Figure of the month May 2013
Figura
del mes
Recent results of the KASCADE-Grande cosmic ray observatory provided evidence for
an ankle-like feature in the spectrum for light elements (green curve), namely
a hardening at E = 10**17 eV. The recovery in the spectrum of light cosmic
rays could be the first indication of an injection spectrum from a new
(extragalactic) source population of high energy cosmic rays. Therefore,
this could be the first experimental evidence in favor of the long-sought
cosmic ray galactic-extragalactic transition. The last year, the KASCADE-Grande
experiment provided also evidence for a new knee-like structure in the all-particle
spectrum of cosmic rays (black curve) at E = 10**16.92 eV, which was
found to be due to a steepening in the flux of heavy primary particles (blue curve),
called the iron-knee. The results about the ankle-light feature were published
in Phys. Rev. D 87,
081101(R) (2013) by the
KASCADE-Grande Collaboration, in which Dr.
J.C. Arteaga-Velázquez ,
member of the IFM-UMSNH, is actively participating.
Outstanding result of January 2013
Figure of the month
Black holes traveling at supersonic on a sea of gas produce a shock cone,
like the wake behind a ship on the sea. That shock cone is interesting
because it vibrates and may explain some of the high energy observations
related to Quasi Periodic Oscillations (QPOs). It was recently shown that
when the black hole rotates, the cone oscillates and gets destroyed. Our
numerical relativity group recently discovered through numerical
simulations, that when using advanced numerical methods that allow the gas
to truly enter the rotating black hole (not as previously reported by
other groups), the shock cone is stable. In the figure the density of the
shock cone and its motion is shown for a wind moving at Mach 5. The
results were recently published in the Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society, 426 (2012) 732-738, by our students Alejandro Cruz Osorio and
Fabio D. Lora Clavijo, and
Dr. Francisco Siddhartha Guzman, members of the Numerical
Relativity Group at the IFM.
Outstanding result of February 2012
Figure of the month
KASCADE-Grande is an air-shower observatory devoted to the detection of
cosmic rays with energies in the range of $10^{16}$ and $10^{18}$ eV. This
energy region is of particular interest for the cosmic ray astrophysics,
since it is the place where several models predict the existence of a
galactic- extragalactic transition in the cosmic ray spectrum and the
presence of a break in the flux of its heavy component. The detection of
these features requires detailed and simultaneous measurements of the
energy and composition of cosmic rays with sufficient statistics. This kind
of studies are possible for the first time in KASCADE-Grande due to the
accurate measurements of several air-shower observables, i.e., the number
of charged particle, electrons and muons in the shower, using the different
detector systems of the observatory.
By classifying the detected air showers into electron-poor and electron-
rich events on the basis of the charged over muon number ratio, the
corresponding energy spectra of the light (electron-rich) and heavy
(electron-poor) components of cosmic rays in the interval $10^{16}-
10^{18}$ eV were obtained (see figure). It was discovered that the energy
spectrum of the heavy component shows a knee-like structure around 90 PeV.
This feature is responsible for a steepening recently observed by the
KASCADE-Grande experiment in the all-particle energy spectrum.
Dr. J.C. Arteaga-Velazquez, researcher of the IFM, worked on the
development of one of these techniques to reconstruct the light and heavy
spectra of cosmic rays. Results were published in PRL 107, 171104 (2011) .
arXiv:1107.5885v2 [astro-ph].
Outstanding result of October 2011
One of the outstanding problems in theoretical particle physics is the
qualitative and quantitative understanding of the phenomenon of confinement:
the fact that quarks or any other colored combination of elementary particles
can never be observed as isolated physical states. One of the main directions
of research followed over the last decade is the application of the
variational principle to Yang-Mills theories in Coulomb gauge (with static
color charges) which, upon using a Gaussian ansatz for the vacuum functional
of the theory, yields a set of equations of Dyson-Schwinger type.
However, including the potential between static color charges (approximated
by the so-called color Coulomb potential) leads to inconsistencies. Very
recently, we have adapted a functional renormalization group of Wilsonian
type to this Hamiltonian formulation. The corresponding flow equations can
be solved consistently, in particular, the so-called Coulomb form factor
shows a power behavior in the infrared presented in the double-logarithmic
plot (for momenta above the infrared cutoff k_{min} introduced for technical
reasons). Together with the numerical result for the ghost correlator, one
obtains a potential that varies in momentum space like p^{-3.85} in the limit
of small momenta, quite close to the expected p^{-4} which corresponds to a
potential that rises linearly with the distance between the color charges,
see M. Leder, H. Reinhardt, A. Weber, and J.M. Pawlowski, preprint
arXiv:1105.0800 [hep-th].
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Outstanding result of February 2010

This figure shows this equal-mass head-on collision of two virialized balls of
self-gravitating Bose
Condensate
(BEC)
described by the Gross-Pitaevskii equation (mean field description of a BEC at T=0). BECs are
considered to be a
dark matter candidate. This figure in fact represents the collision of two BEC dark matter
halos (either galactic
or cluster size). Notice the pattern of interference that soon will be shown to provide
predictions that support
or rule out the BEC as dark matter. (Left) the gravitational potential along the head-on axis,
(middle) the
density of probability along the head-on axis and (right) 2d flavor of the density of
probability. Notice
the solitonic-like behavior of the two blobs. This result was published in
Phys.Rev.D83:103513,2011 , and is
avalable also at arXiv:1105.2066v1 [astro-ph.CO].
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Outstanding result of February 2010
In the period 1960-1963 and in a series of works published in the most
prestigious mathematics international journal, called Annals of Mathematics,
Prof. Kunihiko Kodaira gave a classification of smooth projective surfaces
over the field of complex numbers. Later on, in the period 1969-1977, David
Mumford and Enrico Bombieri extended this classification to smooth projective
surfaces over any algebraically closed field of any arbitrary characteristic.
Special interest has been given to understand the geometry of the case of
smooth projective rational surfaces over a fixed algebraically closed field
(such interest owes its origin to the italian school of Algebraic Geometry of
the nineteen and the begining of the twentieth centuries such as Castelnuovo,
Chisini, Del Pezzo, Enriques and Severi to cite a few).
Significant results have been obtained by Prof. Brian Harbourne from the
University of Nebraska-Lincoln (USA) between 1985 and 2009, also in the period
2002-2009 by the members of the research group, calles Singacom, of the
University of Valladolid (Spain) and whose coordinator is Prof. Antonio
Campillo. Recently, between 2007 and 2010, the members of the group, called
Algebraic Geometry Team, of the University of Michoacan and whose
coordinator is Prof. Mustapha Lahyane have obtained significant results about
the Geometry of new classes of smooth projective rational surfaces over an
algebraically closed field of any characteristic. The results are based on two
new concepts: the first is numerical and the second is a generalization of the
so called Enriques diagrams (Enriques diagrams have been used intensively by
the members of the Singacom group, by the Barcelona group whose coordinator is
Prof. Eduardo Casas-Alvero and by Prof. Gerard Gonzalez-Sprinberg from the University of Grenoble (France)) .
The picture shows a new family of smooth projective rational surfaces whose
all geometries, except the two irreducible and reduced curves (the two green
ones in the picture), are encoded in a well-defined divisor associated to the
surface. This amazing result constitutes a particular case of many results
obtained by Prof. Mustapha Lahyane (IFM-UMSNH) and which are published in the
volume 214 (issue 7, July 2010, pages 1217-1248) of the Jorunal of Pure and Applied Algebra.
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Outstanding result of the month (October 2009)
Life time of wormholes can be extended if electric charge is added.
In previous studies
[Class. Quantum Grav. 26 (2009) 015010,
Class. Quantum Grav. 26 (2009) 015011],
González,
Guzmán and
Sarbach, members of the
IFM showed that standard Wormholes supported by a ghost scalar field are unstable, both,
based on the analysis of perturbations and in the non-linear regime using numerical
relativity. They established that the time scale associated to the collapse into a black hole
is of the order of the throat's areal radius divided by the speed of light, which is of the
order of a few microseconds for a throat with areal radius of one
kilometer. In their more recent paper [Phys.
Rev. D 80, 024023 (2009)], our three members show that Wormhole solutions with
electrictromagnetic charge are also unstable in the regime allowed for the study (a mixture
of perturbation analysis and numerical methods), however the time scale
for the collapse can be increased by a factor of 100 (!).
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Resultado, Marzo 2009
The book Beyond partial differential equations. On linear and
quasi-linear abstract
hyperbolic evolution equations by Professor Horst Beyer (IFM),
published in the Lecture Notes on Mathematics #1898, has been included in the
sixteen HIGHLIGHTS selected by the editors of Zentralblatt MATH for 2008.
(see more).
Resultado, Diciembre 2008
Figura del Mes:
Propagador del Electrón en la teoría de Maxwell-Chern-Simons QED3. En la
figura se muestran las proyecciones vectoriales y escalares en la base quiral
del propagador del electrón en la teoría de Maxwell-Chern-Simons QED3 en
diferentes normas covariantes. Se muestra una comparación entre el cálculo al
orden dominante en la teoría de perturbaciones y el resultado no perturbativo
obtenido a través de la transformación de Landau-Khalatnikov-Fradkin del
propagador desnudo. La teoría de Maxwell-Chern-Simons QED3 describe las
interacciones entre electrones restringidos a moverse en un plano y fotones
que poseen una masa topológica. Estos resultados han sido publicados
recientemente en revista Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical
por Adnan Bashir, Alfredo Raya y Saúl Sánchez Madrigal (ver
J. Phys. A41,
505401, 2008). El artículo ha sido seleccionado por el comité editorial del
IOP Publishing para incluirse en el IOP Select, http://Select.iop.org, una
colección especial de artículos publicados en revistas de esta editorial.
Resultado, Julio 2008
Figura del Mes:
En esta figura se presenta el potencial mecánico-cuántico y los estados ligados de la
función de onda de las fluctuaciones de una métrica pentadimensional. Si consideramos que nuestro universo tiene cinco dimensiones en lugar de
cuatro y suponemos que la métrica del espacio tiempo está deformada por cierta función que sólo dependa de la quinta
dimensión (por el factor de deformación), podemos hallar una solución exacta denominada métrica de fondo. Al perturbar esta métrica y realizar un estudio de la
dinámica de los modos transversos de traza nula de dichas fluctuaciones, podemos ver que éstas obedecen una ecuación
de Schroedinger con un potencial tipo Poeschl-Teller (línea en negro), como en la Mecánica Cuántica, que tiende asintóticamente a un valor positivo, hecho que garantiza la
existencia de un salto en el espectro de masas (mass gap) y elimina el problema de la posible detección experimental de los modos
masivos ultraligeros. En realidad se tienen dos estados ligados: uno sin masa (en rojo) y una excitación masiva (en azul); el estado no
masivo es interpretado como el gravitón tetradimensional. También existe todo un espectro de modos masivos que asintóticamente se comportan como ondas planas y son los
responsables de pequeñas correcciones a la segunda ley de Newton, mismas que pueden ser calculadas explícitamente. Este
análisis refleja que a pesar de que hasta el momento sólo hemos observado cuatro dimensiones, la existencia de las dimensiones
extra no entra en contradicción con los experimentos gravitatorios realizados hasta la fecha: lo que se requiere es la
realización de experimentos más precisos que puedan arrojar evidencias o refutar la existencia de las dimensiones
adicionales de nuestro espacio tiempo, como los que se van a realizar en el Large Hadron Collider (LHC) durante el otoño
próximo. Estos resultados han sido publicados recientemente en la revista Physical Review D por Nandinii Barbosa Cendejas, Alfredo Herrera Aguilar, Marco Antonio Reyes Santos y Christian
Schubert. Ver Phys.
Rev. D 77, 126013 (2008).
Resultado, Junio 2008
Figura del Mes:
Construimos una asintótica para tiempos grandes para todas las soluciones del
sistema de Lamb no lineal, que tienen energía finita, y por primera vez se
establece tal asint\'otica en la norma energética global para dichas soluciones.
Es decir, cada solución a el sistema acoplado decae a una suma de dos componentes
cuando $t\to+\infty$: un estado estacionario y una onda que se dispersó. Las
ondas que se dispersan corresponden a estados asitóticos incidentes y reflejados.
Finalmente se construyen los operadores de dispersión y se obtienen condiciones
necesarias para los estados asintóticos.
Estos resultados están reportados en el artículo {\sf ``Scattering in the
Zero-mass Lamb System" } aceptado para su publicación en PHYSICS LETTERS A
y cuyos autores son:
Dr. Anatoli Merzon y
M.C. Marco Antonio
Taneco-Hernández.Para saber máa presiona aquí.
(Para ver la figura con mejor calidad: hacer click en la figura).
Resultado, Abril 2008

Figura del Mes:
Estas fuguras muestran haces de geodesicas nulas durante el colapso de
un hoyo de gusano en un hoyo negro [un hoyo de gusano es una variedad con
dos regiones asintóticas planas, conectadas a través de una
garganta]. Estos resultados se calcularon
usando métodos numéricos para resolver las ecuaciones de
Einstein. (Izquierda) Se muestra el Horizonte Aparente (verde) y un haz
de rayos nulos (rojo) que divergen de una superficie identificada con un
Horizonte de Eventos. Para x>0 (x<0) el Horizonte Aparente queda fuera
(dentro) del Horizonte de Eventos, lo que podría indicar que el
primero
fuera una superficie tipo-espacio. La línea gruesa negra muestra
una posible trayectoria de una geodésica nula que va de un
universo al otro y se puede reflejar de regreso sin quedar atrapada por
el agujero negro. (Derecha) Se muestran los conos de luz sobre el
Horizonte Aparente para x>0; las flechas azules y negras indican las
direcciones salientes y entrantes de los conos de luz. Este resultado
indica que el Horizonte Aparente es en realidad una superficie
tipo-tiempo.
Estos resultados han sido registrados por
J. A.
González,
F. S.
Guzmán,
O.
Sarbach, investigadores del IFM y pronto serán publicados.
El trabajo que contiene estos resultados titulado "How to
throw a boomerang through a wormhole",
obtuvo el primer lugar en el Primer Concurso
Nacional de Ciencias Físicas de Segundo Congreso Nacional
Universitario de Física, UDLA 2008.
[Aquí el poster ganador].
(Para ver la figura con mejor calidad: hacer click en la figura).
Resultado, Noviembre-Diciembre 2007

Figura del Mes:
La Colaboración Pierre Auger a la que pertenence el Instituto de Física y
Matemáticas descubrió que las fuentes de los rayos cósmicos de la
más
alta
energía no están distribuidas uniformemente en el cielo. Por el contrario,
los
resultados del Observatorio Pierre Auger vinculan a las fuentes de estas
misteriosas partículas con galaxias cercanas caracterizadas por tener núcleos
activos en su interior.
Nuestros participantes en la colaboración Auger son
Luis Manuel
Villaseñor y
Umberto Cotti .
(Para ver la figura con mejor calidad: hacer click en la figura). Illustration Credit:
Pierre Auger Observatory Team.
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Resultado, Octubre 2007

Figura del Mes:
La cromodinámica cuántica o QCD es la teoría que describe las
propiedades del espectro hadrónico describiendo propiamente dos fenómenos que
experimentan los quarks en el interior de los bariones y mesones, la
generación dinámica de masas y el confinamiento. Aquí se estudia QED3 en la
aproximación 1/N, donde N es el número de familias de 'quarks' existentes (los
electrones se comportan como quarks en esta teoría), que asemeja el
comportamiento de QCD en el infrarojo. Los estudios existentes de varios
grupos indican que los 'quarks' adquieren masa dinámicamente sólo si N no
excede el valor crítico Nc=3.2, y además, no están confinados. Se reporta que
estos resultados no son estables bajo variaciones de norma. En normas
covariantes arbitrarias (con excepción de la norma de Landau) la generación de
masa ocurre para cualquier valor de N y se exhibe confinamiento. Estos
resultados fueron encontrados durante el desarrollo de la tesis de maestría
del Saúl Sánchez Madrigal, bajo la dirección de
Alfredo raya.
(Para ver las figuras con mejor calidad: hacer click en las figuras).
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Resultado, Septiembre 2007

Sección de Poincaré del canal sinusoidal bidimensional, con una amplitud de
oscilación de 0.03, ancho promedio del canal 0.1 y un desfasamiento entre las
paredes de 120 grados, tomando como superficie la pared de arriba.
Aquí una figura
del canal. Se observa
una dinámica caótica mixta con una región de resonancias primarias de islas
centrales rodeado por una cadena de islas secundarias que representan
partículas chocando en la vecindad estable de un punto fijo de periodo 5.
Resultado obtenido en el trabajo de tesis de maestría de
Ivan Fernando Herrera Gonzalez, bajo la dirección de
Eduardo Tututi.
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Resultado, Agosto 2007

El Laboratorio de
Biofísica del IFM ha obtenido la Acreditación del Laboratorio
de Calibración en el área de Propiedad de los materiales y analizadores
esfecíficos, de conformidad con la norma NMX-EC-17025-IMNC-2006 "Requisitos generales para la
competencia de los laboratorios de ensayo y calibración".
Este reconocimiento ha sido otorgado por la entidad mexicana de acreditación, previo dictamen
técnico emitido por el Comité de Evaluación de Laboratorios de Calibración
durante Julio. Lo anterior permite ofrecer servicios de Calibración de espectrofotómetros
UV-Vis y Caracterización de Materiales de Referencia relacionados con la magnitud (filtros de
óxido de holmio, didimio, densidad neutra y placas de Lector de Elisa) a los sectores industrial
y de servicios que lo requieran.
Nuestro sistema de mejora continua implica: precios competitivos, un optimo
tiempo de respuesta y atención personalizada a cada cliente acorde a sus
necesidades.
Lo anterior, coloca al IFM a la vanguardia en la vinculacion del sector académico con los
sectores social y productivo del país al
contar con capacidad técnica para emitir informes de calibración y caracterización
con resultados trazables a un patrón nacional.
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Resultado, Julio 2007

Figura del mes en el
IFM:
Izquierda:rayos nulos trazados desde el futuro [tiempo
coordenado vs
radio geométrico].
El sistema es una burbuja en 5D que colapsa en hoyo negro.
Marcamos el horizonte aparente.
La burbuja se expande inicialmente y finalmente se colapsa.
Derecha: lo mismo, pero con una muestra menor de rayos, los rayos nulos convergen
a una superficie que debiera ser el horizonte de eventos.
Lindo ejemplo de un espaciotiempo dinámico y de la formación
de un hoyo negro en 5 dimensiones,
[F S
Guzmán (IFM), L Lehner (LSU), O Sarbach
(IFM), Phys. Rev. D 76, 066003
(2007)].
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