Física

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    Estimación de la contribución del forward scattering de muones en la señal registrada por el detector MuTe
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-29) de León Barrios, Ricardo ; Suárez Durán, Mauricio ; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto ; Vásquez Ramírez, Adriana Carolina ; Peña Rodríguez, Jesús
    La muografía es una técnica que permite obtener imágenes de la estructura interna de volúmenes de gran tamaño al detectar las variaciones en el flujo de muones que lo atraviesan y reconstruir sus trayectorias. En la Universidad Industrial de Santander se construyó MuTe, un telescopio de muones híbrido que combina la tecnología de un hodoscopio y un detector Cherenkov de agua y cuyo objetivo es estudiar volcanes de Colombia mediante muografía. Sin embargo, un obstáculo potencial en esta aplicación es el forward scattering de muones (MFS), un fenómeno en el que muones de bajas energías que no han atravesado el objeto estudiado son dispersados cerca de su superficie y registrados por el detector, en donde su trayectoria se recrea como si hubieran atravesado la estructura. Mediante el uso encadenado de los códigos computacionales de CORSIKA, MAGNETOCOSMICS y Geant4, en este trabajo se estudiaron algunas características distintivas de este fenómeno, tales como la probabilidad de que los muones se dispersen por MFS y su dependencia en el momentum y ángulo de incidencia. Se halló que la probabilidad de presentar MFS aumenta con el ángulo de incidencia de los muones y disminuye con su momentum inicial. También se halló que cerca del 22,7% de los muones que inciden con un ángulo de 85° o mayor respecto de la normal de la superficie y con momentum de 5,5 GeV/c o menor son dispersados por MFS. Finalmente, se halló que más del 67% de los muones que presentan MFS se desvían 5° o menos en sus ángulos cenital y acimutal. Los resultados de este trabajo son importantes para evaluar el impacto del MFS en la muografía y mitigar su efecto en la operación de MuTe.
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    Implementación de un método de determinación de Cadmio en suelos mediante Espectroscopía de plasma inducido por láser (LIBS)
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-04-07) González Villalobos, Kevin Andrés ; Cabanzo Hernández, Rafael ; Herrera Celis, Sandra Liliana ; Miranda Mercado, David Alejandro ; Guerrero Bermúdez, Jader Enrique
    En este proyecto de investigación se estudiaron 21 muestras de suelos cultivables de cacao con el objetivo de identificar cadmio (Cd) mediante espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS) utilizando el primer armónico (1064 nm) de un láser Nd:YAG, puesto que este elemento es considerado un importante problema de salud pública debido a su alta toxicidad, movilidad en suelos y bioacumulación. Inicialmente se hizo un análisis cualitativo comparando las longitudes de onda e intensidades de las señales elementales obtenidas con LIBS en el rango de 200 nm a 700 nm y las reportadas por la NIST, esto con el fin de detectar los elementos presentes en las muestras en presentación pastilla; se hizo una evaluación en las ventanas 214 nm y 226 nm donde se encuentra las líneas de emisión representativas del Cd, sin embargo debido a las altas concentraciones de Fe y Ti no fue posible detectar Cd. Por ello se diseñó e implemento una metodología conocida como transformación sólido-líquido-sólido que permitió la detección de la señal de Cd, para ello se hizo un estudio de los parámetros instrumentales y experimentales para obtener una buena relación señal-ruido en sus líneas de emisión. Con estos resultados se validó que LIBS es una técnica versátil y económica, que puede ser implementada convenientemente en el área de control y monitoreo de contaminantes en suelos cultivables.
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    Simulación(3D) de la dinámica global y lineal del plasma en un Tokamak esférico
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-04-01) Quintero Graut, Jorge Andrés ; Orozco Ospino, Eduardo Alberto ; López Durán, Jesús Eduardo ; García Russi, Luis Francisco ; Otero Olarte, Oswaldo
    Uno de los problemas más importantes en la física desde el siglo XX ha sido la generación eficiente de energía nuclear por medio del confinamiento magnéico del plasma. Este problema se centra en confinarlo durante el tiempo necesario de tal manera que la energía suministrada sea menor que la energía obtenida en determinados procesos. Para resolverlo, se ha estudiado el plasma desde el ámbito experimental, teórico y computacional. Desde los dos últimos enfoques, se puede modelar como un fluido para el estudio de su dinámica. De acuerdo con lo anterior, se presentará un estudio de la dinámica del plasma por medio del modelo MHD ideal en el régimen lineal partiendo de una configuración de equilibrio típica de sistemas de confinamiento toroidal tipo Tokamak. A partir del estado de equilibrio, el sistema es sometido a una perturbación, logrando visualizar la evolución de variables físicas como la presión cinética y magnética del plasma. Se concluye que la evolución responde a la linealidad de la ecuaciones y se logra simular la dinámica para los primeros 60 periodos de Alfven.
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    Registro de dos haces con momento angular orbital entero con un cristal fotorrefractivo con fines de multiplexado
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Solano Navarro, Angie Liseth ; Torres Moreno, Yezid ; Jerez Martínez, Vladimir Albeiro ; Mendoza Castro, Jesús Hernán ; Meneses Fonseca, Jaime Enrique ; Plata Gómez, Arturo
    Esta investigación combina dos elementos clave: El momento angular orbital (MAO) y el efecto fotorrefractivo. El primero corresponde a una propiedad física, en este caso de la luz, de la cual se ha demostrado su potencial intrínseco para el envío de grandes cantidades de información (Wang et al., 2012). El segundo es un fenómeno físico que, en este caso, ocurre en el cristal fotorrefractivo convirtiéndolo en uno de los elementos ópticos más prometedores para el almacenamiento de múltiples hologramas y datos (Guo et al., 2004; Mok et al., 1991; Mok, 1993). En este sentido el Grupo de Óptica y Tratamiento de Señales (GOTS) y el Laboratorio de Óptica y Tratamiento de Señales (LOTS) han estado involucrados en este campo de investigación, a través de una serie de trabajos encaminados a implementar una técnica de generación, registro, caracterización y detección de estados MAO, donde ha sido usado un cristal fotorrefractivo BGO para este fin (Acevedo et al., 2013; Díaz Meza et al., 2012; Mendoza Castro, 2019). Acorde a lo anterior se planteó la presente investigación con el objetivo de estudiar la posibilidad de registrar dos haces con MAO entero sobre un cristal fotorrefractivo con fines de multiplexado. Con este propósito se desarrolló una serie de experimentos en los cuales se demostró paso a paso la construcción e implementación de un esquema experimental de registro de dos haces que portan MAO entero. El fenómeno se analizó con base en el modelo fisicomatemático de (Kukhtarev et al., 1978), el cual presenta una relación clara entre las propiedades del medio fotorrefractivo y el registro holográfico, y la generación de haces con MAO utilizando un modulador espacial de luz. Los resultados demuestran que es posible registrar haces que porten MAO entero usando de manera particular el cristal fotorrefractivo BGO. Además, estos hologramas permiten discernir la información completa, amplitud y fase, de la luz con MAO.