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En los últimos años, la comunidad de partículas elementales ha identificado un nuevo escenario por explorar en colisionadores: aquél de partículas con largo tiempo de vida. A diferencia de la mayoría de partículas inestables conocidas, tales como el bosón de Higgs, estas tienen un tiempo de vida suficientemente largo como para propagarse una distancia macroscópica antes de desintegrarse. Este tipo de partículas deja señales no-estándares en colisionadores, dependiendo de la parte del detector donde se desintegran. Esto significa que es necesario re-pensar las estrategias comúnmente utilizadas para detectarlas. En otras palabras, de existir, estas partículas podrían no ser detectadas, ya que nuestros detectores no están optimizados para ello. En este proyecto planteamos realizar una simulación rápida del detector CMS, del laboratorio CERN, con el objetivo de incorporar la fenomenología de partículas neutras con largo tiempo de vida. Esta simulación estará basada en el desarrollo de un código de C++ que reproduzca razonablemente la eficiencia y resolución de cada parte del detector, y su respuesta frente a la desintegración de estas partículas. Junto con esta simulación, buscaremos analizar distintos modelos que involucren partículas con largo tiempo de vida. Ejemplos importantes serán el Modelo Seesaw y la Supersimetría. Para aquellos casos donde las nuevas partículas se desintegren en fotones, el software actualmente disponible es suficiente, permitiendo que ambas facetas del proyecto se desarrollen en paralelo. Nuestro objetivo final será el de comparar distintas estrategias de detección, con el propósito de que alguna de estas sea eventualmente implementada por CMS.
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La pandemia del COVID-19 que se viene propagando por todo el mundo hasta el momento ha contagiado a alrededor de 10.1 millones de personas y ha cobrado la vida de aproximadamente 500 mil personas. Uno de los países más afectados con la pandemia es Perú, que a la fecha ocupa el séptimo lugar en relación a cantidad de contagiados. En ese sentido el gobierno peruano ha desplegado esfuerzos con el objetivo de controlar la propagación del virus en nuestro país, siendo uno de ellos este proyecto que permite caracterizar al COVID-19. Para caracterizar a esta enfermedad se pretende recoger información de las personas contagiadas desde los establecimientos de salud. El hospital Casimiro Ulloa será donde se implantará la aplicación a desarrollar. Este hospital actualmente cuenta con un sistema de información, pero no cubre la totalidad de las áreas del mismo. Además, es necesario que el área de sistemas del hospital realice implementaciones para que se pueda recuperar información de las áreas digitalizadas. Por otro lado, el equipo de investigadores de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) viene trabajando en los algoritmos y/o herramientas que permitirán la explotación de la data recuperada aplicando algoritmos de analítica basados en inteligencia artificial como machine learning.
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En el proyecto se investigan diversas propiedades de la difusión anómala, la cual tiene lugar cuando el proceso de difusión se da no en un medio homogéneo, sino en uno que presenta una estructura fractal o percolativa. Medios porosos tales como el concreto armado, o los suelos, son casos de particular interés, cuyas características fundamentales se buscará modelar mediante modelos computacionales y objetos reales construidos a partir de estos últimos. Algunas propiedades de la difusión anómala pueden ser predichas en base a la teoría de percolación y de exponentes críticos, otras en base a la solución de ecuaciones diferenciales ¿fraccionales¿. Las predicciones teóricas pueden ser contrastadas con experimentos relativamente sencillos que serán materia del presente proyecto. Dichos experimentos se harán midiendo propiedades de conductividad térmica y podrán compararse con otros recientemente realizados, en los que se mide la difusión anómala de protones por métodos de resonancia magnética nuclear. Se intentará obtener resultados de utilidad para el mejor entendimiento del fenómeno de difusión de cloruros en concreto armado.
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de conversión de sabor, el cual es inducido debido a que los neutrinos son masivos. Adicionalmente la mayoría de los parámetros relacionados con este fenómeno de oscilación (i.e. ángulos de mezcla y diferencias de masas cuadradas) se han medido con gran exactitud. Asumiendo este conocimiento como punto de partida, usaremos a los neutrinos que proceden de fuentes astrofísicas como: Supernovas y Núcleos Activos de Galaxia (NAG) como sondas para investigar efectos de decoherencia y gravitación cuántica en el sistema de neutrinos. De igual forma, estudiaremos la sensibilidad a los parámetros de oscilación θ13 y δ, aún desconocidos, a través de los telescopios de neutrinos (i.e. IceCube), también trataremos de extraer información de la señal de los neutrinos de Supernova para colocar cotas en las masas absolutas de los neutrinos.
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La Colaboración internacional SWGO (Southern Wide-field Gamma-ray Observatory) tiene el propósito de construir el observatorio de rayos-gamma de próxima generación en algún lugar del hemisferio Sur. Los observatorios HAWC y LHAASO están ambos ubicados en el hemisferio Norte, lo cual no les permite observar el centro de nuestra galaxia, el cual es una región muy activa y de gran interés científico que sólo es visible desde el Hemisferio Sur. El Observatorio SWGO tendrá como objetivo principal monitorear la emisión de rayos-gamma provenientes del centro de nuestra galaxia. El diseño del Observatorio permitirá la detección de rayos-gamma cubriendo un amplio rango de energías, desde 100-tos GeV hasta 100-tos TeV. Los rayos-gamma interactúan con la atmósfera y crean una lluvia de partículas secundarias, que se les conoce como cascada o lluvia cósmica. Es decir, la detección de los rayos-gamma se hace a través de la detección de las partículas que conforman la lluvia ósmica. Las cuales al atravesar volúmenes de agua (como tanques de agua) generan luz Cherenkov, ya que estas viajan más rápido que la luz en el agua. El Observatorio SWGO está evaluando la instalación de tanques de agua y la instalación de bolsas de agua dentro de una laguna. La segunda opción ofrece la oportunidad de disminuir los gastos significativamente, pero es una técnica que no se ha utilizado anteriormente para la detección de rayos-gamma. El propósito de este proyecto es instalar prototipos de detectores en Imata en el departamento de Arequipa y en la Laguna Sibinacocha en el departamento del Cusco. La colaboración SWGO enviará al Perú, estaciones meteorológicas y algunos prototipos de detectores para ser instalados en Imata.
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Este proyecto se enfocara tanto en aspectos teóricos como experimentales de la física/astrofísica de partículas (altas energías) incluyendo además aplicaciones. En la parte teórica de física de partículas, nos concentraremos en la búsqueda de señales de física más allá del Modelo Estándar que podrían develarnos indicaciones de física en la escala de Planck, o sobre cuáles son los modelos de generación de masa de neutrinos. En la parte experimental, desarrollaremos dos análisis: uno sobre medición de secciones de choque de procesos difractivos (ALICE-LHC) y el otro sobre el estudio de efectos nucleares a partir de la medición de la sección de choque inclusiva de corriente cargada de neutrino muónico (MINERvA-Fermilab). En la parte de astrofísica de partículas, nos dedicaremos a responder cuál es la composición de los rayos cósmicos así como a buscar los mejores ajustes de los modelos de campo magnético galáctico combinado con la estimación de posibles correlaciones entre neutrinos astrofísicos y rayos cósmicos. Por último, en la aplicación evaluaremos la capacidad de que una cámara web pueda actuar como dosímetro.
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Nuestro entendimiento sobre el Universo es aún incompleto, en este contexto los neutrinos son nuestra mejor conexión con la nueva física que explicaría lo que no conocemos aún. Esta propuesta se enfocará en estudiar señales de esta nueva física utilizando los datos de experimentos actuales en prospectiva con experimentos futuros, tales como DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment - Fermilab) entre otros. Para tener una mayor potencia en nuestras búsquedas de nueva física requerimos computación de alto rendimiento (HPC) como herramienta fundamental. Es pues también materia de esta propuesta la implementación de nuestros cálculos en entornos de nuevas tecnologías de HPC, tales como son las unidades de procesamiento gráfico. Este desarrollo, al margen de tener impacto en la generación de conocimiento de frontera, podría tener aplicaciones que vayan más allá de la ciencia fundamental.
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Hoy en día se tiene confirmación experimental incuestionable que indica que los neutrinos sufren el fenómeno de conversión de sabor, el cual es inducido debido a que los neutrinos son masivos. Adicionalmente debemos decir que la mayoría de los parámetros relacionados con este fenómeno de oscilación (i.e. ángulos de mezcla y diferencias de masas cuadradas) se han medido con gran exactitud. Asumiendo todo este conocimiento como punto de partida, trabajaremos en este proyecto desde dos perspectivas distintas: una va a consistir en usar a los neutrinos como sondas para incrementar nuestros conocimientos sobre objetos astrofísicos como son los núcleos activos de galaxias (NAG) o la dinámica de la explosión de una supernova, ambos procesos se caracterizan por su gran emisión de neutrinos. Ésta es la parte del proyecto que corresponde a la astrofísica de los neutrinos. Todo este estudio va a ser realizado a partir de simulaciones hechas dentro del contexto de los futuros experimentos destinados a estudiar tanto los neutrinos de supernova como los de NAG. La segunda perspectiva es la que corresponde a la física de los neutrinos y va a consistir en el estudio de las posibles texturas de las matrices de masas que se tendrían para los neutrinos, inferencia que se haría usando los datos experimentales existentes. Cabe recordar que esta matriz de masa para los neutrinos es la análoga que se tiene en el sector de quarks.
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