Iniciacion a la Investigacion.
Oferta Dpto. Fisica Teórica (coordinador: Carlos Eiroa)
Conoce las ofertas específicas que ofrece el Departamento de Física Teórica para el curso académico 2014-2015 en la asignatura de Iniciación a la Investigación
1. Aprendizaje en sistemas neuronales (tutor: N. Parga).
Podemos adquirir conocimientos nuevos porque el cerebro posee
propiedades plásticas: sus sinapsis se modifican con la
experiencia almacenando la información y los procedimientos
necesarios para adaptarse a un mundo en constante cambio. En este
trabajo, luego de adquirir conocimientos básicos sobre
Neurociencia Teórica, se investigará sobre modelos de aprendizaje
y su aplicación a sistemas biológicos. Los modelos de aprendizaje
en redes neuronales tienen por objetivo obtener sistemas capaces
de aprender en modo similar a como lo hace un organismo
vivo. Para ello se utilizan diversos métodos, entre los cuales
nos centraremos en el aprendizaje supervisado y el aprendizaje
reforzado. Este último –que a nivel del comportamiento se
corresponde con los estudios de Pavlov- tiene lugar por medio de
un mecanismo cerebral consistente en la predicción de la
recompensa que se obtendría por la ejecución de cada una de las
acciones posibles. Parte del trabajo consistirá en el análisis de
modelos de este tipo de aprendizaje y de su relación con los
sistemas biológicos.
2. Detección de cometas en sistemas planetarios
(tutores C. Eiroa, P. Riviere).
Nuestro conocimiento sobre sistemas exoplanetarios ha
experimentado un gran avance en los ultimos años y en el presente
se conocen más de 1000 exoplanetas. Conjuntamente, el estudio
observacional y teórico de discos de escombros formados por
colisiones de cuerpos solidos, es decir, planetesimos y cometas,
nos ha permitido obtener una imagen casi completa de los sistemas
planetarios extrasolares. Profundizar en el conocimiento de estos
sistemas permite conocer mejor su variedad, los mecanismos de
formación planetaria y poner nuestro propio hábitat en un
contexto galáctico. Sin embargo, tan solo en muy pocos casos hay
evidencias "directas" de cuerpos solidos mediante la detección de
líneas de absorción con perfiles variables en el tiempo. Con el
presente proyecto, proponemos estudiar dos discos de escombros
con las propiedades propicias para tratar de encontrar evidencias
de dichos cuerpos. Entre los discos propuestos el alumno deberá
elegir uno. Además, se le propiciará un sistema planetario de
control en el que se conoce la existencia de cometas para emplear
como referencia. El alumno deberá además realizar la reducción
de los datos astronómicos en bruto que permitan desarrollar el
estudio.
3. Simulaciones numéricas de formación de galaxias
(tutor: Yago Ascasibar).
La formación de galaxias es un fenómeno complejo, en el que la materia
oscura, las estrellas y el gas del medio interestelar interactúan a
través de la fuerza gravitatoria, la hidrodinámica, la evolución
química, y toda una serie de procesos físicos que tienen lugar a muy
diferentes escalas. Aunque la complejidad del sistema hace imposible
un cálculo desde primeros principios, las simulaciones numéricas
intentan avanzar todo lo posible en esa dirección, modelizando cada
uno de los fenómenos involucrados de la manera más realista que
permitan las capacidades computacionales disponibles.
El objeto de este trabajo consiste en investigar los mecanismos
responsables de regular la formación estelar a través de simulaciones
numéricas, comparado los resultados de dichas simulaciones con
observaciones de galaxias reales. Para ello, se le facilitarán al
estudiante los datos (observacionales y numéricos) necesarios a fin de
que lleve a cabo una comparación estadísticamente rigurosa y dé una
interpretación física a los resultados.
4. Teorias de campos en la red y modelos de matrices
(tutor Antonio Gonzalez-Arroyo).
El/la estudiante se familiarizara con la formulacion de la teoria
cuantica de campos en la red por medio de algunos ejemplos. Se
trataria en primer lugar de entender la conexion entre las teorias
cuanticas de campos y los modelos de mecanica estadistica de sistemas
de espines en una red. En segundo lugar el estudiante estudiaria
algunos metodos numericos de calculo de observables en esas teorias
como el Metodo Monte Carlo. Esta parte implica familiarizarse con
ciertos codigos escritos en Fortran 90. Finalmente se aplicaria lo
anterior al estudio de ciertos modelos de matrices en los que el
espacio-tiempo aparece integrado en los elementos de la matriz.
5. Cálculo del Ba en galaxias elípticas
(tutora: Patricia Sanchez-Blazquez)
Las abundancias relativas de differentes elementos químicos en
galaxias nos ofrece una información única para entender las historias
de formación estelar. Es muy común el estudio del Mg y el Fe, que se
crean en tiempos de escala cortos (en supernovas tipo 2) y largos
(supernovas tipo 1) respectivamente y nos da una estimación cruda de
la duración de la formación estelar. Sin embargo, las incertidumbres
en los tiempos de detonación de las supernovas tipo 1 y su frecuencia
hacen a este cronómetro bastante incierto. Se propone como trabajo
estimar la abundancia de Ba en una muestra de datos de alta calidad
para medir el cociente Ba/Mg y usarlo como reloj cósmico para
cuantificar la duración de la formación estelar.
6. Study of the nuclear matrix elements for neutrinoless double β decay.
(tutor: Tomás Raúl Rodríguez Frutos
In Nuclear Physics, neutron rich unstable nuclei decay towards nuclei
in the valley of the stability through single β decays, where a
neutron is transformed into a proton and one electron and one
electron-antineutrino are emitted. In some specific isotopes (76Ge,
for example), the single β decay is forbidden energetically but a
double β decay to the most stable isobar is still possible. There are
two kind of double β decays, namely, two-neutrino (2νββ) and
neutrinoless (0νββ) decays. In both processes, two neutrons are
transformed into two protons and two electrons are emitted. In the
former case, two electron-antineutrinos are also emitted while in the
0νββ there are no neutrinos in the final state. This case is
particularly relevant nowadays since this process is only possible if
neutrinos are massive Majorana particles. Furthermore, the inverse of
the half-life of the 0νββ decay is proportional to the effective
neutrino mass, and therefore, the study of such a process helps to
determine many properties of these fundamental particles.
However, there are two main unsolved problems in this field:
1. 0νββ decay has not been detected yet due to the extremely long
half-lives expected for this process.
2. Even if this decay is eventually measured, the neutrino mass and
some other properties will be only determined if the so-called nuclear
matrix elements (NME) are precisely known. These NME connect the
initial and final states of the nuclei involved in the process and
they can be only calculated theoretically.
In this Introduction to Research work, the 0νββ nuclear matrix
elements will be studied using different quantum many body techniques
to solve the nuclear many body problem. This work contains a theory
part and a computational part.
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