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El problema abordado en la presente Tesis corresponde a diseñar una propuesta didáctica basada en textos que incorporen la ontología del concepto de inducción electromagnética como foco del contenido de tal manera de explicitar un aspecto omitido dentro del abordaje tradicional y que se considera fundamental para la correcta comprensión de la naturaleza de este concepto, por parte de los alumnos universitarios, a nivel intermedio (aprendizaje avanzado). En esta Tesis, se presenta un abordaje novedoso para la elaboración de la propuesta didáctica, que tiene en cuenta tres aspectos de un mismo problema, abordando cada uno desde un marco teórico bien identificado. Por un lado, se incorpora la Teoría generada por Chi (1992, 1997, 2005, 2008, 2013) y su equipo como marco conceptual que explica qué aspectos de un concepto deben resaltarse en cualquier propuesta didáctica fundada. Por otro lado, se tuvo en cuenta las características especiales que poseen los textos de Física, como aquellas identificadas por Alexander (1992,1996,1998a, 1998b, 2000) y su grupo, quienes señalan que estos textos poseen dos modos de inscripción llamados sistema simbólico y sistema lingüístico. Este aspecto, también fue incorporado como complemento al primero: la ontología del concepto debe ser descripta en el sistema lingüístico para favorecer la comprensión de los estudiantes. Por último, la noción de aprendizaje avanzado, descubre algunas particularidades de aquellos alumnos que aprenden a partir de la lectura a nivel intermedio (Spiro et al., 2013) y, a su vez, se considera el uso de las Actividades que Favorecen la Comprensión (Brown et al., 2004) para favorecer su comprensión, complementando de esta manera, los dos marcos anteriores. Los resultados muestran que el diseño de la Propuesta Didáctica debe involucrar la consideración de todos los conceptos y procedimientos físicos aprendidos en una etapa curricular anterior. De esta manera, la ontología del concepto de Inducción Electromagnética puede ser abordado de manera completa, resaltando su carácter relativista.

En este trabajo de Tesis, se ha estudiado el camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica a temperatura finita y para campos magnéticos intensos. En particular, el campo magnético hace que el camino libre medio de los neutrinos varíe según su orientación relativa al campo magnético; por lo cual nos concentramos en estudiar la asimetría en el camino libre medio (respecto a la dirección del campo magnético). La materia neutrónica fue descrita dentro de un modelo no relativista. Consideramos densidades en el rango 0.05 ≤ p ≤ 0.4fm^-3, con temperaturas que alcanzan hasta los 30MeV, en presencia de campos magnéticos que van desde B=0G hasta B=10¹⁸G. Evaluamos dos reacciones entre los neutrinos y la materia neutrónica, que son: la reacción de dispersión v + n → v' + n', y la reacción de absorción v + n → e^- + p. Para esto desarrollamos, en primer lugar un modelo para describir la materia neutrónica y a partir de los resultados de este modelo, calculamos el camino libre medio en sí. En cuanto al modelo para describir la materia neutrónica, empleamos una ecuación de estado que emplea la aproximación de Hartree-Fock con la interacción LNS de Skyrme. Por medio del cálculo de la ecuación de estado, encontramos el potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la polarización (o asimetría de spin) de la materia neutrónica. Naturalmente estas cantidades dependen de la densidad, la temperatura y la intensidad del campo magnético. Para el cálculo del camino libre medio, ponemos especial atención en el cálculo de la función de estructura, que depende fuertemente de los valores del potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la asimetría de spin. Analizamos en dos capítulos diferentes, las reacciones de dispersión y de absorción, ya que en la segunda al tener partículas cargadas debemos considerar la cuantificación de Landau en los estados finales. Esto marca un contraste fuerte con el caso en ausencia de campo magnético, donde el resultado para ambas reacciones se puede evaluar cambiando simplemente las constantes de acoplamiento. Para ambas reacciones, el camino libre medio depende fuertemente del ángulo del neutrino incidente respecto del campo magnético. Sobre la reacción de dispersión en sí, para una densidad de 0.15fm^-3 y una temperatura de T= 15MeV, la asimetría en el camino libre medio es de ≈ 0.2% y ≈ 2% para B= 10¹⁶G y B= 10¹⁷G, respectivamente, mientras que para un campo de B=10¹⁸G, es de ≈ 26%. El camino libre medio de absorción tiene una débil dependencia con la temperatura y en presencia de campos magnéticos intensos decrece a medida que aumenta el campo, en contraste con el camino libre medio de dispersión que es casi independiente del campo magnético y depende fuertemente de la temperatura. Más allá de su magnitud, para ambos casos el camino libre medio decrece a medida que aumenta la temperatura. Evaluamos el camino libre medio total (que incluye ambas reacciones), junto con su asimetría, para p =0.16fm^-3 e intensidad de campo magnético B=10¹⁷G, la asimetría en el camino libre medio total es de ∼ 9 % y ∼ 3.4 % con temperaturas de 15 y 30MeV, respectivamente. Mientras que para un campo de B=10¹⁸G, la asimetría es de ∼ 58 % y ∼ 48 %, nuevamente para 15 y 30MeV, respectivamente. Otro resultado que debemos destacar es que la presencia de un campo magnético fuerte modifica el espacio de fase de los estados finales para la reacción de absorción. Mientras que para B=0 la reacción de absorción es siempre más importante que la de dispersión, para B ≠ 0, el comportamiento es diferente con la temperatura, determina que para campos magnéticos intensos la reacción de dispersión puede ser más importante que la de absorción.

Los campos de spin superior, y en particular los de spin 3/2, han desafiado a los físicos teóricos por décadas. Si bien se han construido ecuaciones de movimiento y densidades Lagrangianas que tienen pleno sentido para teorías libres y que pueden cuantizarse consistentemente, las interacciones presentan dificultades formidables como propagación superlumínica a nivel clásico, dependencia de los anticommutadores en la interacción y aparición de estados físicos de norma negativa. Pero en los últimos 15 años se ha popularizado en la comunidad de fenomenología hadrónica una interacción del campo de Rarita-Schwinger con un campo pseudoescalar y uno de Dirac (propuesto para tratar el acoplamiento de la ∆(1232) con piones y nucleones), que se ha supuesto libre de esas inconsistencias. De hecho se le suele llamar “la interacción consistente”. Se suele relacionar esta presunta consistencia con el hecho de que en la amplitud de dispersión elástica esta interacción desacopla el llamado “fondo de spin 1/2”, esto es, la contribución de la propagación de estados virtuales de spin 1/2 del campo de Rarita-Schwinger. En esta tesis hacemos un recorrido por los distintos formalismos propuestos para spin 3/2 y mostramos que la relación entre la propagación acausal y la aparición de estados de norma negativa es una peculiaridad de los campos de Rarita-Schwinger y no una propiedad general de los campos de spin 3/2. Repasamos las confusiones que han surgido alrededor del propagador de Rarita-Schwinger y mostramos que la propagación de estados de spin 1/2 no constituye en sí mismo una inconsistencia. Respecto de la llamada “interacción consistente”, mostramos que no es tal: le aplicamos el algoritmo de Dirac para tratar restricciones de segunda clase, y mostramos que esta interacción presenta los mismos inconvenientes (aparición de estados de norma negativa) que la interacción usada históricamente entre los mismos campos. También mostramos que al considerar el acoplamiento minimal a campos electromagnéticos aparecen dificultades en la implementación de la invariancia de medida que la interacción convencional no presenta, que en el caso de la amplitud radiativa aparece un fondo de spin 1/2, y que al considerar las interacciones a un loop la interacción convencional debe ser reintroducida. A nivel fenomenológico mostramos que los ajustes a datos experimentales de dispersión elástica en la zona de la ∆(1232) son más pobres que para el acoplamiento más convencional. Finalmente proponemos una posible solución al problema del spin 3/2 mediante un formalismo invariante de contacto al nivel de la acción, damos las condiciones que deben cumplir las interacciones para que la cuantización resulte en un espacio de Fock definido positivo y exponemos una interacción consistente para partículas realmente neutras.