Catálogo de publicaciones

Fil:Silva, Adrián Mario. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

El objetivo de este Trabajo de Tesis fuá desarrollar un Sistema Termogravimétrico, adecuado para el estudio de reacciones de cloración, y aplicarlo al estudio de la cinética de la reacción de CI2 con C y ZrO2; reacción que conduce a la formación de ZrCI4; producto de interés en la industria nuclear. El diseño, construcción y calibración del Sistema Termogravimétrico, construido sobre la base de una electrobalanza Cahn 2000, fue una parte muy importante de la Tesis. En la construcción del Sistema Termogravimétrico se realizó: el diseño; el montaje propiamente dicho; la calibración, con vistas a aplicarlo al estudio cinético de la reacción a estudiar y el acoplamiento con un sistema de adquisición de datos. En este aspecto, las calibraciones y su aplicación a estudios de cinética química significaron una contribución original a las técnicas termogravimétricas. La cloración de óxidos metálicos en presencia de carbono se conoce con el nombre de reacciones de carbocloración y se aplica fundamentalemnte a la obtención industrial de los cloruros de titanio y circonio. Una característica del sistema de reacción propuesto para este estudio, es la escasa información bibliográfica sobre el mismo, o sobre sistemas similares. Esta escasa información previa hizo necesario la realización del estudio de los sistemas de interacción parciales : CI2-C y CI2-ZrO2. La interacción CI2-C se estudió por termogravimetría. Se realizó también mediciones complementarias por espectrometría de masa de haz modulado. Por otra parte, el sistema Cl2-ZrO2 fue estudiado, fundamentalmente, por difracción de rayos X y por microscopía electrónica de transmisión. Una vez realizados los estudios mencionados se estuvo en condiciones de iniciar el estudio de la reacción de carbocloración, que involucra a ambas interacciones parciales, además de la reacción quimica misma. Los resultados obtenidos en estos estudios permitieron proponer un mecanismo para la metaestabilidad de la fase tetragonal de la circonia y un mecanismo para la interacción CI2-C; pusieron en evidencia que la carbocloración de circonia ocurre por dos mecanismos de reacción diferentes y permitieron proponer un mecanismo de reacción para cada una de las etapas de reacción.

La zona central de la provincia de Santa Fe presenta condiciones agroecológicas adecuadas para la producción de cítricos, aunque para extender la producción de estos frutales, se hace necesaria la difusión de los conocimientos de adaptación de los diferentes cultivares, así como la información referente al comportamiento frente a las enfermedades más importantes de los cítricos. En relación a este punto, la cancrosis bacteriana de los cítricos (CBC), causada por Xanthomonas citri subsp. citri (X. citri), es una de las enfermedades que mayores daños causa en las plantaciones de la provincia. Entre todas las medidas de manejo aplicables a la CBC, el cultivo de genotipos resistentes es la mejor solución a largo plazo. Afortunadamente, existen diferencias de susceptibilidad entre las especies y cultivares del género Citrus. Específicamente, entre los genotipos de mandarino, ha sido reportado que el cv. 'Okitsu' es más resistente al desarrollo del cancro que el cv. 'Clemenules', aunque los mecanismos involucrados en esta resistencia diferencial son desconocidos. En la presente Tesis Doctoral se describen los resultados obtenidos en el análisis de la interacción entre X. citri y los cultivares de mandarino 'Clemenules' y 'Okitsu', tanto bajo condiciones de campo como bajo condiciones de crecimiento controladas. Las evaluaciones a campo demostraron que las hojas de 'Okitsu' presentan un menor período de susceptibilidad a X. citri. Por otro lado, en cámara de crecimiento se comprobó que la resistencia a cancrosis en el cv. 'Okitsu' se ‚quiebra‛ cuando las hojas son inoculadas con X. citri por el método de infiltración, indicando que la resistencia en este cultivar depende de la integridad de las barreras superficiales de las hojas. Por métodos de inoculación no invasivos como la aspersión, las diferencias entre ambos cultivares en la susceptibilidad a X. citri fueron mayores en hojas inoculadas entre los 15 y 22 días de edad, por lo cual se analizaron las posibles barreras de defensa en este estadio en particular. El estudio de la dinámica temporal y espacial de las barreras estructurales de la hoja de ambos cultivares de mandarino, sugiere que en 'Okitsu' la cutícula constituye una barrera de defensa constitutiva que impide el ingreso de X. citri al mesófilo de las hojas. Un acercamiento al estudio de la biogénesis de la cutícula en ambos cultivares de mandarino permitió identificar genes candidatos, los cuales podrán ser utilizados para el desarrollo de estrategias biotecnológicas que permitan manipular la composición de la cutícula y desarrollar cultivares resistentes a CBC u a otros patógenos de cítricos.

En consonancia con los recientes desarrollos en nanociencia y nanotecnología, la óptica a escala nanométrica (Nanoóptica o Nanofotónica) está en el centro del interés científico y tecnológico a nivel mundial. Desde comienzos de la década de 1990, el número de trabajos relacionados con esta temática se ha incrementado casi exponencialmente. Una de las áreas de mayor actividad dentro de la Nanofotónica resulta del estudio de la interacción de la luz con superficies o estructuras metálicas con dimensiones típicas de decenas de nm. Dependiendo de las características del material, del medio y de la longitud de onda, se producen oscilaciones colectivas de los electrones libres del metal (plasmones) que generan absorbancias en determinadas bandas del espectro de luz incidente. Estas fluctuaciones de carga eléctrica son acompañadas por oscilaciones acopladas de campo electromagnético, por lo que las resonancias se llaman plasmones polaritones, y al área de investigación se la conoce como Plasmónica. Estos campos electromagnéticos resultan confinados en volúmenes nanométricos, por lo que resultan en refuerzos de campo de varios órdenes de magnitud. Una de las líneas frecuentemente analizadas en esta área se orienta al estudio de las propiedades plasmónicas de nanopartículas esféricas de metales nobles. Con el avance de diferentes métodos de síntesis, en particular la síntesis por ablación láser, es posible generar nanopartículas de diferentes metales, con diferentes capas de cobertura y hasta de formas no esféricas. El desarrollo de esta tesis incluye aspectos teóricos y experimentales complementarios. La motivación principal de esta tesis en el aspecto teórico, apunta a extender el estudio de las propiedades plasmónicas de nanopartículas esféricas de metales no nobles, de estructura compuesta (núcleo y simple o doble cubierta) como así también de geometría no esférica. Dichas propiedades plasmónicas se analizan a través de la resonancia que presenta el espectro de extinción óptica de los coloides de nanopartículas fabricadas por ablación láser de femtosegundos o por síntesis química. Estos espectros pueden reproducirse utilizando teoría de Mie para partículas esféricas, que incluye, entre otros parámetros, la función dieléctrica del material de la partícula. Para tamaños por debajo de unas pocas decenas de nanómetros, esta última no sólo depende de la longitud de onda sino también del tamaño (radio). Para describir la dependencia de la función dieléctrica, con la frecuencia y con el tamaño de la nanopartículas, primero se modeló la dependencia de la función dieléctrica de volumen con la longitud de onda como la suma de dos contribuciones: la contribución de los electrones libres y la contribución de los electrones ligados. Luego se incorporaron correcciones por tamaño a la función dieléctrica así calculada. Para realizar estas correcciones se requería conocer parámetros tales como la frecuencia de plasma y la constante de amortiguamiento de cada metal analizado. En muchos casos, no se conocían los valores de estos parámetros, haciéndose necesaria su determinación. En esta tesis se realizó un exhaustivo estudio del tema, lográndose determinar la frecuencia de plasma y la constante de amortiguamiento de 9 metales diferentes, desarrollando un novedoso método que utiliza como punto de partida las medidas experimentales de la función dieléctrica de volumen. El método desarrollado, que fue aplicado y validado para nanopartículas de metales nobles, permitió la determinación de aquellos parámetros con una mayor exactitud en un rango amplio de longitudes de onda y permitió extender el estudio de las propiedades plasmónicas a nanopartículas de metales de transición como son Ti, Ta, Fe, V, Pt y Al, entre otros. Por otra parte, se abordó la descripción teórica de la extinción y la absorción de nanopartículas esféricas formadas por un núcleo y dos cubiertas desarrollando la teoría de Mie para ese tipo de estructura compleja considerando condiciones de contorno en las dos interfaces, incluyendo la función dieléctrica de cada material modificada por tamaño y calculando los refuerzos de campo en cada una de las regiones. En el caso de nanopartículas con características magnéticas, se describió teóricamente la dependencia de la permeabilidad magnética con la frecuencia utilizando la ecuación de Gilbert y utilizando la expresión determinada por Landau para nanopartículas esféricas de núcleo desnudo. Se calculó la contribución de las corrientes de Eddy a la extinción óptica para el caso de nanopartículas complejas de núcleo y dos cubiertas, destacándose la importancia de su inclusión. Para nanoestructuras no esféricas, se implementó la aproximación de dipolos discretos (DDA) para calcular la eficiencia de extinción, previamente validada por comparación con espectros de extinción obtenidos de la teoría de Mie para nanopartículas esféricas. Esta aproximación fue utilizada para describir la respuesta de cristales fotónicos formados por arreglos de nanopartículas esféricas con características magnéticas. En cuanto al abordaje de la parte experimental, se han fabricado nanopartículas en solución coloidal por ablación láser de femtosegundos, a partir de blancos sólidos de diferentes metales. A partir del análisis de los espectros de extinción se ha podido determinar la distribución de tamaños como así también la composición y estructura de las especies que componen los coloides mediante el ajuste por teoría de Mie, incluyendo las correcciones a la función dieléctrica por tamaño. Estos estudios han sido complementados por otras técnicas como microscopía AFM y TEM. También se ha aplicado el mismo tipo de análisis a la determinación de tamaño de nanopartículas en solución coloidal fabricadas por síntesis química.

En la presente Tesis se utilizan diversas técnicas experimentales, principalmente fotofïsicas, para estudiar la transición sol-gel de sistemas basados en titania. La sintesis de los mismos se realizó en diversos medios -acuoso, alcohólico y en micelas inversas- a partir de la hidrólisis de Ti(OBnu)4. Se empleó una variedad de sondas ópticas en estudios de anisotropía de fluorescencia y optoacústica, obteniéndose información sobre cambios de microviscosidad y de la evolución de las cavidades formadas al desarrollarse redes de polímeros o de nanopartículas de titania, según el tipo de gel. Complementariamente se utilizaron técnicas de caracterización de los materiales obtenidos: espectoscopía IR y UV-visible, difractometría de RX, mediciones con balanza de cuarzo y de viscosidad macroscópica. Las características del material obtenido dependen del medio en el que se realiza la síntesis. En cada caso se discute el tipo de estructura obtenida. La variación de los parámetros viscoelástícos, microscópicos y macroscópicos, durante la transición sol-gel se analiza empleando modelos de percolación.

A pesar de su importancia en los procesos de formación de estrellas y planetas, así como en la estructura física, química y morfológica de las galaxias, varios parámetros astrofísicos fundamentales de las estrellas de gran masa son hasta ahora muy poco conocidos, y el primero de ellos es justamente la masa. En esta tesis intentamos incrementar el conocimiento de estas estrellas, y en especial de su masa, mediante el estudio del movimiento de la línea de las ápsides de sus órbitas, también conocido como movimiento apsidal o precesión orbital. Nuestra atención se centró en todos los sistemas binarios tipo O+OB conocidos, con soluciones orbitales excéntricas publicadas, y observables con el instrumental disponible desde el hemisferio sur. Mediante una búsqueda bibliográfica encontramos 17 sistemas con estas características. Recolectamos 853 espectros de alta resolución de dichos sistemas, obtenidos desde CASLEO haciendo uso de turnos otorgados especialmente para esta tesis, y también desde Las Campanas Observatory y ESO - La Silla en Chile, en el marco del relevamiento OWN Survey. Medimos las velocidades radiales de las componentes de los sistemas y simultáneamente separamos sus espectros, mediante una técnica conocida como disentangling. Clasificamos espectralmente esas componentes y medimos su velocidad de rotación proyectada. Ajustamos nuevas soluciones orbitales a todos los sistemas utilizando las velocidades radiales medidas. Comparamos los elementos orbitales actuales con los anteriores y encontramos 2 casos con períodos incorrectos, y 2 con órbitas circulares, no excéntricas. Detectamos cambios, con diferentes grados de certeza, en la longitud del periastro de las órbitas de los restantes 13 sistemas. En 8 de esos sistemas pudimos detectar claramente movimiento apsidal y ajustamos nuevas soluciones orbitales, que consideran este movimiento, utilizando nuestras medidas de velocidad radial junto con todas las publicadas anteriormente. De este modo, obtuvimos la velocidad del movimiento apsidal en ellos. En los otros 5 sistemas encontramos indicios de movimiento apsidal, y calculamos un primer valor tentativo de su velocidad, que deberá ser confirmado con estudios posteriores. Descubrimos que uno de los sistemas estudiados (HD165052), presenta el movimiento apsidal más rápido conocido hasta el momento para un sistema binario O+OB. Usando la velocidad del movimiento apsidal y modelos de evolución estelar, con el método del movimiento apsidal calculamos las masas de las estrellas componentes de 7 sistemas binarios de gran masa, las cuales se encuentran dentro de los rangos determinados previamente para sus tipos espectrales. En 3 de estos sistemas, que eran eclipsantes, las diferencias entre las masas obtenidas por el método tradicional y por el método del movimiento apsidal están entre el 1 y el 15%. De este modo, mostramos que el estudio del movimiento apsidal puede aportar nuevos conocimientos sobre parámetros astrofísicos fundamentales de las estrellas masivas y, especialmente, sobre sus masas.

La descripción de las partículas e interacciones fundamentales de la naturaleza es tema de estudio de la Física de altas energías (HEP) y se describen en forma de leyes y modelos matemáticos. Estos modelos poseen parámetros que caracterizan el tipo e intensidad de las interacciones, los cuales son determinados experimental y una vez medidos, otras observaciones pueden ser predichas, verificando la consistencia de la teoría. Los experimentos que dan (y dieron) origen a estos modelos comprenden desde estudios de momento angular en átomos, donde el impulso transferido es del orden de 10^-10GeV, hasta colisiones pp a energías de centro de masa de 10³ GeV. La teoría actualmente aceptada para explicar las interacciones fundamentales, excepto la gravedad, es el llamado Modelo Standard (MS). Los orígenes del MS pueden remontarse al modelo de Fermi y a la propuesta de la existencia del neutrino, una partícula (fermión) muy curiosa ya que la única interacción que experimenta es la interacción débil (hasta el momento no se ha podido registrar masa para esta partícula) y no existe otra partícula observada que tenga la misma propiedad. Las interacciones débiles han sido estudiadas primeramente en electrones y muones, cada uno asociado a su neutrino correspondiente. Más recientemente, con el descubrimiento del leptón τ (tau), se abrió una nueva puerta para las investigaciones en esa dirección. El τ ofrece un laboratorio único para el estudio de las interacciones fundamentales ya que, debido a su gran masa, sus posibilidades de desintegración son muy variadas, incluyendo procesos intermedios que involucran también a las interacciones fuertes. Los taus se producen copiosamente en procesos de colisión electrón-positrón. Los experimentos en LEP (CERN) y SLC (SLAC) permiten realizar tests de precisión sobre las predicciones y necesidades del MS, en particular, sobre el sector electrodébil, del cual nos ocuparemos en esta tesis.

La Óptica es una rama de la Física que ha recibido un importante impulso en el ultimo trienio, fundamentalmente por la adopción del formalismo de la Teoría de las Comunicaciones, así como por la aparición del láser, que se ha convertido en un instrumento invaluable para la comprensión de los procesos básicos de la interacción de la radiación con la materia, a la vez que brinda una fuente de iluminación de características únicas. Con el objeto de comprender mejor los fines de la presente tesis, haré a continuación, una breve exposición de las experiencias que motivaron y dieron forma a las ideas que voy a desarrollar. Básicamente se pueden dividir en dos clases, una de ellas se enmarca en la "Óptica de Fourier", y la otra en lo que llamare, estudio de las figuras interferenciales producidas por reflexiones múltiples en cavidades resonantes no convencionales.

El descubrimiento en el 2012 de una nueva partícula con masa alrededor de 125 GeV consistente con un bosón de Higgs, marcó un cambio de los objetivos de las investigaciones desde la fase del descubrimiento a la fase del estudio de las propiedades de esta nueva partícula para caracterizarla. En esta tesis se presenta en primer lugar un análisis del espín de dicha partícula en su canal de decaimiento a dos fotones, siendo uno de los aportes a la comprobación de la compatibilidad de la resonancia encontrada con el bosón predicho por el Modelo Estándar (ME). Las investigaciones se basaron en 25 1/fb de colisiones pp a 7 y 8 TeV del LHC, recolectados por el experimento ATLAS. La hipótesis del Higgs del ME fue contrastada con varias hipótesis alternativas, incluyendo modelos de espín 2 con acoplamientos universales y no-universales a los fermiones y bosones vectoriales. Todas las hipótesis alternativas son excluidas en favor del bosón de Higgs del ME a más de 99.9 % de nivel de confianza. Se realizó también un estudio preliminar de la sensibilidad a las propiedades CP de las interacciones del Higgs utilizando únicamente el canal de decaimiento difotónico con los datos que serán colectados a fin del Run-II del LHC. Finalmente, se contribuyo a las medidas de precisión de las secciones eficaces fiduciales en diversas regiones del espacio de fase y secciones eficaces diferenciales como función de varias variables cinemáticas, todas realizadas en una manera independiente de modelos. En el caso particular que se presenta en esta tesis se realizó la primera determinación en la colaboración ATLAS de la sección eficaz fiducial del Higgs decayendo en dos fotones a energía de colisión pp de 13 TeV, utilizando datos correspondientes a una luminosidad integrada de 13.3 1/fb. El resultado en la región fiducial base -un Higgs de masa 125.09 GeV decayendo en dos fotones aislados con momento transverso mayor a 35 % y 25 % de la masa invariante del sistema difotónico, y cada uno con pseudorapidez absoluta < 2.37 y excluyendo [1.37 -1.52]- es de 43.2±14.9 (stat.)±4.9 (syst.)fb.

El estudio de las galaxias ha permanecido restringido durante muchos al de aquellos objetos que presentan un diámetro aparente notable en una placa fotográfica de larga exposición. Desde nuestra ubicación dentro de una galaxia relativamente brillante como lo es la Vía Láctea, a lo cual se agregan las contribuciones por luz dispersada en el Sistema Solar y en la atmósfera terrestre, el brillo del cielo nocturno alcanza alrededor de 21.5 mag_(B) para buenos sitios de observación. La detección de galaxias de bajo brillo superficial, o sea aquellas cuya luminosidad provenga en mayor parte, o totalmente, de zonas de brillo superficial por debajo de este nivel, se verá muy dificultada por el hecho de que sus isofotas quedarán sumergidas en el ruido del cielo. Según Disney (1980), "...somos como prisioneros en una celda iluminada tratando de discernir nuestros alrededores observando a través de una pequeña ventana hacia la oscuridad exterior. Podemos ver con suficiente facilidad las luces de la calle, y las ventanas iluminadas, pero ¿podemos ver, o inferir correctamente, las casas y los árboles?". Tiempo atrás, Arp (1965) ya había llamado la atención sobre los efectos de selección que dificultarían el descubrimiento de galaxias de bajo brillo superficial, así como también, en el otro extremo, de galaxias suficientemente compactas como para no distinguirse de las estrellas. El resultado es que las galaxias llamadas "normales" serían en realidad una muestra no muy representativa de la población total de objetos extragalácticos.