Seminarios de Posgrados Escuela Física Universidad Industrial de Santander

1 Mar 2021, 14:00 → 20 Jul 2021, 16:00 America/Bogota

Canal Zoom

Continuamos este primer semestre 2021 con el ciclo de seminarios de los posgrados de la Escuela de Física, de la Universidad Industrial de Santander, sede Bucaramanga. En esta edición tendremos la participación de colegas, tanto de la Universidad Industrial de Santander, de nuestros ex-alumnos destacados y colegas del consorcio LA-CoNGA Physics 

Monday, 1 March

14:00 → 14:40 Mecanismo electro-gravitomagnético en gamma-ray bursts y núcleos activos de galaxias (Jorge Rueda ICRANet y Univ Ferrara Italia)

La interacción "gravitomagnética" entre un agujero negro rotante de Kerr con un campo magnético circundante induce un campo eléctrico capaz de acelerar partículas cargadas (p. ej. electrones y protones) a energias enormes de hasta millones de petavolts. La energía transmitida a las partículas e irradiada al infinito es pagada por la energía de rotación del agujero negro, haciendo así disminuir su masa y momento angular en el tiempo. En este seminario mostraré las características más sobresalientes de este mecanismo haciendo énfasis en su eficiencia y capacidad de explicar la radiación observada en altas energías (billones de electronvolt) en los gamma-ray bursts y en núcleos activos de galaxia, así como la posibilidad de contribuir a la emisión de rayos cósmicos ultra energéticos.

210301Rueda.pdf

14:40 → 15:00 Preguntas

15:00 → 15:20 Dinámica de las vibraciones intramoleculares en dímeros fotosintéticos excitados con luz coherente e incoherente (Leonardo Calderón, Doctorado en Física UIS)

Hace más de una década, las oscilaciones coherentes en los espectros no-lineales de los complejos fotosintéticos recolectores de luz encendieron un intenso debate sobre la existencia de efectos cuánticos no triviales en las reacciones iniciadas por la luz en biología. A pesar de la diferencia conceptual entre la excitación por luz coherente (condiciones de laboratorio) y por luz incoherente (condiciones naturales), la discusión sobre el carácter cuántico/clásico del transporte de energía se ha centrado en el modelado del sistema de captación de luz mediante formulaciones clásicas, y en la medición de las fluctuaciones cuánticas de los estados de los complejos fotosintéticos. Mediante una formulación cuántica consistente con las condiciones naturales, se mostrará que el estado de las vibraciones intramoleculares evoluciona desprovisto de correlaciones cuánticas no triviales. Por lo tanto, el transporte de energía en los complejos fotosintéticos en condiciones naturales no se lleva a cabo mediante procesos vibracionales intramoleculares no clásicos.

210301Calderon.pdf

15:20 → 15:30 Preguntas

15:30 → 15:50 Elaboración y estudio de recubrimientos modulados por flujos de plasma (Fredy F. Parada Becerra, Doctorado en Física UIS)

La elaboración de recubrimientos para aplicaciones industriales (aeronáutica, automoción, petróleo, gas, aceite, herramientas de corte entre otra) tienen como objetivo principal mejorar las propiedades y aumentar el tiempo de vida útil del elemento recubierto. En este caso se presentan dos modelos para el tratamiento de materiales: 1. Difusión térmica y 2. Implantación iónica, sus ventajas y desventajas son comentadas y los modos de operación realizados en el laboratorio de física y tecnología del plasma son presentados.

210301Parada.pdf

15:50 → 16:00 Preguntas

Monday, 8 March

14:00 → 14:40 MATHUSLA y la Física más allá del modelo estándar (KAREN SALOMÉ CABALLERO MORA, Universidad Autónoma de Chiapas México)

MATHUSLA (MAssive Timing Hodoscope for Ultra-Stable neutraL pArticles) es un experimento propuesto consistente en un hodoscopio de grandes dimensiones a nivel del piso, para ser colocado cerca del punto de interacción del detector CMS en el CERN. Su objetivo es buscar vértices desplazados del decaimiento de partículas neutras de larga vida (LLP), durante las corridas de alta luminosidad en el LHC, en un ambiente de poco fondo. Las LLP han sido predichas por distintos modelos más allá del Modelo Estándar, para tratar de resolver problemas abiertos en la física fundamental de partículas elementales. La idea detrás de MATHUSLA es monitorear un gran volumen de aire (100m x 100 m x 25 m) con una serie de capas que funcionan como detectores de seguimiento para buscar dichos vértices. El diseño actual de MATHUSLA considera unidades de 9 m x 9m de barras texturizadas de plástico centellador (4.6 m x 4.5 cm x 2 cm) en cada plano del detector, las cuales proveen información espacial y temporal acerca de las partículas cargadas que golpean al detector. Debido a esta configuración, MATHUSLA podría detectar también chubascos atmosféricos extendidos (EAS) de partículas, producidos por rayos cósmicos. Sin embargo, esta medición podría estar limitada debido a una saturación del detector. Para aumentar la capacidad de MATHUSLA como detector de EAS de energías superiores a 100 TeV, se propuso agregar una capa extra de RPCs (Cámara de Placas Resistivas). En esta charla se presentan resultados de un estudio MC para analizar la capacidad de MATHUSLA para la detección de rayos cósmicos, haciendo énfasis en las simulaciones de los EAS. Se muestra que MATHUSLA podría ofrecer ventajas tales como proveer mediciones espaciales y temporales de un EAS, de gran precisión, para estudiar el espectro de energía, composición y distribución de llegada de los rayos cósmicos, así como para pruebas de modelos de interacción hadrónica. Además, tiene potencial para seguir eventos inclinados.

KarenMora_LACONGA2021.pdf

14:40 → 15:00 Preguntas

15:00 → 15:20 Correlación entre ELVES múltiples y la dinámica de las tormentas en el Observatorio Pierre Auger (Adriana Vásquez-Ramírez, Doctorado en Física UIS )

Los ELVES (Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources.) son fenómenos luminosos transitorios que ocurren en la base de la ionósfera por encima de las tormentas eléctricas. Estas emisiones de luz ocurren cuando el pulso electromagnético generado por un rayo excita las moléculas de Nitrógeno, que al volver a su estado fundamental emiten fotones en longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. Las fototrazas de estos fenómenos pueden presentar uno o varios picos de emisión, por lo que existe una variedad de elves dependiendo del número de picos: simples y múltiples (doble o cuadruple pico). La naturaleza de los elves múltiples aún no se entiende por completo, pero existen varias hipótesis que los relaciona con las características principales de los rayos, es decir, el tipo de rayo, la altitud a la que se produjo y su forma de onda. Para observar los múltiples picos en las fototrazas se necesitan detectores con una resolución temporal de decenas de microsegundos. El Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger, ubicado en Malargüe, Argentina, cuenta con un Detector de Fluorescencia (FD) con una resolución temporal de 100 ns, siendo capaz de detectar elves simples y múltiples. En este reporte se muestra la distribución anual, mensual y diaria de los elves simples y múltiples detectados por el FD entre los años 2014 y 2020, así como la proporción de elves múltiples respecto al total de eventos.

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ELVES (Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources.) are transient luminous phenomena that occur at the base of the ionosphere above thunderstorms. These light emissions occur when the electromagnetic pulse generated by lightning excites the nitrogen molecules. Upon returning to their fundamental state, they emit photons at wavelengths ranging from ultraviolet to infrared. The phototraces of these phenomena can present one or several emission peaks, so various elves depend on the number of peaks: single and multiple (double or quadruple peak). The nature of multiple elves is not yet fully understood. Still, several hypotheses relate them to the main characteristics of lightning, i.e., the type of lightning, the altitude at which it was produced and its waveform. To observe the multiple peaks in the phototraces, detectors with a time resolution of tens of microseconds are needed. The Pierre Auger Cosmic Ray Observatory, located in Malargüe, Argentina, has a Fluorescence Detector (FD) with a temporal resolution of 100 ns, detecting single and multiple elves. This report shows the annual, monthly and daily distribution of single and multiple elves seen by the FD between 2014 and 2020 and the proportion of multiple elves concerning the total number of events.

15:20 → 15:30 Preguntas

15:30 → 15:50 Dinámica de la polarización y la coherencia de fuentes de luz parcialmente polarizadas sobre la esfera de Poincaré. (Karol Salazar Doctorado en Física UIS)

La descripción matemática de la polarización de la luz está basada en el método de la matriz de polarización, los parámetros de Stokes, el vector de Jones y el método gráfico de la esfera de Poincaré. Recientemente, se ha introducido una nueva metodología para caracterizar la polarización, en función de las auto-correlaciones de los parámetros de Stokes, las cuales permiten obtener información adicional respecto a los parámetros de Stokes o la matriz de polarización. Este método puede diferenciar entre dos fuentes de luz con el mismo grado de polarización, pero con dinámica de polarización diferente, es decir, con diferentes estadísticas. La esfera de Poincaré es muy útil en el caso de fuentes de luz totalmente polarizadas, ya que permite una representación gráfica de los estados de polarización y sus transformaciones como se demuestra en esta investigación con la formulación de la ley de los birrefringentes lineales. Además, el método de Stokes-Mueller constituye un método algebraico adaptado a esta representación, lo que incrementa el interés de esta. Por lo tanto, en el seminario se presentará una nueva metodología basada en el estudio estadístico de la polarización a través de la evolución temporal de los estados de polarización sobre la esfera de Poincaré. Estos estados son descritos mediante distribuciones de densidad de probabilidad de estados de polarización sobre la esfera de Poincaré, lo cual permite caracterizar las fuentes de luz parcialmente polarizada por medio de parámetros que se acoplan con el método gráfico de la esfera de Poincaré.

15:50 → 16:00 Preguntas

Monday, 15 March

14:00 → 14:40 El formalismo de Newman-Janis inspirado en dos problemas abiertos en la gravedad de Einstein (Antonio C. Gutiérrez, Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Colombia)

Un problema central de la Relatividad General es la obtención de una solución que describa la contraparte interior de la fuente para el agujero negro de Kerr. Además, determinar un método para acoplar las soluciones interiores y exteriores a través de una superficie libre de coordenadas predefinidas sigue siendo un problema abierto.
En esta charla, presentamos una técnica para generar soluciones a la ecuación de campo de Einstein inspirada en los problemas mencionados. Además, elaboraremos algunas soluciones obtenidas aludiendo a los agujeros de gusano en rotación.

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A central problem in General Relativity is obtaining a solution to describe the source's interior counterpart for Kerr black hole. Besides, do determine a method to match the interior and exterior solutions through a surface free of predefined coordinates remains an open problem.
In this talk, we present a technique to generate solutions to the Einstein field equation inspired by the mentioned problems. Furthermore, we will elaborate on some obtained solutions by alluding to rotating wormholes.

14:40 → 15:00 Preguntas

15:00 → 15:20 Imágenes espectrales compresivas mediante información lateral virtual (MIguel Máquez, Doctorado en Física UIS)

En los últimos años ha aumentado el interés por los dispositivos de imagen compresiva que capturan imágenes espectrales con alta resolución espacial y espectral con tan sólo una instantánea. Sin embargo, existe un compromiso intrínseco entre la resolución espacial y la espectral que degrada una a expensas de la otra. Para paliar esta situación, los sistemas más avanzados han recurrido a múltiples instantáneas obtenidas mediante moduladores espaciales de luz (SLM) programables dinámicamente, o a la información lateral de un segundo sensor obtenida mediante divisores de haz o configuraciones estereoscópicas, que sufren de oclusión y exigen tareas de registro. En este trabajo se propone una arquitectura de imágenes espectrales instantáneas compresivas que se basa en las ideas de la información lateral, pero que se apoya en un único sensor de imagen. En concreto, proponemos dividir la luz entrante en dos trayectorias, como en un interferómetro convencional, con una trayectoria que dispersa la luz codificada, mientras que la otra sólo la retransmite, para así multiplexar una medición tradicional codificada y dispersada con una versión modulada en escala de grises del cubo 3D en el sensor de imagen. Hemos acuñado esto último, información lateral virtual. El sistema óptico propuesto es versátil en el sentido de que puede pasar de un sistema totalmente codificado a una cámara de escala de grises espacialmente modulada, cambiando/bloqueando la respuesta de división de los divisores de haz. Además, proponemos un algoritmo computacional para recuperar el cubo espectral subyacente explotando la alta resolución espacial proporcionada por la información lateral virtual. Demostramos mediante simulaciones de más de cincuenta imágenes espectrales, y a través de una prueba de concepto experimental, que el sistema de imágenes propuesto junto con el algoritmo computacional representa una alternativa eficiente para adquirir imágenes espectrales sin depender de sensores adicionales.

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In recent years there has been an increasing interest in compressive imaging devices that capture spectral images with high spatial and spectral resolution with as few as a single snapshot. Nonetheless, there exists an intrinsic trade-off between spatial and spectral resolution which degrades one at the expense of the other. To alleviate this, state-of-art systems have relied on multiple snapshots attained via dynamically programmable spatial light modulators (SLM), or on side information from a second sensor attained via beam-splitters or stereo setups, which suffer from occlusion and demand registration tasks. This work proposes a compressive snapshot spectral imaging architecture that builds on the ideas of side information, but relies on a single image sensor. Specifically, we propose to split the incoming light into two paths, such as in a conventional interferometer, with one path dispersing the coded light, while the other just relaying it, so as to multiplex a traditional coded-and-dispersed measurement with a modulated grayscale version of the 3D cube in the image sensor. We have coined the latter, virtual side information. {The proposed optical system is versatile in the sense that it can move from a fully-encoding system, to a spatially modulated grayscale camera, by switching/blocking the splitting response of the beam-splitters.} Furthermore, we propose a computational algorithm to recover the underlying spectral cube exploiting the high spatial resolution provided by the virtual side information. {We demonstrate through simulations from over fifty spectral images, and via an experimental proof-of-concept implementation, that the proposed imaging system together with the computational algorithm represents an efficient alternative to acquire spectral images without relying on additional sensors.

15:20 → 15:30 Preguntas y comentarios

15:30 → 15:50 ESPECTROSCOPIA DE CAPACITANCIA ELECTROQUÍMICA EN LA DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA AFINIDAD DE INTERACCIÓN DE FÁRMACOS ANTI-MITÓTICOS CON β-TUBULINA. Resultado finales (Sandra Corzo Doctorado en Física UIS)

La identificación de sustancias con actividad anticancerígena constituye un reto para la investigación y desarrollo de tratamientos del cáncer, esta es una tarea costosa y con largos tiempos de respuesta que requiere constante innovación para el desarrollo de nuevas metodologías orientadas al tamizaje de moléculas candidatas a ser utilizadas para el diseño de nuevos fármacos. Un parámetro relevante en la efectividad de un tratamiento es la afinidad de interacción del fármaco por una diana específica. Por ejemplo, los fármacos atimitóticos de tipo taxano, se unen a la ¡3- Tubulina e inhiben el proceso de reproducción celular, lo cual es útil para detener el crecimiento de neoplasias. El éxito que han tenido los fármacos taxanos en el tratamiento del cáncer ha incentivado a que muchos investigadores trabajen en la adquisición de nuevos fármacos con mecanismos de acción similares y en identificar nuevas moléculas con alta afinidad por la ¡3-Tubulina.

Se presentarán los resultados finales del diseñó, implementación y evaluación un biosensor para cuantificar la interacción entre fármacos antimitóticos con ¡3-Tubulina, basado en la determinación experimental de la dureza química por Espectroscopia de Capacitancia Electroquímica (ECE).

El biosensor desarrollado utiliza como receptor ¡3-Tubulina inmovilizada en una monocapa mixta de 11-ferrocenil-1-undecanotiol y ácido 16-Mercaptohexadecanoico autoensamblada sobre un sustrato de oro, el cual funciona como electrodo de trabajo en una celda electroquímica de tres puntas, junto con un electrodo de referencia de Ag/AgCl 3 [M] y un contraelectrodo de platino. La evaluación del biosensor se llevó a cabo midiendo el espectro de capacitancia electroquímica con diferentes concentraciones de tres fármacos antimitóticos ampliamente utilizados en el tratamiento de cáncer: Paclitaxel, Docetaxel y Epotilona B. La dureza química se obtuvo como el inverso de la distancia entre los cortes con las abscisas del las gráficas de Nyquist de capacitancia. Los datos obtenidos se parametrizaron, graficaron y analizaron por medio de algoritmos desarrollados en lenguaje python y organizados en un Jupiter Notebook.

Para la calibración del biosensor se construyeron curvas analíticas por dos métodos diferentes, para el primero se utilizó la dureza química y para el segundo se definió la dureza química efectiva, con la cual, se logró reducir la dependencia de la medida del biosensor de las condiciones de la superficie de interacción, mejorando su capacidad de detección. Se estimó la afinidad β-Tubulina - fármaco por medio de las isotermas de Freundlich. Los valores obtenidos para la constante de Freundlich de los tres fármacos están en el rango 77 [nM] < Kf < 82 [nM]. Los límites de detección LOD y cuantificación LOQ del biosensor para los tres fármacos fueron menores a 30 [nM] y 97 [nM] respectivamente.

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Identifying substances with anticancer activity constitutes a challenge for researching and develop-ment of cancer treatments, this is an expensive and long answer time task that requires constant innovation for the development of new methodologies oriented to the screening of molecules that can be used for designing new drugs. A relevant parameter in a treatment effectiveness is the interaction affinity of the drug for a specific target. For instance, taxane drugs binds to the ¡3-Tubulin and inhibit the process of cell reproduction stopping the neoplastic growing. The success of taxane drugs in can-cer treatment has encouraged many researchers to work on the acquisition of new drugs with similar action mechanisms and identify new molecules with high binding affinity for ¡3-Tubulin.
A biosensor to quantify the binding affinity of antimitotic drugs for ¡3 - Tubulin based on the experimen¬tal determination of chemical hardness by Electrochemical Capacitance Spectroscopy, was desin-gned, implemented and evaluated. The biosensor developed uses as receptor ¡3-Tubulin inmovilized in a mixed self-assembled monolayer of 11-ferrocenyl-1-undecanethiol and 16-mercaptohexadecanoic acid on a gold substrate, wich works like working electrode into an electrochemical cell of three points, with an reference electrode of Ag/AgCl 3 [M] and a platinum counter electrode. The biosensor was evaluated measuring the electrochemical capacitance spectra of differents concentrations of threee antimitotic drugs widely used in cancer treatment: Paclitaxel, Docetacel and Epothilone B. The che-mical hardnees was obtained as the inverse of the distance between cutting points with the abscissas of the capacitance Nyquist plot. Data was parametrized, plotted and analyzed by using python algorithms developed and organized into a Jupiter Notebook
Finally, the biosensor was calibrated by analytic curves done by two different methods, the first using the chemical hardness and for the second the effective chemical hardness was defined, whit this, the measurement dependence on the interaction surface was reduced, improving the biosensor detection ability. The binding affinity of the drug for β-Tubulin was stimated using the Freundlich isotherms. The Freundlich constant obtained for the three drugs are between the range 77[nM] < Kf < 82[nM]. The limit of Detection and Limit of Quantification for the three drugs are less than 30 [nM] and 97 [nM] respectively.

15:50 → 16:00 Preguntas

Monday, 22 March

14:00 → 14:40 Los rayos cósmicos, ¿ Señal o ruido ? (Xavier Bertou, Centro Atómico Bariloche, Argentina)

Los rayos cósmicos provienen del espacio exterior y algunos llegan a la Tierra con energías muy por encima de las de los mayores aceleradores de partículas de la Tierra. Estos rayos cósmicos de ultra alta energía son un enigma y resumiré nuestros conocimientos actuales basándome en los datos públicos abiertos del Observatorio Pierre Auger.
Mientras estos rayos cósmicos son de gran interés para la colaboración Auger, son una molestia para los científicos y las científicas que intentan encontrar la elusiva materia oscura, que se cree responsable del 85% de la de la masa del Universo. Discutiré el impacto de los rayos cósmicos en la búsqueda de materia oscura utilizando de nuevo
datos públicos abiertos, esta vez del Experimento de Modulación Diaria de Materia Oscura.

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Cosmic rays come from outer space, and some reach Earth with energies far beyond those of the largest particle accelerators on Earth. These ultra-high-energy cosmic rays are an enigma, and I will summarise our current knowledge based on open public data from the Pierre Auger Observatory.

While these cosmic rays are of great interest to the Auger collaboration, they are a nuisance to scientists trying to find the elusive dark matter, which is thought to be responsible for 85% of the mass of the Universe. I will discuss the impact of cosmic rays on the search for dark matter using again open public data, this time from the Dark Matter Daily Modulation Experiment.

Monday, 5 April

14:00 → 14:40 Un portal de Higgs para estudiar candidatos a Materia Oscura (María Eugenia Cabrera Univ San Carlos Guatemala)

Los modelos con un portal de Higgs para la Materia Oscura son una de las formas más sencillas para explicar la abundancia de Materia Oscura en el Universo, sin embargo estos modelos están fuertemente restringidos por las cotas de los experimentos de detección directa de Materia Oscura. En esta charla les contaré como en el caso de considerar un sector de Higgs extendido, en el marco de un modelo con dos dobletes de Higgs, podemos identificar varias regiones con "puntos ciegos" en los experimentos de detección directa y cómo podemos describir estas interacciones de forma más general utilizando un modelo efectivo.

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Models with a Higgs portal for Dark Matter are among the simplest ways to explain the abundance of Dark Matter in the Universe. However, these models are strongly constrained by the dimensions of direct Dark Matter detection experiments. In this talk, we present how an extended Higgs sector (in the framework of a model with two Higgs doublets) can identify several regions with "blind spots" in the direct detection experiments and describe these interactions more generally using an effective model.

mecabrera.pdf

14:40 → 15:00 Preguntas y comentarios

15:00 → 15:20 Estudio de las aberraciones primarias a partir de la teoría del estigmatismo riguroso (Alberto Silva-Lora. Doctorado en Física UIS)

El estigmatismo riguroso estudia la formación ideal de una imagen puntual a partir de un objeto igualmente puntual. En óptica geométrica, las superficies tanto refractivas como reflectivas que cumplen con tal propiedad se les conoce como ovoides cartesianos o superficies cartesianas, las cuales tienen como casos particulares las cónicas, entre las cuales se encuentra la esfera. Todas estas superficies poseen un par de puntos rigurosamente estigmáticos, bajo los cuales se produce la formación de una imagen puntual perfecta a partir de un objeto puntual. Algunas de estas superficies son bastante usadas en la construcción de instrumentos ópticos, como es el caso de la superficie esférica refractiva, la cual ha sido una superficie de fácil fabricación. Estos instrumentos fabricados con superficies esféricas funcionan fuera del estigmatismo riguroso, por lo que fue necesaria una teoría de las aberraciones para poder medir su calidad.

Actualmente, existen otro tipo de superficies que son usadas para compensar las aberraciones inducidas por sistemas construidos por superficie esféricas. Este tipo de superficies se les conoce como superficies asféricas, y son capaces de minimizar las aberraciones primarias, mejorando la calidad de los sistemas ópticos. En algunos casos, estas superficies, pueden reemplazar un conjunto de superficies esféricas, de tal manera que el sistema resultante es mas liviano.
Las superficies cartesianas son catalogadas un sub-grupo de las superficies asféricas pero a diferencia de las superficies asféricas estas no han podido ser expresadas en una formulación estándar. En este trabajo es mostrada una manera, tanto implícita como explícita, de escribir este tipo de superficies. Esta formulación, conocida en la literatura como la formulación Silva-Torres es desarrollada mediante cuatro parámetros de forma y permite caracterizar toda la familia de ovoides cartesianos, de tal manera que se puedan representar en óptica geométrica superficies tanto refractivas y reflectivas que cumplen con la condición de estigmatismo riguroso. A partir de esta formulación se pueden construir sistemas rigurosamente estigmáticos conformados por un conjunto de superficies cartesianas.
Debido a que en cada superficie dentro de los sistemas conformados por superficies cartesianas se mantiene la condición de estigmatismo riguroso, se pudo formular una condición de aplanetismo para este tipo de sistemas. Como resultado se obtuvo una expresión exacta que indica bajo que condiciones estos sistemas son capaces de producir imágenes a partir de objetos extendidos, de tal manera que cumplen con la condición seno de Abbe. A este tipo de sistemas se les conoce como sistemas aplanéticos. A partir de esta expresión, se obtuvo lo que aquí llamamos el invariante paraxial para los sistemas conformados por superficies cartesianas.
Como resultado es posible obtener, mediante esta formulacion, sistemas rigurosamente estigmáticos y aplanéticos, libres de aberración esférica y coma, conformados por superficies cartesianas. Este enfoque tiene aplicaciones en áreas como microscopia, astronomía, fotolitografía, oftálmica y en aplicaciones de iluminación.

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Rigorous stigmatism studies the ideal formation of a point image from an equally point object. In geometrical optics, both refractive and reflective surfaces that satisfy such a property are known as Cartesian ovoid or Cartesian surfaces, which have as particular cases the conics, among which is the sphere. All these surfaces have a pair of rigorously stigmatic points, under which a perfect point image is formed from a point object. Some of these surfaces are widely used in the construction of optical instruments, such as the refractive spherical surface, which has been an easy surface to fabricate. These instruments made with spherical surfaces operate outside the rigorous stigmatism, so a theory of aberrations was necessary to measure their quality.

Nowadays, there are other types of surfaces that are used to compensate for the aberrations induced by systems built with spherical surfaces. These surfaces are known as aspherical surfaces, and they are able to minimise primary aberrations, improving the quality of optical systems. In some cases, these surfaces can replace a set of spherical surfaces, so that the resulting system is lighter.
Cartesian surfaces are categorised as a subset of aspheric surfaces, but unlike aspheric surfaces they have not been expressed in a standard formulation. In this paper a way, both implicit and explicit, of writing these surfaces is shown. This formulation, known in the literature as the Silva-Torres formulation, is developed by means of four shape parameters and allows to characterise the whole family of Cartesian ovoids, so that both refractive and reflective surfaces can be represented in geometrical optics, fulfilling the condition of rigorous stigmatism. From this formulation, rigorously stigmatic systems consisting of a set of Cartesian surfaces can be constructed.

Since the condition of rigorous stigmatism holds for each surface within the systems made up of Cartesian surfaces, it was possible to formulate an aplanatism condition for this type of system. As a result, an exact expression was obtained that indicates under which conditions these systems are able to produce images from extended objects, in such a way that they fulfil the Abbe sine condition. Such systems are known as aplanatic systems. From this expression, we obtain what we call here the paraxial invariant for systems made up of Cartesian surfaces.
As a result, it is possible to obtain, by means of this formula, rigorously stigmatic and aplanatic systems, free of spherical aberration and coma, conformed by Cartesian surfaces. This approach has applications in areas such as microscopy, astronomy, photolithography, ophthalmic and illumination applications.

210405SeminarioASilva.pdf

15:20 → 15:40 Preguntas y comentarios

Monday, 12 April

14:00 → 14:40 ¿La manzana es cúbica?. Reflexiones sobre el significado de la gravedad (Yeinzon Rodríguez Univ. Industrial de Santander y Univ. Antonio Nariño))

La mayoría de las personas que recuerdan ciertos conceptos de gravedad, aprendidos en el colegio, identifican a la ley de gravitación universal de Newton como la que da cuenta de este fenómeno. La leyenda cuenta que Newton descubrió esta ley tras un chispazo de inteligencia detonado por una manzana que le cayó en su cabeza cuando descansaba a la sombra de un árbol. Pero... ¿puede la manzana ser cúbica? Es decir, ¿es posible que haya formas de describir la gravedad diferentes a la tradicional ley de gravitación universal de Newton? En esta charla presentaré algunas reflexiones sobre el significado de la gravedad que han llevado a la construcción de teorías más elaboradas, que contienen a la ley de gravitación universal de Newton, y que pueden dar cuenta de un número mayor de fenómenos astrofísicos y cosmológicos.

Saywa(2)14-24_Articulo Rodriguez.pdf

14:40 → 15:00 Preguntas y Comentarios

15:00 → 15:20 Propagación lenta de discontinuidades en un ambiente de hidrodinámica y radiación para una esfera relativista (Ludwin Fabián Castañeda Godoy, Maestría en Física UIS)

15:20 → 15:30 Preguntas y comentarios

15:30 → 15:50 Condiciones de aceptabilidad y ecuación de estado politropa generalizada en configuraciones relativistas anisótropas (Daniel Suárez-Urango Maestría en Física UIS)

15:50 → 16:00 Preguntas y comentarios

Monday, 19 April

14:00 → 14:40 Ciencia Urbana: Sobre el uso de grandes datos para abordar los desafíos de la vida urbana (Luis Olmos Universidad de Medellín))

Cuatro historias cortas se usarán para ilustrar cómo la física puede usarse para diagnosticar y remediar algunos de los problemas críticos de movilidad urbana a los que hoy se ven enfrentadas las ciudades alrededor del mundo. Todas las historias tienen en común que usan nuevos datos y enfoques, que sus ideas centrales pueden ser descritas intuitivamente para un no experto y en todas se discute su impacto en la accesibilidad de los distintos grupos socio-demográficos. La charla intenta responder: (1) Cómo inicia y se dispersa la congestión vehicular en una ciudad, (2) Cómo trazar una red de ciclo-rutas a nivel de ciudad? (2) Cuál es el número óptimo de instalaciones de servicio (e.g. hospitales, escuelas, farmacias) que ofrezcan accesibilidad igualitaria a toda la población y (4) Cómo los patrones de movilidad permiten describir la propagación del COVID en Bogotá.

14:40 → 15:00 Preguntas y comentarios

15:00 → 15:20 Determinación de la carga topológica de un haz con momento angular orbital que se propaga a través un medio turbulento utilizando redes neuronales. Resultados preliminares. (Zayda Paola Reyes Quijano Doctorado en Física UIS)

Las comunicaciones ópticas por el espacio libre en comparación con los sistemas tradicionales, son de menor peso y tamaño, poseen un mayor rango de transmisión y han logrado transmitir información en el orden de los terabits por segundo, una de las propiedades de la luz que se utiliza para codificar la información es el momento angular orbital (MAO), el cual permite aumentar la cadencia de los sistemas de comunicación y en estos la medición de la carga topológica de los haces es fundamental, sin embargo, el efecto producido por la turbulencia atmosférica en el frente de onda del haz dificulta dicha medición, y por tanto, la decodificación de la información transmitida. Por este motivo, se propone la construcción de una red neuronal artificial que permita caracterizar de manera indirecta la turbulencia atmosférica con el objetivo de decodificar la información transmitida en un haz con MAO. En este seminario se presentan los avances de las simulaciones de la propagación de un haz con MAO a través de un medio turbulento, el conjunto de imágenes de entrenamiento de la red neuronal artificial y los resultados obtenidos al implementar redes neuronales convolucionales estándar para la determinación del momento angular orbital.

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Free space optical communications compared to traditional systems, are of less weight and size, have a greater transmission range and have managed to transmit information in the order of terabits per second, one of the light properties used to encode the information is the orbital angular moment (OAM), which allows to increase the cadence of the communication systems, in this systems the measurement of the topological charge of the beams is fundamental, however, the effect produced by the atmospheric turbulence in the wavefront of the beam makes this measurement difficult and hence the decoding of the transmitted information. Therefore, the construction of an artificial neural network that allows to indirectly characterize atmospheric turbulence to decode the information transmitted in a beam with MAO is proposed. In this seminar we present the advances of the simulations of the propagation of a beam with MAO through a turbulent medium, the set of training images of the artificial neural network and the results obtained when implementing standard convolutional neural networks for the determination of the angular orbital moment.

15:20 → 15:30 Preguntas y comentarios

15:30 → 15:50 Estudio numérico del límite teórico de la estabilidad MHD en un reactor tipo ST (José E. López Durán Maestría en Física UIS)

15:50 → 16:00 Preguntas y comentarios

Monday, 26 April

14:00 → 14:40 Recolección no adiabática de la luz solar (Leonardo A. Pachón Instituto de Física Universidad de Antioquia)

Las evidencias experimentales y teóricas señalan el papel crucial de los modos vibracionales intramoleculares resonantes en la interpretación de las coherencias de larga duración. Estas han sido observadas en los espectros bidimensionales de algunos complejos de recolección de luz naturales y sintéticos. Para la iluminación natural solar (luz incoherente), se analiza la relevancia de estas vibraciones para los dímeros prototipo vibrónicos. El análisis detallado de la dinámica de la matriz de densidad revela que la inclusión de los modos vibracionales intramoleculares refuerza hasta un orden de magnitud la coherencia de los excitones y puede aumentar las poblaciones de estados excitónicos individuales de menor energía, así como también las poblaciones y coherencias. En claro contraste con el caso de la preparación del estado inicial mediante fuentes de luz coherentes (láser), el estado térmico inicial de los modos vibracionales locales, así como el del modo anticorrelacionado, evoluciona desprovisto de correlaciones no clásicas, como lo confirma la ausencia de valores negativos de su distribución de cuasi-probabilidad en el espacio de fase en todo momento. Por lo tanto, no sólo las coherencias de larga duración observadas en los espectros bidimensionales son inducidas por el carácter coherente de las fuentes láser pulsadas, sino que aquí se demuestra sin ambigüedad que el carácter no clásico generalmente asignado al modo vibracional anticorrelacionado también es el resultado de la preparación del estado inicial por fuentes láser pulsadas coherentes.

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Experimental and theoretical evidence point out to the crucial role of specific resonant intramolecular vibrational modes in the interpretation of long-lived coherences observed in two-dimensional spectra of some natural and synthetic light harvesting complexes. For the natural situation of illumination by incoherent (sun) light, the relevance of these vibrations is analyzed here for light-harvesting vibronic prototype dimers. The detailed analysis of the density matrix dynamics reveals that the inclusion of the intramolecular vibrational modes reinforce up to one order of magnitude the exciton coherence and may increase the populations of lowest energy single exciton states, as well as populations and coherences in the site base. In sharp contrast to the case of initial-state preparation by coherent (laser) light-sources, the initial thermal state of the local vibrational modes, as well as that of the anti-correlated mode, evolves devoid of non-classical correlations as confirmed by the absence of negative values of its phase-space quasi – probability distribution at all times. Therefore, not only the long-lived coherences observed in two-dimensional spectra are induced by the coherent character of pulsed laser sources, but it is unambiguously shown here that the non-classical character generally assigned to the anti-correlated vibrational mode also comes as the result of the preparation of the initial state by coherent pulsed laser sources.

14:40 → 15:00 Preguntas y Comentarios

15:00 → 15:20 Desarrollo de un detector de anomalías celulares asociadas al cáncer (Linda E. Bertel Garay Doctorado en Física UIS)

La sobre-expresión de receptores de folato en la superficie celular está relacionada con una anomalía asociada al cáncer epitelial. En este sentido, se propone el desarrollo de un detector capacitivo nanoestructurado y funcionalizado con ácido fólico para detectar y cuantificar receptores de folato recombinantes, extraídos de células derivadas de ovario de hámster chino (CHO). El detector consiste en un electrodo de trabajo nanoestructurado y conjugado con ácido fólico, que hace parte de una configuración de celda electroquímica de tres electrodos. Las interacciones detector-receptor, relacionadas con la unión específica del receptor de folato al ácido fólico, serán estudiadas por medio de la determinación de la capacitancia electroquímica. De esta manera, este trabajo aportará las bases para el desarrollo de una tecnología que permita la detección selectiva de receptores de folato, siguiendo un enfoque electroquímico capacitivo, además de poder comprender su principio de funcionamiento y los datos obtenidos, mediante un modelo mecano cuántico experimental.

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The over-expression of folate receptors on the cell surface is related to an abnormality associated with epithelial cancer. In this sense, we propose the development of a nanostructured capacitive detector functionalised with folic acid to detect and quantify recombinant folate receptors extracted from Chinese hamster ovary (CHO)-derived cells. The detector consists of a folic acid-conjugated nanostructured working electrode, which is part of a three-electrode electrochemical cell configuration. Detector-receptor interactions, related to the specific binding of the folate receptor to folic acid, will be studied by means of electrochemical capacitance determination. In this way, this work will provide the basis for the development of a technology that allows the selective detection of folate receptors, following a capacitive electrochemical approach, in addition to being able to understand its principle of operation and the data obtained, by means of an experimental quantum mechanical model.

15:20 → 15:30 Preguntas y comentarios