Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 112
- ItemPerfect Conductor and Mu-Metal Enhancement of Electromagnetic Fields Near Topological Insulators(2024) Dvorquez Gomberoff, Eitan; Maze Ríos, Jerónimo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de FísicaThis thesis focuses on the transmission and reflection coefficients of light in systems involving topological insulators (TI). Due to the electromagnetic coupling in TIs, new mixing coefficients emerge, leading to new components of the electromagnetic fields of propagating waves. We have discovered a simple heterostructure that provides a 100-fold enhancement of the mixing coefficients for TI materials. Such effect depends on the TI's wave impedance and the selected material for the sublayer. We also predict a transverse deviation of the Poynting vector due to these mixed coefficients contributing to the radiative electromagnetic field of an electric dipole. Given an optimal configuration of the dipole-TI system, this deviation could amount to 0.28% of the Poynting vector due to emission near non-topological materials, making this effect detectable.
- ItemGeneración de supercontinuo en sólidos con pulsos de baja energía(2024) Villanueva Varela, Fernando Gabriel; Birger, Seifert; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de FísicaLa obtención de fuentes de luz coherente de espectro ancho es muy deseable, tanto en el área de la óptica como en sus aplicaciones. Una manera de lograr producir tal fuente es mediante la generación de supercontinuo. La generación de supercontinuo, también llamada generación de luz blanca, es un proceso óptico altamente no lineal, en el que a partir de una frecuencia de bombeo se crea una gran variedad de nuevas componentes espectrales. Se generó luz blanca variando la apertura numérica en diversos materiales. Para ello se usaron pulsos de 1030 nm de longitud de onda central, duración cercana a 350 fs, y energía inferior a 6 µJ. Los materiales más notables fueron YAG, Nd:Cr:YAG y zafiro.Para caracterizar los supercontinuos generados se registraron las potencias de umbral, potencias óptimas y de las nuevas frecuencias, además de la eficiencia del proceso. Junto con esto se registró la estabilidad del fenómeno y sus espectros para cada material para cada apertura numérica.De los materiales estudiados, el más apropiado para la generación de luz blanca fue el YAG, puesto que otorgó la mejor eficiencia a potencias bajas y sus espectros fueron anchos y suaves.La apertura numérica óptima fue cercana a 0,01; lo que coincide con la literatura sobre este fenómeno. Junto con la generación de supercontinuo, también se avanzó con la amplificación de este. Se construyó un amplificador paramétrico óptico colineal con el que se logró la amplificación del supercontinuo en un rango espectral de 200 nm en el infrarrojo. Este trabajo sienta las bases para crear un láser sintonizable con múltiples aplicaciones, como la realización de espectroscopía Raman ultrarrápida orientada a la biología.
- ItemEntanglement phenomena in one-dimensional Quantum Walks(2024) Rodríguez Vidal, Sofía Catalina; Goyeneche, Dardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de FísicaThe present work focuses on understanding entanglement in quantum walks. In particular, we analyse this property on a specific one-dimensional quantum walk model, the discrete-time quantum walk. For this, we address entanglement through a measure called quantum negativity. We highlight the relevance of entanglement and quantum walks in quantum information and computation, including a description of quantum information theory. Then, we show the results of an original simulation for negativity in quantum walks, and draw conclusions regarding the behaviour of negativity under a quantum walk evolution for several configurations. Lastly, we address mathematical aspects of these observations and provide formal proofs for some of the numerical re- sults. Due to the interdisciplinary nature of this work, we aim to provide an insight of the behaviour of entanglement in quantum walks and the relevance of this property from a quantum information perspective, as well as shedding a light on the utility of the model and the flexible formalism it provides for testing this property and others.
- ItemReacondicionamiento del generador GEPOPU y experimentos de colisiones de flujos de plasmas contra objetos sólidos(2024) Díaz Pacheco, Juan Pablo José; Veloso Espinosa, Felipe Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de FísicaEn esta tesis se presenta el reacondicionamiento del generador GEPOPU de la Pontificia Universidad Católica de Chile de modo de utilizarlo para experimentos de ísica del plasma y se presentan resultados de colisiones de flujos de plasma contra objetos sólidos.Se confeccionó un banco de condensadores Marx con valores de inductancia y capacitancia de LMarx = 2.57±0.02 μH y CMarx = 3.66±0.02 nF respectivamente, acoplado a una línea de transmisión de modo de comprimir el pulso. Se montaron diagnósticos eléctricos de modo de medir el voltaje y la corriente generado por el pulso, con los cuales se obtuvo un pulso en cortocircuito de Imax = 163 ± 5 kA y tiempo de subida de 122 ± 4 ns con una tasa de corriente dI/dt = 1.34 ± 0.06 · 10^12 A/s.Utilizando este generador y a modo de estudiar fenómenos de choques en un contexto de objetos astrofísicos, se montó un arreglo de alambres inverso, lo que produjo un flujo de plasma el cual se hizo colisionar con un objetivo plano de mica y se logró generar un choque supersónico tipo bowshock. En este nuevo montaje se logró producir un pulso de corriente máxima de Imax = 192±4 kA en 102±2 ns con una tasa dI/dt = 1.88±0.05 · 10^12 A/s. De forma de medir la densidad electrónica del choque se montó un diagnóstico óptico refractivo de interferometría mediante un láser (Nd:YAG 4 ns, 532 nm) el cual incidió en el arreglo. Resultados de los mapas de densidad de los choques nos permitieron medir el número de Mach M para la velocidad del flujo del plasma y el ´índice adiabático γ, el cual nos da indicios del proceso de enfriamiento del choque el cual puede ser adiabático con γ = 5/3 o radiativo con γ < 5/3, obteniendo valores de M = 1.7 − 1.9 y γ = 1.3 − 1.9 para disparos en un tiempo de ∼ 200ns después de la subida de corriente.Por otro lado, resultados utilizando dos objetivos de mica generaron dos choques simultáneamente, lo que permitió estudiar la zona de interacción entre ambos. Se logró calcular el ´angulo crítico ϕcrit de interacción indicador de la generación de un Mach stem, y comparándolo con mediciones directas del ´angulo de incidencia entre los choques, se obtuvo que los ´angulos de incidencia fueron mayores a los ´angulos críticos calculados, indicando la producción de un Mach stem. La mayor fuente de error se asocia a la medición del ´ángulo del cono de Mach, el cual tuvo una dispersión bastante significativa (∼ 35±8◦). A futuro se pretende acoplar un prepulso a GEPOPU de manera de generar una columna de plasma por la cual circulará el pulso principal, acelerando más fácilmente el flujo. Futuros diagnósticos incluyen medición de velocidad y temperatura del plasma de manera de determinar la colisionalidad del choque, el cual es un parámetro relevante si se quiere comparar con fenómenos astrofísicos.
- ItemGrowth Dynamics in a Mechanical Model of Cellular Colonies(2024) Álvarez Murphy, Fidel Gerardo; Düring, Gustavo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de FísicaCellular colonies are structures of microorganisms that remain attached toeach other and/or to a surface. To study the effects of mechanical stress on thedynamics of a growing colony, a minimal discrete physical model of these cellu-lar systems is proposed considering only microscopic quantities from mechanicalforces, and a cell growth and division process. Using simulations that model thediscrete model evolution, macroscopic dynamics of contact and growth withinnon-motile circular-shaped cell colonies are successfully reproducible. To find alink between the microscopic quantities involved in the dynamics and the macro-scopic observables, an out-of-equilibrium continuum theory is developed.Theobserved dynamics in the discrete model are accurately described by the contin-uum theory at the mesoscopic limit, describing along the colony the existenceof maximum inner pressure and velocity as a function of microscopic quantities.Particularly, a constitutive relation between velocity and inter-particle overlapis found, describing that the growth dynamics of a colony are equivalent in twospatial configurations: a free and a channel-limited expansion. As a second partof this work, given the dynamics of the system, a competitive genetic surfingdynamic is studied considering two different cell strains in the channel-limitedconfiguration. The observed genetic surf shows a frequency distribution of domi-nance between strains that transits from an exponential law with exponent ´3{2to a log-normal distribution depending on the initial strain relative proportionand the channel width, suggesting that this system’s competitive dynamics canbe described by mean-field theories that describe growth processes.