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A critical analysis of Shuryak’s Predictive Radiocarcinogenesis Model
(2024) Heumann Schröder, Nicolás Matthias; Sánchez Nieto, Beatriz; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Objective: To critically analyze, simplify and implement a predictive radiocarcinogenesis model to estimate the risk of secondary cancer after RT which can effectively compare different radiotherapy treatment plans with the aim of having an additional element of information during the decision-making process for the best RT plan.Methodology: A Python software was developed that was able to implement the model proposed by Shuryak et al. (2009). Simplifications and minor corrections were made which allowed for more compactness and more efficient run times. The model was then reparametrized with newer data from the Surveillance, Epidemiology, and End Results Program (SEER) database and several epidemiological studies using Bayesian Inference. Uncertainty propagation studies were then conducted to understand their propagation better. Finally, the model with its new parameters was applied to a selection of prostate plans to determine if it could construct a risk hierarchy.Results: The model was successfully reparametrized with newer data. Although some parameters show significant deviation from Shuryak’s original parameters, they are mostly on the same order of magnitude, and the differences arise likely due to differences in fitted data and the fitting process itself. Shuryak’s model successfully built a risk hierarchy between prostate plans, although it deviated from the more simplistic linear non-threshold BEIR VII model. It was also possible to simplify some complex mathematical equations, both in general and for particular cases, allowing for easier implementation and more efficient run times.Conclusions: Shuryak’s model was successfully reparametrized and implemented, showing potential to become clinically applicable. However, more comparisons between the model’s result and epidemiological data must be made to evaluate its accuracy better, and more concise and complete second primary cancer studies must be used before the model is reliable enough for clinical decision-making.
A dynamic nonlinear coupled differential equations model of tumor growth and response to radiotherapy
(2018) Ortiz Guzmán, Valentina; Gago Arias, Araceli; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo; Karger, Christian; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
A search for substructures near the Galactic plane and bulge using RR Lyrae stars as tracers
(2024) Cristi Cambiaso, Nicolas Eduardo; Catelan, Márcio; Zoccali, Manuela; Pontificia Universidad Catolica de Chile. Faculty of Physics. Institute of Astrophysics
Usando estrellas pulsantes de tipo RR Lyrae, hacemos una búsqueda de subestructuras Galácticas ("stellar streams" y cúmulos globulares) en la región del plano Galáctico. Construimos una muestra de estrellas RR Lyrae con valores de distancia y metalicidades. Estudiamos esta muestra con un algoritmo de "clustering" para encontrar grupos de estrellas cercanas y con propiedades similares. Mediante esta búsqueda, recuperamos estructuras conocidas y encontramos posibles nuevas estructuras.
A study of the vascular effect of photodynamic therapy with oxygen variation on chorioallantoic membrane model
(2022) Aizpuru Vargas, Luis Lauro; Buzzá, Hilde Harb; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Chicken chorioallantoic membrane (CAM) assays have been proven to be very effective models to study the impact of chemical and biological agents on its vascular network. The study of pharmaceutical drugs, xenografts and photosensitizers on these assays are current areas of research. In particular, the use of photodynamic therapy (PDT) has been shown to induce a significant decrease in both the diameter and number of blood vessel ramifications of the CAM. Given that molecular oxygen is so important for the effectiveness of this therapy, it opens the possibility of testing bio-compatible photosynthetic microalgae capable of locally producing oxygen. Even though there is ample evidence of the use of bio-compatible microalgae in scaffolds for wound recovery, there is little to no research done on the combination of microalgae and PDT in CAM essays. In this thesis work, we present a study that explores how microalgae, PDT and the combination of these two change the vascularization of the CAM. Throughout this experiment, the photosensitizer that was used was methylene blue whilst the microalgae that was used was Chlamydomonas reinhardtii. In order to perform the quantitative measurements, an image analysis software allowed us to count the number of bifurcation points. Firstly, four groups were defined to study how the PDT at different days of embryonic development (EDD) might change blood vessel ramifications. These groups were defined as control, only light, only methylene blue and the PDT groups. It was found that after 24 hours, for EDD8, the ramifications for the PDT case dropped by 40% whilst for EDD10 they dropped by 60% with light at 630 nm with 30 mW/cm2 for 5 minutes. Second, it was explored how illuminated microalgae might possibly increase the vascular networks with the same light parameters. It was found that after 24 hours for EDD8 the network grew by 30% and for EDD10 it grew by 20%. Moreover, the combination of a photosensitizer and microalgae was studied to analyze if it might change the effectiveness of the PDT. It was found after 24 hours that for all the explored permutations for both EDD8 and EDD10 all the eggs were dead, showcasing the effect of an oxygen-enriched PDT. Given that the effect was way to strong, the methylene blue solution was diluted by a factor of x10 (0.03 mg of MB/mL) to see if this resulted in a measurable effect on the eggs for the combination case. Indeed, it was found that the decrease from the baseline ramification levels was 30% for the PDT and 60% for the oxygen enhanced PDT. The novel element of this work was that it was one of the first to explore the possibility of creating an oxygen-rich PDT in a CAM assay. This showed that it is possible to combine microalgae and a photosensitizer in a way that enhances the effectiveness of the PDT. This might translate into the possibility of employing this technique in an in-vivo trail with mice or other mammals to guarantee its safety. In conclusion, we found that illuminated photosynthetic microalgae raises the effectiveness of PDT in the vascular network of CAM assays.
A technique for natural gauge boson masses
(2020) Laporte, Cristóbal; Koch, Benjamin; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
In this work, a novel mechanism for spontaneous symmetry breaking is presented. This mechanism allows to avoid quadratic divergencies and is thus capable of addressing the hierarchy problem in gauge theories. Using the scale-dependent effective action Γk minimally coupled to a gravitational sector, variational parameter setting provides a mass and vacuum expectation value as a function of the constants arising in the low scale expansion of Newtons’ and cosmological couplings. A comparison with experimental data, such as the Higgs mass, allows putting restrictions on these constants. This generic approach allows comparing with explicit candidates for an effective field theory of gravity. As an example, we use the asymptotic safety scenario, where we find restrictions on the matter content of the theory.In this work, a novel mechanism for spontaneous symmetry breaking is presented. This mechanism allows to avoid quadratic divergencies and is thus capable of addressing the hierarchy problem in gauge theories. Using the scale-dependent effective action Γk minimally coupled to a gravitational sector, variational parameter setting provides a mass and vacuum expectation value as a function of the constants arising in the low scale expansion of Newtons’ and cosmological couplings. A comparison with experimental data, such as the Higgs mass, allows putting restrictions on these constants. This generic approach allows comparing with explicit candidates for an effective field theory of gravity. As an example, we use the asymptotic safety scenario, where we find restrictions on the matter content of the theory.In this work, a novel mechanism for spontaneous symmetry breaking is presented. This mechanism allows to avoid quadratic divergencies and is thus capable of addressing the hierarchy problem in gauge theories. Using the scale-dependent effective action Γk minimally coupled to a gravitational sector, variational parameter setting provides a mass and vacuum expectation value as a function of the constants arising in the low scale expansion of Newtons’ and cosmological couplings. A comparison with experimental data, such as the Higgs mass, allows putting restrictions on these constants. This generic approach allows comparing with explicit candidates for an effective field theory of gravity. As an example, we use the asymptotic safety scenario, where we find restrictions on the matter content of the theory.In this work, a novel mechanism for spontaneous symmetry breaking is presented. This mechanism allows to avoid quadratic divergencies and is thus capable of addressing the hierarchy problem in gauge theories. Using the scale-dependent effective action Γk minimally coupled to a gravitational sector, variational parameter setting provides a mass and vacuum expectation value as a function of the constants arising in the low scale expansion of Newtons’ and cosmological couplings. A comparison with experimental data, such as the Higgs mass, allows putting restrictions on these constants. This generic approach allows comparing with explicit candidates for an effective field theory of gravity. As an example, we use the asymptotic safety scenario, where we find restrictions on the matter content of the theory.
Aplicación de Análisis Armónico Para la Estimación de los Autovalores del Laplaciano
Cádiz Carvajal, Rodrigo Esteban; Benguria Donoso, Rafael; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
En este trabajo se comienzan analizando dominios elípticos Ω para observar cómo se comportan dos conjeturas abiertas relacionando la distancia al origen de la variedad nula N(Ω) y el segundo autovalor del laplaciano de Dirichlet asociado a Ω. En este sentido, se encuentran expresiones analíticas para la variedad nula y para la distancia al origen k(Ω). A partir de lo anterior, se estudia cómo la excentricidad de las elipses influye en las conjeturas, en particular, cuando se consideran excentricidades cercanas a uno, donde se tienen resultados para grandes deformaciones de un disco. Como parte de este análisis, y para determinar los autovalores del laplaciano de Dirichlet, se estudia brevemente las propiedades del operador de Mathieu y su conexión con la ecuación de Schrödinger con potencial V(x)=4x^2, pero se da énfasis al análisis de la ecuación de Mathieu y la ecuación de Hill, donde se investigan las propiedades de las ecuaciones diferenciales periódicas. En esta misma línea, se cuenta con un estudio de las condiciones de borde del problema, y se implementa un programa en Python para determinar numéricamente los autovalores. En consecuencia, se obtiene información numérica que representa evidencia numérica fuerte que respalda la segunda conjetura. Para continuar, se estudia una extensión del estudio de las conjeturas a espacios de curvatura constante distinta de cero, donde destacan la n-esfera S^n, y el espacio hiperbólico H^n. Se encuentra que la compacidad de S^n no permite encontrar la variedad nula, y para esto es necesario estudiar el espacio H^n. En el estudio de H^n, se cuenta con una descripción de dos modelos de trabajo, para hacer énfasis en el modelo de la esfera de Poincaré, especializando para el caso n=3. En este espacio, se trabaja con una bola geodésica, donde se determina la variedad nula y el segundo autovalor de Laplace--Beltrami mediante el método de Shooting, para encontrar que se pierde la intuición acerca de cómo luce la segunda conjetura en este espacio, pudiendo escribirla de una forma modificada. Finalmente, se estudian perturbaciones de una esfera unitaria en R^3, donde se analizan tres casos de forma perturbativa, y se concluye que es necesario contar con un método de análisis alternativo para obtener información.
Atomic force microscopy study of elastic properties of vapor-phase-deposited lipid membranes
(2018) Catalán López, Rodrigo Esteban; Volkmann, Ulrich; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
In this work we present a study of phase transitions and their relation with the elastic properties of three phospholipid membranes, namely 1,2-dimyristoyl-snglycero-3-phosphocholine (DMPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) and 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC). Samples were generated individually by physical-vapor-deposition of the lipid molecules mentioned over acid-cleaned polished silicon chips. The thickness of the samples were measured with Very High Resolution Ellipsometry. Average thickness are 60˚Athickness on average. The molecular consistency of the lipids were characterized using Raman spectroscopy. The Young’s modulus of the lipid membranes was obtained applying the Hertz model to data acquired with Atomic Force Microscopy in Quantitative Imaging feedback mode. Finally, the individual dependence of these lipids respect to temperature changes was used to detect the main gel-to fluid phase transition.The results in the present work show an expected softening of the lipid membranes just after the main phase transition, although the values of the elastic modulus found do not match the ones reported in the literature. However, the general trends correlate well with the ones found in other works. Nevertheless,systematic investigations using similar conditions as ours are still scarce.The acquisition of information related to the elastic properties and stability of the membranes is relevant for future works on protein insertion, and to understand the lipid membranes dependance on several other environmental conditions like changes in temperature, pH-dependence or ionic strength concentration.
Axionic quantum criticality of generalized Weyl semimetals
(2025) Malavé, Gabriel; Soto Garrido, Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
In this work, we capture the quantum criticality of interacting generalized Weyl semimetals residing at the brink of axionic insulation. We do this by formulating a general field-theoretic description of $d$-dimensional interacting nodal semimetals featuring dispersion that scales with linear and $n$th power of momentum along $d_L$ and $d_M$ directions around a few isolated points in the reciprocal space. A suitable renormalization group scheme is controlled by ``small" parameters $\varepsilon=2-d_M$ and $1/N_f$, where $N_f$ is the number of identical fermion copies. The leading order renormalization group analysis suggests a Gaussian nature of the underlying quantum phase transition, around which the critical exponents assume mean-field values. This outcome agrees with previous results for simple Weyl semimetals ($d_L=3$ and $d_M=0$), and implies that marginal Fermi liquids showcase logarithmic corrections to physical observables at the scales of measurements.
Caracterización de cristales no lineales y su uso en la caracterización de pulsos ultracortos
(2022) Hidalgo Rojas, Diego Mauricio; Seifert, Birger; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Los cristales no lineales se usan ampliamente en la óptica no lineal y en la caracterización de pulsos. Estos cristales no lineales suelen ser materiales birrefringentes, ya que su anisotropía óptica da mayor facilidad para obtener altas eficiencias en fenómenos como la conversión de armónicos, por ejemplo, generación del segundo armónico y del tercer armónico. Durante bastante tiempo se han estudiado y utilizado cristales inorgánicos u orgánicos, siendo los primeros los más comunes en el comercio. No obstante, existe un nuevo material que debido a su gran respuesta no lineal teórica es un buen candidato para ser un cristal no lineal ideal, capaz de ser ajustado en su composición para mejorar la eficiencia en ciertas longitudes de ondas, estos cristales son los “metal-organic framewroks” MOFs, los cuales son cristales híbridos que poseen en su estructura iones metálicos unidos con ligandos orgánicos. Los cristales no lineales se han utilizado en varios experimentos, uno de estos es la caracterización de pulsos ultracortos. Esto abrió un área que parecía estancada por la imposibilidad de obtener, desde la electrónica, la información completa de un pulso. Con los cristales no lineales se comienzan a utilizar fenómenos no lineales en diferentes métodos para obtener una señal y reconstruir el pulso en base a ésta, lo que se conoce como problema inverso. En esta tesis se muestran dos investigaciones relacionadas por el uso de cristales no lineales. Primero se estudia un MOF sintetizado en la Universidad de Santiago de Chile llamado Zn(3 − ptz)2. El tamaño de las muestras resultan ser mayores a 1 mm dando la posibilidad de estudiar tanto la birrefringencia como la generación del segundo armónico de manera precisa y sin métodos que utilicen polvos, esto es, estudiando muestra por muestra de manera individual. De esta forma fuimos capaces de caracterizar lineal y no linealmente el cristal, coincidiendo con varios resultados calculados teóricamente. Además, se muestra por primera vez en cinco años de estudios, la generación del tercer armónico en este cristal. La segunda investigación se basa en el uso de un cristal no lineal comercial en la caracterización de pulsos ultracortos con un método no interferométrico y usando un algoritmo directo, dando mayor rapidez en la obtención de los resultados, se reconstruyeron pulsos complejos generados con un “pulse shaper” obteniendo errores menores al 1 %. De esta forma, no solo hemos caracterizado un nuevo cristal no lineal de gran tamaño, si no que además hemos reconstruido pulsos utilizando un cristal no lineal comercial.
Caracterización de X-pinches de cobre y su aplicación como fuente de rayos X para deflectometría Talbot-Lau.
(2020) Vescovi, Milenko; Veloso Espinosa, Felipe Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Se caracterizó espacial, temporal y espectralmente la emisión de rayos X proveniente de un X-pinch de 4 alambres de cobre de 25µm de diámetro en el generador Llampüdkeñ, con el fin de evaluar su uso como backlighter para deflectometría moiré-Talbot Lau. Se midió una fuente central de 50 − 150µm, con emisión significativa en el rango < 5keV. Por medio de un espectrómetro especialmente diseñado y construido para este trabajo, se determinó que la radiación en esta región corresponde principalmente a emisión continua. La fuente central, asociada al hotspot, tiene una menor emisión en el rango cercano a 8keV, correspondiente a emisión satélite K de iones tipo Li. En este rango de energías y en rayos X duros, la emisión dominante proviene del plasma ∼ 300 − 400µm sobre la fuente central, hacia el ánodo. Desde esta región se detectaron fuentes de tamaño milimétrico, posteriores a la emisión central y asociadas a haces de electrones acelerados a través del gap formado tras la primera emisión. Se midió emisión cercana a 8 − 8.3keV proveniente de una región de tamaño extendido en el espectrómetro, además de un intenso continuo en energías > 9keV. Se usó un deflectómetro Talbot-Lau de orden 1, optimizado para 8keV a 5 − 6cm del plasma, con un objeto de fase de prueba (placa de Be). Usando el X-pinch como fuente se obtuvieron patrones de franjas que permitieron estimar la densidad de la placa con una diferencia porcentual menor al 13 %. Se observa un contraste disminuido en los patrones moiré (< 18 %), posiblemente asociado a la emisión en un amplio espectro proveniente de las fuentes de mayor tamaño en el X-pinch. Se observó depósito de material, ruptura y curvatura en los filtros protectores del deflectómetro, lo que en general no afectó la toma de datos. No se observan efectos de campo magnético ni temperatura que afecten la formación del patrón final. Según los resultados, el X-pinch es una fuente útil para deflectometría Talbot-Lau en experimentos de potencia pulsada. Sin embargo es necesario optimizar el arreglo en cuanto a masa y material de los alambres, con el fin de asegurar resoluciones temporales y espaciales apropiadas para este tipo de experimentos. Parte de los resultados de este trabajo se encuentra en proceso de publicación[1].
Contrasting neutron star heating mechanisms with Hubble Space Telescope observations
(2018) Rodríguez Tapia, Luis; Reisenegger, Andreas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Si las estrellas de neutrones se enfriaran pasivamente, se esperaría que se vuelvan indetectables en un tiempo menor a 107 años, al alcanzar bajas temperaturas T < 104 K. Sin embargo, radiación del tipo ultravioleta, que implica temperaturas superficiales T ∼ 105 K, fue detectada desde los pulsares de Giga años PSR J0437- 4715 y PSR J2124-3358 y también desde el pulsar B0950+08 cuya edad es ∼ 107 años. Esta discrepancia puede ser explicada por un grupo de mecanismos de calentamiento propuestos en la literatura. Usando el código de Petrovich y Reisenegger se calcularon curvas de evolución térmica considerando diferentes mecanismos de calentamiento. Estas fueron contrastadas con las temperaturas inferidas a partir de las observaciones de los pulsares para determinar cuál es la principal fuente de emisión térmica de las estrellas de neutrones. Encontramos que el calentamiento rotoquímico, reacciones nucleares en las capas profundas de la corteza y el calor liberado por la fricción de vórtices superfluidos pueden mantener la estrella lo suficientemente caliente más allá del tiempo estándar de enfriamiento pasivo y explicar las observaciones.Si las estrellas de neutrones se enfriaran pasivamente, se esperaría que se vuelvan indetectables en un tiempo menor a 107 años, al alcanzar bajas temperaturas T < 104 K. Sin embargo, radiación del tipo ultravioleta, que implica temperaturas superficiales T ∼ 105 K, fue detectada desde los pulsares de Giga años PSR J0437- 4715 y PSR J2124-3358 y también desde el pulsar B0950+08 cuya edad es ∼ 107 años. Esta discrepancia puede ser explicada por un grupo de mecanismos de calentamiento propuestos en la literatura. Usando el código de Petrovich y Reisenegger se calcularon curvas de evolución térmica considerando diferentes mecanismos de calentamiento. Estas fueron contrastadas con las temperaturas inferidas a partir de las observaciones de los pulsares para determinar cuál es la principal fuente de emisión térmica de las estrellas de neutrones. Encontramos que el calentamiento rotoquímico, reacciones nucleares en las capas profundas de la corteza y el calor liberado por la fricción de vórtices superfluidos pueden mantener la estrella lo suficientemente caliente más allá del tiempo estándar de enfriamiento pasivo y explicar las observaciones.
Correcciones termoeléctricas en el modelo sigma lineal
(2023) Rojas Díaz, Cristóbal Emilio; Loewe Lobo, Marcelo Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Esta tesis consistió en la realización de cálculos correctivos a la autoenergía en el modelo sigma lineal acoplado con un campo eléctrico constante, para dos bosones en particular, el sigma y el pion neutro. Para dichos cálculos se consideró la corrección eléctrica y posteriormente electrotérmica, por lo que sólo se tomó en cuenta el efecto del loop fermiónico y del tadpole bosónico correspondiente al efecto de los piones cargados del modelo. Estos cálculos se obtuvieron en el régimen de campo débil, por lo que se expandió el propagador en series de potencias en E, correspondiente a la intensidad de campo eléctrico hasta orden E2 . Para temperatura cero se utilizó parámetros de Feynman y el programa de Mathematica para resolver las integrales que quedaron en función de dichos parámetros. Por otro lado en el caso de temperatura finita, se usó el formalismo a tiempo imaginario para obtener una integral en tres dimensiones junto con las sumas de Matsubara correspondientes, que fueron resueltas mediante dos aproximaciones: estableciendo el momento externo igual a cero y luego el límite de alta temperatura para poder calcular las integrales, por lo que el resultado obtenido para el caso termoeléctrico será solo válido para altas temperaturas.
Cosmic inflation in modified models of gravity and an analysis on gravitational waves
(2021) Gamonal San Martín, Mauricio; Alfaro Solís, Jorge Luis; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
This work comprises three different lines of research related to the study of cosmological inflation and the propagation of gravitational waves. In the first issue, we developed -for the first time in a systematic way- the slow-roll approximation for a single field inflaton within the framework of f(R,T) gravity, a modified model of gravity such that the Lagrangian is a function of the scalar curvature and the trace of the energy-momentum tensor. We obtained the modified slow-roll parameters and the spectral indices by choosing a minimal coupling between matter and gravity. We computed these quantities for several models and contrasted the predictions with the constraints of the Planck data, obtaining corrections to the Starobinsky model. In the second line of research, we studied how a free Lorentz-valued bosonic 0-form coupled to Einstein-Cartan gravity's action can be considered the inflaton field. In this model, the interacting terms of the fields come directly from the torsionful contributions of the action. Hence, the inflationary dynamics can be extended so that we can define an effective potential that describes the evolution of the background fields. We found that for a particular combination of initial conditions, the model could adequately guarantee the slow-roll conditions over more than 55 e-folds. However, a more detailed analysis is required to confirm the viability of this inflationary scenario. Finally, we addressed a different problem related to the propagation of low-frequency gravitational waves coming from sources located at cosmological distances. Within the linearized regime of gravity, we performed a coordinate system transformation between a frame which origin is the source of gravitational waves and the comoving frame of the FLRW metric. Then, we studied the observational consequences in Pulsar Timing Arrays experiments, finding a non-trivial modification to the timing residual of pulsars that depends on the value of the Hubble constant.
Cosmic ray tests for the QS1 module of the new small wheel in the ATLAS experiment -and- prospects on the search for heavy vector triplet bosons in the leptonic decay channels with the ATLAS experiment at the HL-LHC
(2018) Rivera Vergara, Juan Cristóbal; Ochoa-Ricoux, Juan Pedro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
The ATLAS detector at the LHC, CERN, will be upgraded after the current data taking period (Run 2). The ATLAS detector has to under go a series of upgrades in order to fulfill the needed performance at improved LHC conditions. The LHC will stop for the second time between 2019-2020, period of time during which the ATLAS detector is going to upgrade its muon subdetector. This upgrade is the New Small Wheel (NSW), which will replace part of it send cap muon spectrometer. The NSW will be comprised of two detection systems, the Micro Megas and the small-strip Thin Gap Chambers (sTGC), the latest is being constructed in Chile by a joint collaboration between PUC and UTFSM. After the construction, the chambers are tested before being shipped to CERN. The muon detection efficiency is calculated using cosmic muons. A trigger system is used as part of the setup, which checks for coincidences between plastic scintillator arrays placed on top and below the detectors in order to distinguish muons from background signals. A DAQ system is used to callibrate the electronics and measure muon hits. The whole system has been set up and has already been used to test one module that was successfully sent to CERN and integrated into the first wedge. Prospects were made for searches for new heavy SSM Z and W bosons at the last stage of the LHC (2024-2032), called High Luminosity LHC (HL-LHC), which is expected to run at √s = 14 TeV and collect 3000 fb−1 of data. These studies are based on MC simulations, and are used as benchmark for other models. The response of the upgraded ATLAS detector as well as pile-up collisions were simulated. SSM Z bosons are searched for in the dilepton final states, where it is expected to observe a signal with a more than five significance value at an invariant mass of 6.4 TeV, and exclude masses up to 6.5 TeV. SSMW0 bosons are searched for in the lepton plus neutrino final state, where itis expected to observe a signal with a more than five significance value at an invariant mass of 7.7 TeV, and exclude masses up to 7.9 TeV.
Desarrollo e implementación de un sistema de auditoría para dosimetría absoluta con alanina y TLD en centros de radioterapia chilenos
(2018) Faúndez Cifuentes, Daniel; Gago Arias, Araceli; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Development of particle-in-cell code using the implicit moment method and Monte-Carlo collisions for laboratory plasma simulation
(2020) Hernández Vargas, Francisco; Favre Domínguez, Mario; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
Plasma simulations have been used for decades as a link between theoretical and experimental physics, helping to understand the dynamics and phenomena that occur in plasma. Among the existing methods there are fluid codes (magnetohydrodynamics), kinetic codes (particle-in-cell) and hybrids codes (which combine the previously mentioned methods), each with its pros and cons. In this thesis, a C++ simulation code was developed using the particle-in-cell implicit moment method (PIC-IMM), which has the advantage of having fewer constrains than other methods (such as the explicit PIC), maintaining the kinetic and non-linear effects. In addition, a collision module was implemented using Monte Carlo Collisions (MCC). The code was tested with verification and validation tests. The correct movement and stability of the particles was verified, as well as the dispersion of the electrostatic fields. Among the validation tests, the case of two-stream instability, magnetic reconnection using a Harris-like sheet, Xenon charge-exchange collisions, and Argon collisions in a rf plasma jet was analyzed. Each of the tests was analyzed and the results are discussed in the respective chapters. Although the results obtained are satisfactory, it remains to simulate new laboratory experiments, and compare with experimental data.
Deviations of the leptonic branching ratios of the heavy Higgs in the MSSM with broken R-parity
(2018) Méndez Leiva, Andrés; Díaz, Marco A.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
We performed a phenomenological study of the leptonic decay modes of a heavy Higgs in a supersymmetric scenario which we called the ϵλ-MSSM, in which we added ϵ-bilinear and λ-trilinear terms to break R-parity explicitly, constrained by the most recent neutrino experimental data. In particular, we explored the possibilityof decreasing the coupling associated to the τ τ mode, in order to reduce the large number of events predicted by other typical R-parity conserving (RpC) models to justify the non-observation of any heavy scalar resonance, while opening regions of the parameter space which were previously excluded. We also study the possibility of enhancing the µµ mode due to its importance in future experimental searches. We found that even with a loose cosmological bound given by the sum of the neutrino masses, the deviations for the τ τ mode are smaller than a 1%, while for the µµ mode it can be up to 50%. However, once we constrained our parameters to reproduce the most recent neutrino observables associated with neutrino oscillation, we found that the deviations attained in each mode are extremely small, leading to deviations of ∼ 0.0001% for the µµ mode and ∼ 0.0000000001% for the τ τ model, making the ϵλ-MSSM indistinguishable from the RpC-MSSM case in the leptonic channels.
Diferencias en la conectividad en rs-fMRI en las fases del ciclo menstrual
(2025) Kanno, Kaori; Cornejo, María Daniela; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Existe evidencia que cambios hormonales durante el Ciclo Menstrual pueden modular la conectividad cerebral. En particular, se ha estudiado cómo la conectividad en estado de reposo cambia a través del Ciclo Menstrual, con resultados dispares. En este contexto, es relevante continuar expandiendo esta área de estudios con mejores metodologías y cohortes de mayor tamaño. En este trabajo se analizaron los datos de rs-fMRI de 93 mujeres obtenidos de repositorio Human Connectome Project, para investigar los cambios que ocurren en la conectividad con la red por defecto DMN entre las fases menstrual, proliferativa y secretora en el Ciclo Menstrual. Para esto, se obtuvieron los mapas de conectividad mediante las métricas SBA, ReHo, ALFF, fALFF y DC. Se cuantificó la diferencia estadística entre estas métricas usando (t-test) entre las distintas fases, junto con correcciones por múltiples iteraciones mediante Monte Carlo. Se encontró mayor conectividad en la fase menstrual respecto a las fases proliferativa y secretora en las zonas de la Corteza Prefrontal Dorsolateral (DLPFC). Además, se encontró menores valores de conectividad para la fase menstrual con respecto a la secretora dentro de las áreas en la DMN. Estos resultados son consistentes y refuerzan otros reportes en la literatura. En particular, se expande la especificidad de las zonas en DLPFC y se utilizan más métricas de conectividad para confirmar estos resultados. Además, se reporta por primera vez menor conectividad dentro de DMN asociada a los cambios durante en Ciclo Menstrual. Este estudio refuerza la idea de que la conectividad funcional cerebral varía a lo largo del Ciclo Menstrual. Los hallazgos destacan la importancia de considerar variables hormonales en investigaciones neurocientíficas a futuro.
Dosimetría pre-tratamiento con dispositivos electrónicos de imagen portal (EPID)
(2022) López Espinoza, Analiz; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo; Caprile Etchart, Paola F.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
Una de las principales ventajas de los dispositivos electrónicos de imagen portal (EPID) es que tienen una muy buena resolución espacial (0.25 mm/píxel). Si bien su uso fue primeramente para verificación del posicionamiento del paciente antes de su sesión de radioterapia, hoy en día es un elemento importante en la verificación de las dosis de tratamiento a ser administradas al paciente. El objetivo de este trabajo fue examinar las características dosimétricas de estos dispositivos, e implementar un modelo matemático que permita obtener dosis absorbida en un plano de un fantoma homogéneo de agua sólida, a partir de imágenes de transmisión de planes pre- tratamiento. Luego de una amplia búsqueda bibliográfica, se usó como referencia el trabajo de Wendling et al (2006), al cual se le agregaron las siguientes modificaciones: una corrección por sensibilidad de píxeles de la imagen PSM, el cálculo del factor de dispersión del paciente que llega al EPID y la ecuación del kernel de dispersión en el plano del fantoma homogéneo. Los resultados de dosis absorbida obtenidos fueron satisfactorios, con un error porcentual de 1.53% como máximo en el eje central, y en la comparación de perfiles de campos cuadrados (no modulados) pasaron el criterio Gamma del 3% de dosis y 3 mm en DTA en el 100% de puntos evaluados. Sin embargo, en la verificación de planes de tratamiento los resultados no fueron satisfactorios, pero nos permitió establecer las calibraciones físicas que deben realizarse al panel para utilizarlo con fines dosimétricos, no solo la dosimetría absoluta y relativa del haz de tratamiento, además de la importancia en la configuración correcta del modo de adquisición de imágenes para emplearlas con fines dosimétricos. Ya que los resultados para campos cuadrados tuvieron resultados aceptables, podemos sugerir que este modelo sirve para realizar controles de calidad diarios del linac donde, se emplean campos estáticos no modulados, con cierta UM y tasa de dosis fija.
Effective hamiltonians of the negatively charged nitrogen-vacancy center in diamond under external perturbations
(2019) Jiménez, Alejandro; Maze Ríos, Jerónimo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
In this thesis, we present a procedure that encompasses the effect of all higher states in the system of the NV Center to formulate a non-diagonal effective Hamiltonian of a particular sub Hilbert space. In this case, the ground state triplet of the center. We start by using group theory to describe the different states of the system in terms of the center symmetrize orbitals. Then we proceed to describe the different interactions in the defect such as the Coulomb interaction, spin orbit interaction, spin-spin interaction, electromagnetic field interaction and strain interaction. An effective Hamiltonian of the ground state is obtained that considers the effect of higher exited states. Finally, we compare the results with recent experimental data.

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