Física

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https://hdl.handle.net/10669/275

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A source of gamma rays coincident with the shell of the supernova remnant CTB 80
(2021) Araya Arguedas, Miguel; Herrera, Cristian
CTB 80 (G69.0+2.7) is a relatively old (50–80 kyr) supernova remnant (SNR) with a complex radio morphology showing three extended radio arms and a radio and X-ray nebula near the location of the pulsar PSR B1951+32. We report on a study of the GeV emission in the region of CTB 80 with Fermi-Large Area Telescope data. An extended source with a size of 1.3°, matching the size of the infrared shell associated to the SNR, was discovered. The GeV emission, detected up to an energy of ∼20 GeV, is more significant at the location of the northern radio arm where previous observations imply that the SNR shock is interacting with ambient material. Both hadronic and leptonic scenarios can reproduce the multiwavelength data reasonably well. The hadronic cosmic ray energy density required is considerably larger than the local Galactic value and the gamma-ray leptonic emission is mainly due to bremsstrahlung interactions. We conclude that GeV particles are still trapped or accelerated by the SNR producing the observed high-energy emission when interacting with ambient material.
A study of a coronal hole associated with a large filament eruption
(2017) Gutiérrez Garro, Heidy; Taliashvili Enacolopas, Lela; Lazarian, Alexandre; Mouradian, Zadig
We report the results of a detailed study of an equatorial coronal hole and a dimming region related to the eruptions of a nearby large filament and subsequent coronal mass ejections (CMEs). The dynamic eruptions of the filament and the associated CMEs are probably related to the magnetic reconnection involving the magnetic field lines at the filament footpoints. During the starting processes of the filament eruption, we observed several newly emerged small magnetic flux concentrations close to the filament footpoints. Disturbance increase in the prominence body was observed during the pre-eruption processes. After the filament eruption, we observed evacuated filament material from the filament channel towards the coronal hole. Thus, all the region is perturbed and EUV loops and bright points are observed before and after the eruptions. Additionally, after the CME, we observed the disappearance of the dimming region and the coronal hole, followed by photospheric magnetic diffusion. We discussed a possible magnetic reconnection scenario and MHD waves involved during these processes.
A thermodynamic cycle for the solar cell
(2017-01-06) Alicki, Robert; Gelbwaser Klimovsky, David; Jenkins Villalobos, Alejandro
A solar cell is a heat engine, but textbook treatments are not wholly satisfactory from a thermodynamic standpoint, since they present solar cells as directly converting the energy of light into electricity, and the current in the circuit as maintained by an electrostatic potential. We propose a thermodynamic cycle in which the gas of electrons in the p phase serves as the working substance. The interface between the p and n phases acts as a self-oscillating piston that modulates the absorption of heat from the photons so that it may perform a net positive work during a complete cycle of its motion, in accordance with the laws of thermodynamics. We draw a simple hydrodynamical analogy between this model and the "putt-putt" engine of toy boats, in which the interface between the water's liquid and gas phases serves as the piston. We point out some testable consequences of this model.
Los albores de la física y el desarrollo de la meteorología en Costa Rica
(2002) Amador Astúa, Jorge Alberto
El siguiente artículo describe algunos aspectos del desarrollo de la física en Costa Rica, con énfasis en el siglo XIX. El trabajo está basado en una investigación bibliográfica de fuentes históricas, donde se compilaron datos e información miscelánea con la cual se logró armar una visión particular del desarrollo de la física en nuestro país. Se espera que esta aventura intelectual metodológica, sirva de base para el definitivo establecimiento del desarrollo de la física en el plano de lo educativo y técnico, y contribuya como base teórica fundamental al conocimiento e impacto de otras ciencias naturales en la sociedad costarricense.
Algunas ideas para lograr un mayor desarrollo científico y tecnológico en Costa Rica
(2000) Fernández Rojas, Walter
El propósito de este capítulo, el cual está basado en el trabajo de Fernández y Páez (2000), es describir las actividades en Ciencias Espaciales que se están llevando a cabo en Costa Rica, estas actividades están centradas principalmente en la Universidad de Costa Rica.
Análisis de métricas de calidad de imagen en equipos de radiología digital dentro de un programa de control de calidad remoto y automatizada
(2024) Soto Chinchilla, Yerry Alberto; Mora Rodríguez, Patricia
Se realizó un estudio cuyo propósito fue investigar la correlación entre métricas de calidad de imagen para equipos digitales de mamografía y radiología, para ello se creó una página web que almacenara las métricas y mostrara los cambios en el tiempo mediante gráficos de control, asimismo, se utilizaron rangos intercuartílicos para determinar si hubo valores que salieron de una banda de dos desviaciones estándar alrededor de la media en una distribución normal. Las métricas de calidad de imagen se extrajeron de un total de 163 imágenes para radiología convencional desde el 6 de junio de 2017 hasta el 25 de marzo de 2021 abarcando un antes y después de cambiar el tubo de rayos X y 144 de mamografía desde el 5 de junio de 2017 hasta el 26 de junio de 2020 abarcando un cambio de detector en el mamógrafo. También se obtuvo de dichas imágenes sus mapas de varianza. Los resultados muestran que las métricas que arrojan diferencias significativas para el caso de radiología convencional fueron la Relación Señal Ruido (SNR) e índice de sensibilidad (d') y para mamografía se evidencian dichas diferencias en las métricas Relación Diferencia de Señal Ruido (SDNR), Relación Señal Ruido e Índice de Sensibilidad (d'), además en virtud del análisis temporal de los mapas de varianza se comprobó que en mamografía existía fatiga del equipo que pueden provocar la existencia de artefactos que se manifiesten en el futuro que podrían llegar a ser significativos en imágenes médicas cuando se requiera la búsqueda de pequeños objetos.
Análisis de riesgo de inundación por tsunamis en Puntarenas, Costa Rica
(2001-08) Fernández Arce, Mario Enrique; Rojas Quesada, Wilfredo; Ortiz Figueroa, Modesto
El análisis de riesgo de inundación por tsunamis en Puntarenas, Costa Rica, revela la vulnerabilidad de la región ante sismos tsunamigénicos que pudiesen ocurrir frente al Golfo de Nicoya y en la zona de subducción de Colombia. La altura de inundación en Puntarenas se evaluó simulando numéricamente la propagación de tsunamis potenciales generados por sismos locales en la Fosa de Costa Rica, y por sismos remotos similares al sismo de Colombia del 31 de enero de 1906. En ambos casos la máxima altura del tsunami en Puntarenas es similar (3.5 m), sin embargo, el riesgo de inundación depende del estado de la marea, ya que Puntarenas está a 2.0 m sobre el nivel medio del mar y la marea oscila ± 1.5 m con respecto a este nivel.
Analysis of Fermi-LAT observations, UHECRs and neutrinos from the radio galaxy Centaurus B
(2019-08-20) Fraija Cabrera, Nissim Illich; Araya Arguedas, Miguel; Galván Gámez, Antonio; De Diego Onsurbe, José Antonio
Centaurus B (Cen B) is one of the closest and brightest radio-loud galaxy in the southern sky. This radio galaxy, proposed as a plausible candidate for accelerating ultra-high-energy cosmic rays (UHECRs), is near the highest-energy neutrino event reported (IC35) in the High-Energy Starting Events catalog. Pierre Auger observatory reported the highest energy comic rays during 10 years of collecting data with some of them around this source. In this paper, the analysis of the gamma-ray spectrum and the light curve above 200 MeV is presented with nine years of cumulative Fermi-LAT data around Cen B . Taking into consideration the multi-wavelength observations carried out about this radio galaxy, leptonic and hadronic scenarios are introduced in order to fit the spectral energy distribution, assuming that the gamma-ray flux is produced in a region close to the core and in the extended lobes. Using the best-fit values found, several physics properties of this radio galaxy are derived. Furthermore, a statistical analysis of the cosmic ray distribution around Cen B is performed, finding that this distribution is not different from the background at a level of significance of 5%. Considering the UHECR event associated to this source by Moskalenko et al. [1] and extrapolating its luminosity to low energies, we do not find enough evidence to associate the highest-energy neutrino event (IC35) with this radio galaxy.
Aparato y método para evaluar microfiltración en materiales
(2017-03-01) Conejo Rodríguez, Elian; Chavarría Bolaños, Daniel; Pozos Guillén, Amaury
La presente invención se relaciona al campo de la investigación o análisis de materiales por medio de la determinación de sus características físicas o químicas, más específicamente con la determinación de la permeabilidad de materiales y en específico provee un aparato y un método para evaluar microfiltración en materiales. La presente invención se refiere particularmente a un aparato para evaluar microfiltración en materiales y a un método para evaluar microfiltración en materiales utilizando dicho aparato, el cual comprende una primera pieza hueca que incluye una primera conexión para la entrada o salida de un fluido, una primera conexión para un sensor de presión y/o temperatura, y una primera abertura; una segunda pieza hueca que incluye una segunda conexión para la entrada o salida de un fluido, una segunda conexión para un sensor de presión y/o temperatura, y una segunda abertura; y una placa que posee una perforación pasante posicionada entre dichas primera y segunda aberturas de dichas primera y segunda piezas huecas y conectada de manera hermética a dichas piezas huecas. Para ello se posiciona una muestra del material a evaluar en dicha perforación pasante de dicha placa del aparato, definiendo una primera y segunda cámaras con dichas primera y segunda piezas huecas, respectivamente; y luego se realiza una pluralidad de mediciones de la presión y/o temperatura en dichas primera y segunda cámara por medio de sendos primer y segundo sensores de presión y/o temperatura conectados a dichas primera y segunda conexiones para un sensor de presión y/o temperatura respectivamente, durante un tiempo predeterminado; luego del cual se evalúa la evolución temporal de la medición de presión y/o temperatura en dichas primera y segunda cámaras luego del ingreso de dicho fluido en dicha primera cámara. Con el aparato y método previamente descritos es posible resolver el problema de evaluar microfiltración en materiales llevando a cabo estudios reproducibles, estandarizados y que permiten evaluar la evolución temporal de los materiales ensayados, a la vez que se disminuyen las dificultades asociadas a su utilización.
Aplicación de los protocolos de control de calidad para radiodiagnóstico en América Latina y el Caribe, IAEA-TECDOC-1958, en el CT del Laboratorio Ciclotrón-PET/CT del CICANUM de la Universidad de Costa Rica, utilizando el maniquí ACR 464 y los Advanced iqModules de Sun Nuclear
(2024) Campos Méndez, José Daniel; Mora Ramírez, Erick
Esta investigación se centra en la implementación y evaluación de protocolos de control de calidad en América Latina IAEA-TECDOC-1958 para equipos de tomografía computarizada (CT). El objetivo principal es aplicar estos protocolos utilizando dos maniquíes: ACR 464 y Advanced iqModules. Se adaptaron cinco de los protocolos para el CT del PET/CT Biograph Vision 450 de la Universidad de Costa Rica, comparando las capacidades de ambos maniquíes. Aunque el Advanced iqModules demostró ciertas ventajas, por ejemplo, contando con más insertos para realizar algunas mediciones, careció de los necesarios para determinar la exactitud del número CT. Los resultados de las pruebas fueron en su mayoría aceptables, excepto en la exactitud del número CT. Se identificaron carencias en la especificidad de los protocolos y tolerancias del IAEA-TECDOC-1958. En resumen, la investigación destaca la aplicación del IAEA-TECDOC-1958, evalúa ambos maniquíes y resalta la importancia de adaptar protocolos a equipos específicos, proporcionando información valiosa para la mejora continua del control de calidad en equipos CT.
Applications of single-molecule vibrational spectroscopic techniques for the structural investigation of amyloid oligomers
(2022-09-30) Vu, Katrin Ha Phuong; Blankenburg, Gerhard Heinrich; Lesser Rojas, Leonardo; Chou, Chia-Fu
Amyloid oligomeric species, formed during misfolding processes, are believed to play a major role in neurodegenerative and metabolic diseases. Deepening the knowledge about the structure of amyloid intermediates and their aggregation pathways is essential in understanding the underlying mechanisms of misfolding and cytotoxicity. However, structural investigations are challenging due to the low abundance and heterogeneity of those metastable intermediate species. Single-molecule techniques have the potential to overcome these difficulties. This review aims to report some of the recent advances and applications of vibrational spectroscopic techniques for the structural analysis of amyloid oligomers, with special focus on single-molecule studies.
La Batalla de la Trinidad de Sarapiquí de 1856: Comprendiendo el origen de las municiones a través del análisis químico y microestructural
(2023) Calderón Mesén, Paula; Herrara Sancho, Oscar Andrey
Infografía sobre la investigación de muestras arqueológicas de la batalla de la Trinidad de Sarapiquí, campaña 1856-1857.
Biological and dosimetric evaluation of [11C]S-adenosyl methionine as a potential agent for prostate cancer diagnosis
(2018) Zoppolo Lencina, Florencia; Mora Ramírez, Erick; Reyes Ábalos, Ana Laura; Vasilskis Castro, Elena Beatriz; Paolino Bordo, Andrea; Porcal Quinta, Williams Arturo; Oliver, Patricia; Savio Quevedo, Eduardo; Bardiès, Manuel; Engler, Henry
Introduction: [11C]Choline ([11C]COL) has been widely used for prostate cancer diagnosis; however, this radiopharmaceutical is not recommended for patients with a low absolute PSA value (< 1 ng/mL) due to its limited sensitivity and specificity. The enzyme glycine N-methyltransferase is overexpressed during prostate cancer progression. It catalyses the methylation of glycine using S-adenosyl methionine (SAM or AdoMet) as a substrate. The authors have previously reported the automated radiosynthesis of [11C]SAM as a potential agent in the diagnosis of aggressive prostate cancer. In this study, a biological and dosimetric evaluation of [11C]SAM was performed. Results: The evaluation of [11C]SAM in a control group of healthy mouse model showed a relatively high tracer uptake in the kidneys and a rapid blood clearance. Most activity was eliminated in the urine. In a PC3 prostate cancer xenograft tumour model, [11C]SAM tumour uptake was significantly higher in relation to [11C]COL.The human dosimetry of [11C]SAM was estimated by extrapolating the preclinical results. The mean effective dose was 8.17 x 10-3 mSv/MBq and 2.49 x 10-3 mSv/MBq without and with bladder voiding, respectively. The results for kidneys in humans were comparable to those previously described for [11C]COL. Conclusions: The PET/CT studies showed a statistically higher in vivo tumour uptake of [11C]SAM compared to [11C]COL for the cancer xenograft model. The absorbed dose estimations of major organs and the effective dose were determined. The results suggested that [11C]SAM may be a potential PET tracer for prostate cancer diagnosis.
Black hole binaries with natal kicks
(2023) Santiago Leandro, Edwin; Frutos Alfaro, Francisco
Las observaciones de más de 90 ondas gravitacionales observadas por la colaboración LIGO/VIRGO/KAGRA, han permitido obtener información sobre sistemas binarios compactos, como sus masas y espines. El parámetro de espín efectivo del sistema da información importante para discernir el canal de formación de la binaria. En general, se espera que sistemas binarios que se forman por interacciones dinámicas en sistemas estelares densos, tengan espines efectivos con valores aleatorios entre -1 y 1. Por otro lado, binarias formadas por sistemas aislados deberían tener espines efectivos positivos, a no ser que una "patada natal" en la formación del objeto compacto altere la orientación del mismo, y cambie el valor del espín efectivo como resultado. El objetivo de este trabajo es estudiar la viabilidad de obtener patadas natales grandes en la formación de agujeros negros masivos estudiando explosiones de supernova asimétricas, partiendo de modelos estelares de pre-supernova para estrellas de 21M⊙ y 28M⊙, y continuando su movimiento con Simulaciones Hidrodinámicas de Partículas en 3D (SPH). Los resultados muestran que incluso las patadas natales en el orden de ∼ 1000 km/s, que son de las más altas encontradas con observaciones, no siempre son capaces de consistentemente darle la vuelta a la orientación de la órbita. Para esto, se requiere que la patada esté direccionada correctamente, y que la energía de la explosión sea bastante alta.
Cálculo de campos electrodinámicos en las vecindades de esferoides metálicos
(1990) Vargas Castro, William E.
Cálculo del corrimiento al rojo fotométrico de galaxias submilimétricas alrededor de galaxias de núcleos activos
(2022) Chaverri Miranda, Fabián; Taliashvili Enacolopas, Lela
Las galaxias submilimétricas (SMGs) son fuentes que se detectaron por primera vez en los años 90 y se volvieron de mucho interés para la comunidad astronómica debido a sus altas tasas de formación estelar y sus altos corrimientos al rojo, z. Para estudiar una gran cantidad de estas galaxias detectadas en censos de varias decenas y centenas de grados cuadrados, es necesario utilizar telescopios milimétricos. Para obtener sus distancias es necesario observaciones espectroscópicas que pueden llevar mucho tiempo, por lo que, el desarrollo de técnicas fotométricas para la determinación del z de estas poblaciones se vuelve de suma importancia. El siguiente trabajo se basa en la implementación de un algoritmo computacional que permite determinar distribuciones de corrimientos al rojo para galaxias submilimétricas, utilizando sólo observaciones milimétricas y submilimétricas. Este algoritmo utiliza la función de luminosidad de Koprowski et al. [Kop17], φ(x), para obtener un catálogo simulado de galaxias submilimétricas con corrimientos al rojo entre 0,5 < z < 7 y con luminosidades a 250 μm entre 106 < L250 <1013 L . Se generó un catálogo simulado, que está en concordancia con el número de cuentas observado para este tipo de galaxias a longitudes de onda de 850 μm. A cada galaxia, se le asigna una distribución espectral de energía representativa, siguiendo recetas propuestas por Casey et al., [Cas12][Cas18], y se logró determinar que el modelo de cuerpo gris es muy eficiente para el modelaje de los SEDs de SMGs. El corrimiento al rojo se estimó a partir de cocientes entre densidades de flujo a determinadas longitudes de onda, que puedan muestrear el pico de la emisión de polvo de estas galaxias submilimétricas. Para corroborar la autoconsistencia del sistema se calculó el zphot para 250 galaxias, elegidas aleatoriamente del propio catálogo. Uno de los principales aportes de la presente investigación es la actualización del método para la generación de galaxias sintéticas y la estimación de corrimientos al rojo fotométricos, utilizando un lenguaje de programación más actual y versátil.
Chandler wobble: Stochastic and deterministic dynamics
(2016-09-18) Jenkins Villalobos, Alejandro
We propose a model of the Earth’s torqueless precession, the “Chandler wobble,” as a self-oscillation driven by positive feedback between the wobble and the centrifugal deformation of the portion of the Earth’s mass contained in circulating fluids. The wobble may thus run like a heat engine, extracting energy from heat-powered geophysical circulations whose natural periods would otherwise by unrelated to the wobble’s observed period of about fourteen months. This can explain, more plausibly than previous models based on stochastic perturbations or forced resonance, how the wobble is maintained against viscous dissipation. The self-oscillation is a deterministic process, but stochastic variations in the magnitude and distribution of the circulations may turn off the positive feedback (a Hopf bifurcation), accounting for the occasional extinctions, followed by random phase jumps, seen in the data. This model may have implications for broader questions about the relation between stochastic and deterministic dynamics in complex systems, and the statistical analysis thereof.
Clinical implementation of PLANET® Dose for dosimetric assessment after [177Lu]Lu-DOTA-TATE: comparison with Dosimetry Toolkit® and OLINDA/EXM® V1.0
(2021) Santoro, Lore; Pitalot, Laurine; Trauchessec, Dorian; Mora Ramírez, Erick; Kotzki, Pierre-Olivier; Bardiès, Manuel; Deshayes, Emmanuel
The aim of this study was to compare a commercial dosimetry workstation (PLANET® Dose) and the dosimetry approach (GE Dosimetry Toolkit® and OLINDA/EXM® V1.0) currently used in our department for quantification of the absorbed dose (AD) to organs at risk after peptide receptor radionuclide therapy with [177Lu]Lu-DOTA-TATE.
Combined electrokinetic manipulations of pathogenic bacterial samples in low-cost fabricated dielectrophoretic devices
(2019-11-13) Martínez Brenes, Alejandro; Torres Castro, Karina; Espinoza Araya, Christopher; Acuña Umaña, Katherine; Ramírez Carranza, Raquel; González Espinoza, Gabriela; Rojas Castro, Norman; Guzmán Verri, Caterina; Sáenz Arce, Giovanni; Lesser Rojas, Leonardo; Marín Benavides, Richard
A low-cost fabrication method of microfluidic devices with micrometer-sized constrictions used for electrodeless dielectrophoresis (eDEP) is demonstrated here. A structure on a commercial printed circuit board (PCB) template of one-sided copper clad fiberglass-epoxy laminate was used as a molding master for polydimethylsiloxane (PDMS) soft lithography. This was achieved by printing a constriction-based microchannel pattern on glossy paper with a micrometer-scaled resolution laser printer and transferring it to the laminate’s Cu face, rendering a microstructure of ∼17 µm height and various widths across tips. The Cu master’s pattern was transferred to PDMS, and smooth constrictions were observed under the microscope. Following air plasma encapsulation, PDMS chips were loaded with an inactivated bacterial sample of fluorescently stained Brucella abortus vaccine strain S-19 and connected to an amplified voltage source to examine the sample’s response to electric field variations. After an AC/DC electric field was applied to the bacterial solution in the microfluidic device, the combined effect of electrokinetic + hydrodynamic mechanisms that interact near the dielectric microconstrictions and exert forces to the sample was observed and later confirmed by COMSOL simulations. Our fabrication method is an alternative to be used when there is no access to advanced microfabrication facilities and opens ways for target selection and preconcentration of intracellular pathogens as well as sample preparation for metagenomics.
Comparison of commercial dosimetric software platforms in patients treated with 177Lu-DOTATATE for peptide receptor radionuclide therapy
(2020) Mora Ramírez, Erick; Santoro, Lore; Cassol, Emmanuelle; Ocampo Ramos, Juan Camilo; Clayton, Naomi; Kayal, Gunjan; Chouaf, Soufiane; Trauchessec, Dorian; Pouget, Jean-Pierre; Kotzki, Pierre-Olivier; Deshayes, Emmanuel; Bardiès, Manuel
Purpose The aim of this study was to quantitatively compare five commercial dosimetric software platforms based on the analysis of clinical datasets of patients who benefited from peptide receptor radionuclide therapy (PRRT) with 177Lu-DOTATATE (LUTATHERA®). Methods The dosimetric analysis was performed on two patients during two cycles of PRRT with 177Lu. Single photon emission computed tomography/computed tomography images were acquired at 4, 24, 72, and 192 h post injection. Reconstructed images were generated using Dosimetry Toolkit® (DTK) from Xeleris™ and HybridRecon-Oncology version_1.3_Dicom (HROD) from HERMES. Reconstructed images using DTK were analyzed using the same software to calculate time-integrated activity coefficients (TIAC), and mean absorbed doses were estimated using OLINDA/EXM V1.0 with mass correction. Reconstructed images from HROD were uploaded into PLANET® OncoDose from DOSIsoft, STRATOS from Phillips, Hybrid Dosimetry Module™ from HERMES, and SurePlan™ MRT from MIM. Organ masses, TIACs, and mean absorbed doses were calculated from each application using their recommendations. Results The majority of organ mass estimates varied by <9.5% between all platforms. The highest variability for TIAC results between platforms was seen for the kidneys (28.2%) for the two patients and the two treatment cycles. Relative standard deviations in mean absorbed doses were slightly higher compared with those observed for TIAC, but remained of the same order of magnitude between all platforms. Conclusions When applying a similar processing approach, results obtained were of the same order of magnitude regardless of the platforms used. However, the comparison of the performances of currently available platforms is still difficult as they do not all address the same parts of the dosimetric analysis workflow. In addition, the way in which data are handled in each part of the chain from data acquisition to absorbed doses may be different, which complicates the comparison exercise. Therefore, the dissemination of commercial solutions for absorbed dose calculation calls for the development of tools and standards allowing for the comparison of the performances between dosimetric software platforms.

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