Proyectos de Investigación
Estudiando rayos cósmicos con el observatorio HAWC
El proyecto consiste en familiarizarse con las herramientas de trabajo y metodología usados en la física experimental de altas energías. Se trabajará con el software ROOT, desarrollado en el CERN, para estudiar señales reales de muones con propagación horizontal detectados con el observatorio HAWC. Este observatorio se encuentra instalado en nuestro país, en el volcán Sierra Negra, y es capaz de detectar 24 mil de cascadas atmosféricas, iniciadas por rayos cósmicos, cada segundo. Aproximadamente en cada millón de cascadas atmosféricas detectadas con HAWC es posible encontrar un muon horizontal, por lo que es una señal extremadamente rara. Se trabajará también con simulaciones Monte Carlo de este mismo tipo de señales. El objetivo del proyecto es proponer una manera de estimar la energía de los muones detectados con el observatorio. Se trabajará usando el lenguaje C++ y un sistema operativo Linux, por lo que conocimientos básicos de este lenguaje de programación y sistema operativos serán muy útiles, aunque no un requisito. El requisito mínimo sería tener conocimientos básicos en algún otro lenguaje de programación y muchas ganas de aprender. El proyecto iniciará con la lectura y discusión de artículos científicos relacionado al tema de la radiación cósmica y el funcionamiento del observatorio HAWC.
Explorando sistemas cuánticos abiertos
El trabajo que realizará el estudiante está enmarcado en el mundo de los sistemas cuánticos abiertos, que es una de las lineas que he trabajado durante los últimos 15 años. El estudiante aprenderá el concepto de qubit y su representación en la esfera de Bloch, así como el concepto de canal cuántico. La idea será investigar numéricamente la existencia de estos canales bajo ciertas restricciones físicas. Requisitos indispensables para llevar a cabo el proyecto son: (i) conocimiento de algún lenguaje de programación, (ii) conocimiento básico de mecánica cuántica a nivel Introducción a la Física Cuántica, y (iii) álgebra lineal básica. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de canales proyectivos de Pauli, del cual ya hay dos trabajos (https://arxiv.org/abs/2310.10947 y https://arxiv.org/abs/2205.05808).
Analizando un modelo con sector escalar extendido a varios dobletes de Higgs
El alumno aprenderá el uso de la base de datos de investigaciones en altas energías Spires HEP, en la cual buscará material bibliográfico sobre partículas elementales y sobre el modelo en cuestión. A partir del potencial escalar del modelo obtendrá la matriz de masa de los campos escalares neutros y obtendrá aproximaciones analíticas para las masas físicas de las partículas escalares en función de los parámetros libres del modelo. Usará resultados numéricos calculados previamente por el equipo de investigación concernientes a un barrido del espacio de parámetros. Aprenderá técnicas de generación de gráficas científicas a partir de estos datos para obtener perfiles de verosimilitud para el modelo encontrando las regiones del espacio de parámetros libres más viables con respecto a la medición de la masa y los acoplamientos del bosón escalar de Higgs. Se requiere familiaridad con comandos básicos de una terminal Linux, p. ej., en Ubuntu.
Sobre la investigadora
Mi especialidad es Física más allá del Modelo Estándar, y comprende la construcción y estudio de modelos basados en Teoría Cuántica de Campos aplicada al estudio de partículas elementales. Estos temas de investigación son de gran relevancia pues buscan descubrir respuestas a dos de los enigmas más importantes de la física contemporánea, como lo son la naturaleza de la materia y energía oscura, y la unificación de las fuerzas fundamentales incluyendo la gravedad.
Distancias estadísticas para física de precisión en colisionadores con hadrones
Los hadrones, como el protón y el pión, se usan como blanco y, a veces, como haz para estudiar partículas elementales a través de reaccionen fuertes y débiles. Cualquier descubrimiento en el modelo estándar o más allá, que se base en colisiones que involucren hadrones, requiere del conocimiento de estos en términos de quarks y gluones (partones). La interacción fuerte que mantiene los partones confinados para formar hadrones es tal que no se puede conocer esa estructura a partir de primeros principios. Necesitamos extraer la información sobre cómo se distribuyen los partones en el protón a partir de datos experimentales, en el marco de la teoría de la interacción fuerte y gracias a herramientas estadísticas.
Las distribuciones de partones así obtenidas no son únicas. Hay más de una solución. Para considerar esas soluciones de manera representativa, queremos caracterizarlas con distancias relativas. El proyecto consistirá en estudiar varias definiciones de distancias estadísticas, métricas y divergencias, para seleccionar las soluciones que abordarán una incertidumbre epistémica.
Ese trabajo se sitúa en el marco del proyecto Fantômas4QCD, propuesto entre el IFUNAM y la Southern Methodist University. Ya lleva una tesis de licenciatura (Diploma Juan Manuel Lozano Mejía) y una tesis de doctorado en desarrollo (SMU). También ya contamos con un artículo en revisión: https://arxiv.org/abs/2311.08447
Descifrando la Energía Obscura a través del experimento DESI
La estancia de investigación se relaciona a la ciencia del sondeo espectroscópico DESI, (acrónimo de Dark Energy Spectroscopic Instrument). El objetivo científico del experimento DESI es descifrar la misteriosa energía obscura cuya evidencia observacional es la acelerada expansión del universo. La comprensión de la energía obscura es una de las preguntas abiertas mas importantes en cosmología y por ende ha generado un esfuerzo experimental para descifrar su naturaleza. DESI es el primer experimento de cuarta generación que actualmente esta tomando datos. El o la estudiante se familiarizara con las herramientas estadísticas y de programación para extraer información cosmológica de la estructura a gran escala en el Universo. El alumno revisará la literatura y aprenderá los conceptos básicos de cosmología así como de los experimentos de energía obscura y de cómo extraer la información cosmológica de los sondeos espectroscópicos. Como habilidades el alumno desarrollara: lectura y análisis de artículos científicos, uso de herramientas de referencia, creación de figuras científicas y habilidades de comunicación científica. Idealmente aprenderá un poco de programación básica en python y utilizará jupyter notebooks. DESI es un experimento colaborativo entonces esta estancia le permitirá vivir la experiencia de trabajo colaborativo. No hay requisitos mínimos pero se desea un perfil que disfrute o que desee aprender de programación, estadística y la cosmología observacional.