y su gradiente vertical son las variables que contribuyen al desarrollo de la precipitación, como resultado del flujo total en superficie que es afectado por la humedad del suelo solo en la región este de SESA. Otra métrica estadística de acople es implementada sobre simulaciones climatológicas de cuatro modelos climáticos regionales en el contexto de un proyecto de investigación. Los resultados sugieren, consistentemente con los resultados previos, que el acople también es máximo en SESA durante el verano, el otoño y la primavera. Palabras claves: interacción superficie – atmósfera, intensidad del acople, procesos físicos, sudeste de Sudamérica, humedad del suelo, evapotranspiración, precipitación, modelado climático regional.

Durante los últimos años, con el aumento en la sensibilidad de los detectores de altas energías, el número de fuentes gamma ha crecido y también se ha incrementado el tipo de fuentes detectadas. Un número considerable de ellas no puede ser identificada con contrapartes conocidas en otras longitudes de onda. Las fuentes no identificadas se distribuyen mayoritariamente hacia la región del plano de la Galaxia, lo que sugiere un origen galáctico. Muchas de estas fuentes pueden conformar poblaciones de fuentes gamma aún por descubrir. Las estrellas son objetos astrofísicos muy abundantes y se concentran mayormente en el plano galáctico. Las estrellas y los sistemas que conforman cuentan con los ingredientes necesarios para acelerar partículas a energías relativistas en la mayoría de sus estados evolutivos. Además, poseen campos adecuados para que estas partículas interactúen produciendo emisión no térmica. En esta tesis estudiamos diversos sistemas como posibles fuentes gamma: estrellas fugitivas de gran masa, estrellas jóvenes de baja masa, microcuásares de gran masa, y nubes moleculares. Desarrollamos modelos teóricos de la emisión no térmica motivados por observaciones en rayos gamma u ondas de radio. Calculamos la radiación no térmica producida en las interacciones de partículas relativistas con campos electromagnéticos y materiales. Presentamos resultados generales y aplicaciones a fuentes concretas. Finalmente, analizamos si la emisión no térmica predicha por los modelos es observable por los detectores de rayos gamma actuales o en desarrollo. En las aplicaciones concretas, confrontamos la distribución espectral de energías calculada con las observaciones disponibles en todas las longitudes de onda del espectro electromagnético.

En esta Tesis se estudian procesos de interacción fotón-átomo para los cuales el estado final del blanco posee dos electrones en el contínuo. Los procesos considerados son los de doble fotoionización y el de doble ionización por scattering Compton. Se estudia la solución de la ecuación de Shroedinger para el problema de dos electrones en el contínuo. Se discuten en particular dos aproximaciones empleadas a lo largo del trabajo: el modelo C2 o modelo construido dentro de la aproximación de partícula independiente, y el modelo C3 construído como el producto simple de tres contínuos Coulombianos de dos cuerpos. El modelo C3 es una solución correcta en un dominio asintótico. Se introduce un sistema de coordenadas seis-dimensional para escribir la ecuación de Shroedinger, denominado sistema de coordenadas parabólicas generalizadas. Este sistema tiene la propiedad que reteniendo tres de sus coordenadas, y despreciando correcciones de corto alcance, la solución para la ecuación resultante es El modelo C3. Desde otro enfoque, se estudia la expansión perturbativa de la función de onda haciendo uso de potenciales Coulombianos apantallados. Se compara la expansión perturbativa con la expansión de un modelo construído como el producto de tres soluciones exactas del problema de dos cuerpos. Se emplea el modelo C3 para el calculo de secciones eficaces de doble fotoionización del He(1So). Como se emplea una función de onda altamente correlacionada para el estado ligado, los resultados obtenidos sirven como un test crítico del estado de doble contínuo empleado para este proceso doble. Para todas las energías, los resultados exhiben una gran discrepancia entre las formas de longitud y velocidad. En el límite de alta energía, la forma de velocidad esta de acuerdo con recientes mediciones que emplean radiación de sincrotrón y con cálculos previos. A bajas energías de fotón, la aproximación C3 no puede dar cuenta de los datos ni en magnitud ni en forma. Se calculan secciones eficaces de doble fotoionización para los átomos dielectrónicos H-, He, Li+ y O6+ usando los modelos C3 y C2. Cuando se incrementa la carga nuclear ZT, se encuentra que la sección eficaz de doble fotoionización se escala como 1/Z^4 y la distribución de energía cinética de electrón como 1/Z^6. Se extraen conclusiones acerca del comportamiento de las secciones eficaces en las regiones de alta energía y del umbral. El cociente de doble a simple fotoionización se escala como 1/Z^2, como en el caso de impacto por protones. Los efectos de retardación en las secciones eficaces de doble fotoionización de blancos de He(1S0) se estudian para energías de fotón mayores que 1.0 keV. El parámetro de asimetría se examina primero, y se estudia la importancia de la correlación en los canales final e inicial para esta cantidad. Se estudian los efectos de la retardación en las distribuciones angulares de un electrón y se evalúa el rango de validez de una corrección de primer orden a la retardación. Finalmente, usando un modelo simple se calcula la contribución de la retardación a la sección eficaz total, y se encuentra que el cociente de doble a simple fotoionización Rf incluyendo retardación es el mismo que cuando se emplea la aproximación dipolar de velocidad. En último lugar, estudiamos la contribución del scattering Compton a la doble ionización del helio dentro de la aproximación A2. Presentamos resultados para la distribución en energía del fotón dispersado para energías de fotón incidentes de 6 y 20 keV usando dos formas alternativas del operador A2, llamadas en la literatura las formas de longitud y velocidad. Se demuestra que, aunque hay una dependencia en los resultados de acuerdo a la forma del operador empleada para el cálculo, las diferencias tienden a cancelarse al nivel de la sección eficaz total cuando se incrementa la energía del fotón incidente. Nuestros resultados apoyan la conclusión que el límite asintótico del cociente de doble a simple ionización por scattering Compton Rc es cercano a 0.8%.

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2008.

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2018.

En la presente tesis desarrollamos una descripción detallada de la interacción líquidos solido en problemas de recubrimiento de superficies solidas planas por la aplicación de películas liquidas delgadas. Para ello utilizamos como prototipo aceites de silicona (polidimetilsiloxanos PDMS) sobre sustratos de vidrio tratados convenientemente para lograr mojabilidad parcial. Específicamente, describimos la relación entre el angulo de contacto y el desplazamiento de la linea de contacto a través de ciclos de histéresis estáticos que, a nuestro entender, no han sido reportados en la literatura con suficiente grado de detalle. Esto nos permite definir la existencia de dos pares de ángulos característicos para definir el rango de histéresis estática. Asimismo, estudiamos tambien la relacion entre el angulo de contacto y la velocidad de la linea de contacto, es decir, la interacción solido liquido durante la dinámica de mojado o demojado. Para ello interpretamos nuestros resultados experimentales a traves de un modelo físico que combina los efectos hidrodinámicos y los cinético moleculares. De esta manera, obtenemos una relación constitutiva para nuestro sistema solido liquido, la cual gobierna el movimiento de la linea de contacto sobre el sustrato. Cabe destacar que esta ley incluye tanto los procesos de mojado como de demojado, a diferencia de lo reportado usualmente en la bibliografía donde cada proceso se considera por separado. A partir del conocimiento detallado del sistema utilizado se procede a estudiar diferentes configuraciones geométricas de las películas liquidas. En particular, nos enfocamos en gotas con superficie de apoyo no circular, y en filamentos líquidos que se retraen axialmente y se fragmentan en gotas. En el caso de las gotas, estudiamos todos los aspectos geométricos de su forma mediante métodos experimentales, analiticos y numericos, encontrándose muy buen acuerdo entre los modelos teóricos y/o numéricos con las mediciones de laboratorio. Respecto a los filamentos, estudiamos la dinámica de retracción axial involucrada que conduce a su fragmentación consecutiva en un arreglo lineal de gotas. Esta dinámica es descrita mediante un modelo simple que tiene en cuenta los efectos de histéresis dinámica. Este modelo es validado mediante la comparación de sus predicciones con los resultados experimentales.

Se investiga en forma analítica y numérica la evolución temporal de láminas de corriente en configuraciones de aniquilación magnética forzadas por un flujo con un punto de estancamiento. Se muestran las importantes consecuencias físicas de la etapa de formación de la lámina de corriente, que se puede originar a partir de una "semilla" inicial de campo magnético o mediante la inyección continua de flujo magnético. La convección y amplificación del campo magnético en un flujo de estancamiento genera una disipación Joule muy intensa dentro de la lámina de corriente en escalas de tiempo hidrodinámicas. Estos efectos pueden dar lugar a la aniquilación rápida del campo magnético, a la formación de estructuras disipativas estacionarias o a soluciones que crecen indefinidamente con el tiempo, dependiendo del balance entre la disipación y el ingreso de flujo magnético. Los elementos básicos del proceso de amplificación de la energía magnética se examinan usando argumentos físicos sencillos basados en consideraciones de orden de magnitud. Se obtienen soluciones analíticas dependientes del tiempo que describen la evolución del campo magnético en flujos con geometría plana. Suponiendo condiciones iniciales y de contorno generales para la componente de campo magnético contenida en el plano del movimiento, se demuestra que la capa en donde el campo magnético cambia de signo tiende a desaparecer durante la formación de la lámina de corriente. Por otra parte, la componente de campo magnético normal al flujo de estancamiento siempre se extingue rápidamente. En consecuencia, las configuraciones estacionarias de campo magnético con cambio de signo que se consideran habitualmente en los estudios de procesos de reconexión magnética e inestabilidades resistivas, resultan ser casos excepcionales en lugar de estructuras magnéticas genéricas. Se obtienen soluciones autosimilares que describen la amplificación y el decaimiento del campo magnético en flujos planos y axialmente simétricos. En flujos con un punto de estancamiento tridimensional las láminas de corriente se aniquilan completamente a menos que sean sostenidas por una inyección continua de energía magnética. Se consideran aplicaciones de estos modelos a la magnetósfera terrestre, a la formación de estructuras disipativas en el Plasma Focus y al calentamiento de la corona solar. Se estudia la influencia del flujo de estancamiento, que tiende a oponerse a la permanencia de configuraciones con campo magnético reconectado, sobre la estabilidad de la lámina de corriente. Simulaciones numéricas de reconexión magnética en dos dimensiones muestran la formación y consolidación de la lámina de corriente. El incremento de la conductividad provocado por el aumento de la temperatura en la lámina de corriente puede acelerar los procesos de amplificación y decaimiento del campo magnético. Estos efectos térmicos se ilustran mediante soluciones numéricas. Los límites del modelo incompresible debidos al calentamiento y a las variaciones de densidad se discuten brevemente. En el último capítulo se estudia en forma numérica la evolución de láminas de corriente en flujos compresibles.

Con el objetivo de mejorar el diseño de plantas y procesos de producción de biodiesel, en esta tesis se busca obtener un conocimiento básico de los sistemas reaccionantes involucrados, con énfasis en materias primas alternativas. Esto impactará favorablemente en el diseño de plantas de baja y pequeña escala, las cuales utilizan comunmente estas materias primas. Estas plantas son hoy una alternativa de remediación a la falta de combustibles en el sector agropecuario, y al incremento de la contribución de las energías renovables en la matriz energética. La presencia de acidez en el aceite afecta negativamente la producción de biodiesel por reacción de transesterificación, por lo que es necesario una etapa de esterificación previa. En esta tesis estudia en profundidad la reacción de esterificación de materias primas de alta acidez (generalmente de bajo valor comercial). Se utilizan distintos alcoholes, especialmente etanol, ya que a diferencia del metanol es un recurso renovable, no tóxico, y mejora las propiedades de comportamiento en frío del biodiesel. En este trabajo también se estudia la reacción de transesterificación de aceites crudos con distintos niveles de acidez, y de aceite refinado. Se analiza el efecto del catalizador (hidróxidos y metóxidos de sodio y potasio), evaluando la eficiencia de éstos para la reacción de transesterificación y la formación de jabones en cada etapa del proceso de producción de biodiesel. Además, se propone evaporar el metanol excedente de la reacción, sin realizar la separación de fases, como etapa alternativa al proceso de producción convencional, lo cual ofrece varias ventajas.

En el presente trabajo se aborda el estudio de la sección eficaz de producción de hadrones y jets en colisionadores hadrónicos. Los cálculos disponibles para estos observables corresponden a cómputos a orden fijo en teoría de perturbaciones y resultan ser, en muchos casos, poco satisfactorios. Con el objeto de obtener predicciones más precisas, se aplican las técnicas de resumación umbral a fin de incluir el aporte de la radiación de gluones soft o colineales al cálculo de orden fijo. En esta tesis consideraremos a los hadrones colisionantes con todos los posibles estados de polarización: no polarizados, polarizados longitudinalmente y, por último, polarizados transversalmente. El incluir el estado de polarización nos permitirá estudiar la estructura de spin de dichos hadrones. Existe actualmente una gran actividad experimental en busca de develar la estructura de spin que presentan los nucleones. En particular, la determinación de la distribución dependiente de spin de los gluones, ∆g, dentro del nucleón es uno de los desafíos mas importantes en el ́área. El colisionador relativista de iones pesados (RHIC), el primer colisionador de protones polarizados, presenta grandes posibilidades de determinar ∆g(x, Q^2 ) sobre un amplio rango de fracciones de momento x y escala Q. Las asimetrías de spin en colisiones pp a altas energía son particularmente sensibles a ∆g, y por lo tanto al contenido gluónico del spin del protón. Los procesos más relevantes para ese propósito son la producción de un hadrón con alto momento transverso pp → hX y la producción de jet pp → jetX. En esta tesis obtenemos las predicciones más precisas posibles para ambos procesos. Presentamos, además, resultados fenomenológicos teniendo en cuenta tanto las facilidades experimentales actuales (RHIC) como las que se espera contar en un futuro cercano (GSI-FAIR y J-PARC).