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Martes 27 de Noviembre 11:00 hs – NE Boulevard 113 y 63

"Jerarquía Electrodébil y Fenomenología más allá del Modelo Estándar"

EXPOSITOR: Aníbal Medina - Investigador del IFLP (CONICET-UNLP)
 
RESUMENEl Modelo Estándar de partículas resulta extremadamente exitoso en describir la mayoría de los resultados experimentales hasta el momento. Sin embargo, deja aun varias incógnitas tanto experimentales como teóricas sin responder.
En esta charla utilizaré el problema de la jerarquía electrodébil como motivación de dos modelos de física más allá del Modelo Estándar  como lo son extra dimensiones curvadas (warped extra dimensions) y Supersimetría.  Indagaré en la fenomenología que dichos modelos predicen, en particular en sus posibles señales en el gran colisionador de protones (LHC) y en señales astrofísicas provenientes del centro de la galaxia
MIERCOLES 7 de Noviembre – 11:00 hs Auditorio NE Boulevard 116 entre 63 y 64

"LASER ABLATION SYNTHESIS OF NANOALLOYS: OPPORTUNITIES FOR MAGNETO-PLASMONICS AND CATALYSIS"

EXPOSITOR: Dr. Vicenzo Amendola . Department of Chemical Sciences, University of Padova, Italia
 
RESUMENNanoalloys, being different from bulk-alloys and single-metal nanoparticles, are endowed with peculiar electronic structures, physical properties and chemical reactivity. Traditionally, these features opened great prospects in fields such as magneto-plasmonics and heterogeneous catalysis, which requires tuneable alloy composition, high purity, easy processing of nanoparticles.

Laser synthesis of colloids is intrinsically suited for the realization of nanoalloys, since alloys with composition not easily achievable because of thermodynamic constraints are often accessible thanks to the fast mechanism of nanoparticles nucleation and growth.[1].This talk will provide an overview of the topic related to the exploitation of laser generated nanoalloys for heterogeneous catalysis,[2] as well as of nanoalloys with plasmonic and magnetic properties, including Fe-doped Au nanospheres for magnetic-plasmonic nanomedicine applications,[3] and Fe-doped Ag nanotruffles for magnetic assembly of surface enhanced Raman Scattering (SERS) substrates.[4]. 

MARTES 30 de OCTUBRE – 11hs - Auditorio del nuevo edificio en Boulevard 113 entre 63 y 64

"Estados topológicos de la materia en sistemas electrónicos y magnéticos"

EXPOSITOR: Dr. Pierre Pujol - Laboratorio de Física teórica, Universidad de Toulouse, Francia

RESUMENEn esta presentación discutiremos los estados topológicos de la materia en sistemas bi-dimensionales. Estos pueden realizarse en sistemas electrónicos como el efecto Hall cuántico o los sistemas magnéticos frustrados. Después de una introducción general a las diferentes familias de estados topológicos, daremos dos ejemplos, el primero para un sistema electrónico y el segundo para un sistema magnético.

MARTES 23 de OCTUBRE – 11hs - Auditorio del nuevo edificio en Boulevard 113 entre 63 y 64

"PROYECTO ANDES"

EXPOSITOR: Dr. Osvaldo Civitarese - Investigador Superior (CONICET) del IFLP, Profesor Titular Dedicación Exclusiva (Depto de Física, Facultad de Ciencias Exactas UNLP)
  
RESUMENEn este seminario se presentaran los aspectos mas destacados del proyecto ANDES (Laboratorio subterráneo en San Juan), haciendo en primer lugar una introducción a la física relacionada con el proyecto (detección de neutrinos, detección de materia oscura, mediciones de interés biológico y geológico, desarrollo de nuevos materiales) para luego mostrar detalles específicos del proyecto (diseño del laboratorio, aspectos organizativos, estructura de la colaboración ANDES).

 

 

Martes 16 de Octubre 11:00 hs – NE Boulevard 113 y 63

"La Física del Universo desde sus orígenes hasta nuestros días: Una historia de 13.700 millones de años"

EXPOSITORA: Prof. Dra. Norma Sánchez - Directora de Investigación emérita del CNRS en el Observatorio de Paris-Universidad PSL, Paris Francia. - Directora de la Escuela Internacional Daniel Chalonge-Héctor de Vega
 
 
RESUMEN:  El conjunto de observaciones cosmológicas de alta precisión con distintos métodos y en distintas escalas: grandes estructuras del universo, sondeos profundos, CMB (Fondo de radiación cósmica de micro-onde), escalas galácticas, subgalácticas y del universo actual, junto con teorías físicas bien establecidas: relatividad general y gravitación newtoniana para la gravitación, teoría de campos clásica y cuántica para la materia, permiten describir las principales etapas de evolución del universo desde la Inflación primordial, y sus principales contenidos: energía oscura, materia oscura, y materia/energía normal. Hablaré sobre: (i) La Inflación del universo primordial compatible con las observaciones del CMB y de grandes y pequeñas estructuras. (ii) La naturaleza de la materia oscura y la teoría de formación de estructuras compatible con las observaciones del CMB, y de grandes y pequeñas estructuras,  incluyendo los agujeros negros. (iii) La naturaleza de la energía oscura compatible con la constante cosmológica. Y (iv) Mi visión sobre el estado de la investigación en el tema,  los orígenes  cuánticos  y las  direcciones a seguir.
MARTES 2 de OCTUBRE – 11hs - Auditorio del nuevo edificio en diagonal 113 entre 63 y 64

"Los Rayos Cósmicos, las Interacciones Hadrónicas, y la Pampa Amarilla"

Expositor: Sergio Sciutto - IFLP - CONICET/UNLP

RESUMEN:  Se presentará una puesta al día de la actividad de investigación de la Colaboración del Observatorio Pierre Auger de rayos cósmicos de ultra-alta energía, enfocando en el estudio de las interacciones de las astropartículas con la atmósfera terrestre, y su conexión con la Física de Altas energías.

MIÉRCOLES 26 de SEPTIEMBRE – 14hs - Auditorio del nuevo edificio en diagonal 113 entre 63 y 64

"Juntos somos más fuertes: búsquedas de resonancias masivas con el experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC)"

EXPOSITORA: Reina Camacho - Laboratoire de Physique Nucleaire et de Hautes Energies (LPNHE), Sorbonne Universite, Paris-Diderot Sorbonne, Francia
   
RESUMEN: En el CERN ubicado en la frontera franco-suiza, los experimentos del colisionador LHC estudian las distintas partículas elementales y sus interactiones. Son cuatro, los principales experimentos: ATLAS, CMS, ALICE y LHCb. La búsqueda del bosón de Higgs, la búsqueda de nuevos fenómenos físicos y la comprensión de partículas observadas anteriormente son algunos ejemplos de los temas de interés para los miles de físicos e ingenieros que trabajan en el LHC. Ya son 8 años en los que el LHC nos ha entregado cientos de millones de colisiones que nos han permitido aumentar nuestra comprensión de la fisica de partículas y del universo. En este seminario hablaremos de la búsqueda de nuevas partículas/resonancias masivas con el experimento ATLAS. Estas resonancias son predichas por varios modelos teóricos en el contexto de dimensiones adicionales, modelos de Higgs compuesto y grandes teorías de unificación. Discutiremos las nuevas herramientas experimentales usadas en dichas búsquedas y los retos que ellas representan en la actualidad y en el futuro.

  

MARTES 4 de Septiembre – 11:00 hs Auditorio NE diagonal 116 entre 63 y 64

"Un recorrido por la apasionante geología de Marte"

EXPOSITOR: Dr. LUIS SPALLETTI – CENTRO INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS (CIG) (UNLP-CONICET) – Investigador del CONICET – Profesor de la UNLP

 

 

RESUMEN: En los últimos tiempos se han producido singulares avances en el conocimiento geológico de diversas regiones marcianas. Esta información, tomada por equipos remotos de alta sensibilidad, ha permitido efectuar interpretaciones novedosas y bastante consistentes sobre su evolución y los procesos que operaron tanto en su interior como en su superficie. La charla intenta mostrar un panorama sobre los trascendentes avances que han proporcionado las más recientes investigaciones, las que sin dudas han tenido un singular impacto en el pensamiento geológico. En particular se hará hincapié en aspectos tales como la estructura general del planeta, los rasgos fisiográficos principales, el volcanismo y los registros de rocas sedimentarias, a partir de las cuales se han definido y comprendido importantes procesos y ambientes de acumulación, la disponibilidad de agua líquida y los cambios climáticos acaecidos a lo largo de la historia marciana.

MARTES 28 de Agosto – 11:00 hs Auditorio NE diagonal 116 entre 63 y 64

"Funcionalización de superficies en la nanoescala. Aplicaciones en materiales, sensores y reconocimiento molecular"

EXPOSITOR: Dra María Elena Vela– Investigadora del CONICET – Profesora de la UNLP– INIFTA

 

RESUMEN: El control de las propiedades superficiales de los materiales requiere de conocimientos científicos y tecnológicos que van desde la escala nano a la macroscópica.   En particular, el diseño y aplicaciones de los nanomateriales han planteado desafíos y objetivos que imponen abordajes multidisciplinarios tanto desde lo conceptual como desde lo experimental. 

En esta presentación se expondrán las líneas de investigación relacionadas a la preparación de superficies nanoestructuradas y las estrategias  de su funcionalización para fines específicos. 

Por una parte se discutirá la obtención de superficies nanoestructuradas de Ni-W sobre acero y su funcionalización con silanos y fosfonatos buscando optimizar el comportamiento de estos materiales frente a la corrosión y mejorando la dureza del sustrato subyacente. 

En las aplicaciones relacionadas al desarrollo de sensores y al estudio de interacciones biomoleculares se analizarán las estrategias empleadas en el diseño de plataformas útiles en Resonancia de Plasmones Superficiales (SPR). Se discutirán en particular la inmovilización de proteínas y la preparación de sistemas modelo de membrana celular soportadas sobre superficies. 

También se expondrán los estudios sobre las propiedades nanomecánicas de bacterias patógenas y del reconocimiento molecular de proteínas en su superficie mediante la microscopía de fuerza atómica (AFM).

Finalmente, se plantearán los desafíos y perspectivas para las distintas líneas de investigación en marcha.


MARTES 29 de MAYO – HORARIO ESPECIAL 14:00 hs AULA CHICA

"Propiedades Ópticas de Materiales Compuestos Nanoestructurados"

EXPOSITOR: Dr. Guillermo P. Ortiz – Universidad Nacional del Nordeste (UNNE)

 

Resumen: En la actualidad es posible realizar compuestos de dos o más fases metálicas y dieléctricas de arreglos periódicos de inclusiones o partículas con formas geométricas arbitrarias. El diseño de dichos compuestos es acompañado por la evidencia experimental de respuestas ópticas inéditas a través de ensayos con técnicas diversas.

La respuesta de esos sistemas a la radiación electromagnética está caracterizada por la excitación de modos propios debidos esencialmente a dos tipos de interacciones resonantes. Las denominadas plasmónicas y las estructurales que en términos generales dependen de la escala de los tamaños característicos y de las propiedades materiales de las fases involucradas.

 En esta charla presentaremos un método para calcular el campo microscópico y la respuesta dieléctrica macroscópica de esos compuestos. Estos resultados permitirían analizar la interacción entre la radiación electromagnética y los compuestos nanoestructurados de forma tal que no solo se pueda corroborar las respuestas ópticas experimentales ya obtenidas sino el guiar sus posibles diseños.

JUEVES 15 de MARZO – 15:00 hs AULA CHICA

"Fases geométricas en el estómago (the 'belly" phase)¨

EXPOSITOR: Prof. Oreste Piro - Departamento de Física, Universitat de les Illes Balears, España

 

Resumen: Se expondrán ciertas correlaciones entre los aspectos dinámicos y geométricos del transporte y mezcla de fluidos a bajos números de Reynolds, en recipientes cuyas paredes deformables ejecutan un ciclo en el espacio de las formas. Un ejemplo de estos es el estómago, cuyas paredes están sujetas a ciclos de peristalsis responsables tanto del transporte como de la mezcla de los alimentos y líquidos gástricos para formar el quimo. Se especula que el correcto funcionamiento del estómago, como mezclador, depende de la capacidad de inducir "fases geométricas" por medio de estos ciclos peristálticos.

JUEVES 15 de MARZO – 11:00 hs AULA CHICA

"Magnetic nanoparticles: Current research"

EXPOSITOR: Prof. Silvio Dutz - Technische Universität de Ilmenau, Alemania

 

Resumen: In this presentation, current results of two research projects of Prof. Dutz (TU Ilmenau/Germany) on the development of magnetic nanoparticles for medical application will be presented.

The first part is on the development of cobalt doped iron oxides. For tuning of the magnetic properties, the Fe2+ ions of magnetite were substituted by Co2+ step by step, which results in a Co doped inverse spinel with adjustable Fe2+ substitution degree. For dry particles, a strong correlation between Co content and resulting Hc and Mr/Ms was found. For increasing Co concentrations from 0 to 8.6% only a slight increase of Hc was found, but from 12 to 25% a strong linear increase results. Within this linear range of dependency, the magnetic properties of the particles, especially Hc, can be tuned easily by changing Co content of the particles. A specific correlation of heating power of gel-immobilized particles with the Co content will be presented and best samples show very good performance for application in hyperthermia.

The second part is on the development of highly biocompatible protein coatings for MNP. For this, cytotoxic polyethylenimine (PEI)-coated nanoparticles were incubated in fetal calf serum (FCS) to form a so-called protein corona on the surface of the particles. The acute cytotoxic effect of incubated particles was tested for human brain microvascular endothelial cells (HBMEC) by the CellTiter Glo™ Cell Viability Assay and for long-term viability up to 96 h by real time cell analysis (RTCA). Interactions of coated MNP and serum incubated MNP with HBMEC were investigated by means of flow cytometry and laser scanning microscopy of fluorochrome-labelled particles. Cell toxicity assays revealed no cytotoxic effect of PEI coated MNP, which were covered by a protein corona. Long-term RTCA showed that the protein corona might mask the cytotoxic effect of PEI. Flow cytometry indicate that FCS coating reduces the particle-cell interaction of cytotoxic PEI coated MNP

MARTES 13 de MARZO – 11:00 hs AULA CHICA

"Magnetic nanoparticles: Medical applications"

EXPOSITOR: Prof. Silvio Dutz - Technische Universität de Ilmenau, Alemania

Resumen: The application of magnetic nanoparticles (MNP) in a biomedical context is a rapidly developing field. MNPs suspended in aqueous liquids can be introduced into the blood circulation or the tissue of a patient allowing for the utilization of magnetic effects such as magnetic losses, magnetic forces, and localized sources of magnetic fields for the detection or treatment of several diseases. For example, magnetic particle hyperthermia uses the magnetization reversal losses of such particles in an alternating magnetic field to achieve a local heating of the tissue in order to treat tumors by thermal damage of tumor tissue. Magnetic drug targeting take advantage of magnetic forces acting on drug loaded MNP in an external static field gradient to accumulate them in the tissue areas to be treated by the drugs. This method is also promising for tumor therapy which was investigated in animal experiments. In magnetic particle imaging (MPI) the local nonlinear magnetic response of MNP in the tissue to an external field is used to construct a 3-dimensional image of the particle distribution which can be related to structural features of the tissue when using the MNP as tracer materials. Beside these prominent applications of MNP, other possible use of MNP in medicine will be shown.

MARTES 19 de DICIEMBRE – 11:00 hs AULA CHICA

"Sobre la codificación cuántica sin perdida bajo una penalización exponencial"

EXPOSITOR: Steeve Zozor – Departamento de Señales e Imágenes, GIPSA-Lab, CNRS, Universidad de Grenoble, Francia

Resumen: Esta charla trata del problema de codificación cuántica sin pérdida. Para tal objetivo, usamos un esquema de codificación que satisface una versión cuántica de la desigualdad de Kraft-McMillan. En el contexto usual estudiado por Schumacher et al., Müller et al., Bostroem et al., o Hayashi, la meta es minimizar el largo promedio de las palabras de código cuántico. En este trabajo, siguiendo el enfoque de Campbell propuesto en el contexto clásico, nos interesamos en un promedio tipo exponencial para penalizar las palabras largas. Mostramos que, como en el caso clásico, el largo promedio exponencial óptimo está vinculado a la entropía cuántica de  Rényi de la fuente cuántica, siendo la entropía de von Neumann la situación particular que corresponde al caso del promedio aritmético usual. Además, usando la penalización exponencial, el promedio usual aparece vinculado a ambas entropías de Rényi y von Neumann.

MIÉRCOLES 22 de NOVIEMBRE – 10:30 hs AULA CHICA

"La física en los modelos oceánicos y climáticos"

EXPOSITOR: Dr. Juan Muglia – Investigador asociado (postdoc), College of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences, Oregon State University, Estados Unidos

Resumen: Los procesos físicos que determinan las corrientes marinas y variables como la temperatura y la salinidad son fundamentales para el sistema climático terrestre y para la biogeoquímica marina. En esta charla repasaremos las aplicaciones físicas a la oceanografía y el estudio del clima. Hablaremos de cómo funcionan los modelos climáticos, en particular aquellos utilizados para el estudio del océano, y daremos tres ejemplos del uso de este tipo de modelos: El estudio de las variaciones climáticas a lo largo de eras glaciares-interglaciares, el estudio de las corrientes marinas del Mar Argentino, y la realización de proyecciones a futuro sobre el clima terrestre.

JUEVES 16 de NOVIEMBRE – 15:00 hs AULA CHICA

"Adsorption of molecular hydrogen on nanostructured surfaces"

EXPOSITOR: Aliezer Martínez Mesa - Universidad de La Habana, Cuba

Resumen: The effect of the structural features of idealized nanoporous environments on the adsorption of molecular hydrogen is investigated. The adsorption properties of the target nanostructures are evaluated in a broad range of thermodynamic conditions, within the density functional theory for quantum fluids at finite temperature (QLDFT) [1]. The excesso functional is derived from the empirical equation of state of the homogeneous system.

Emphasis is made on the evaluation of hydrogen storage capacities of the substrates [2, 3] and on the emergence of quantum effects triggered by the confinement imposed by the host structure [4].

[1] S. Patchkovskii, T. Heine, Phys. Rev. E 80, 031603 (2009).

[2] A. Martínez-Mesa, L. Zhechkov, S. N. Yurchenko, S. Patchkovskii, T. Heine, G. Seifert, J. Rubayo-Soneira, J. Phys. Chem. C 116, 19543 (2012).

[3] A. Martínez-Mesa, G. Seifert, Rev. Cub. Fis. 31, 32 (2014).

[4] A. Martínez-Mesa, S. N. Yurchenko, S. Patchkovskii, T. Heine, G. Seifert, J. Chem. Phys.135, 214701 (2011).

MARTES 7 de NOVIEMBRE – 10:30 hs AULA CHICA

"Cota superior a la fracción de civilizaciones extraterrestres capaces de desarrollar tecnología de comunicación intergaláctica"

EXPOSITOR: Luis Anchordoqui – Department of Physics and Astronomy, Lehman College, City University of New York

Resumen: La paradoja de Fermi es la discrepancia entre la gran probabilidad de que surja la vida inteligente extraterrestre (bajo una amplia variedad de suposiciones) y la ausencia de evidencia visible para tal surgimiento. Discutiré las probabilidades de esta extraña antítesis para derivar un límite superior a la fracción de especies inteligentes (vivas) que son capaces de  desarrollar una tecnología de comunicación intergaláctica.

 

JUEVES 26 de OCTUBRE – 15:00 hs AULA CHICA

"Música, percepción y sistemas dinámicos"

EXPOSITOR: Diego L. Gonzalez - Instituto IMM-CNR Bologna - Departamento de Ciencias Estadísticas UNIBO

Resumen: Si bien el estudio de por qué un intervalo entre dos notas musicales puede sonar agradable (consonante) o desagradable (disonante) comienza en la Grecia antigua con  la escuela Pitagórica, la explicación de tal dicotomía en términos científicos sigue siendo motivo de debate. La dimensión armónica de la música encuentra su raíz en la consonancia que es la base de la música occidental de tipo tonal.  En tiempos modernos la música tonal se desarrolla sobre la base de una escala equitemperada de 12 notas. Como contraposición, la música oriental se basa en una estructura modal en la cual sobre una misma nota tónica se desarrolla una estructura melódica, en general mucho más rica que la occidental pues utiliza intervalos microtonales (menores de un semitono cromático). En esta presentación se dará un enfoque basado en la modelización del sistema auditivo como un sistema dinámico complejo. Se mostrará cómo la percepción de altura de una nota musical depende de la generación de atractores dinámicos en el borde del caos y que la estabilidad de los mismos en el espacio de parámetros se puede asociar a la sensación de consonancia: el oído se comporta como un filtro no-lineal cuyo factor Q es proporcional al grado de consonancia. El análisis propuesto permite desarrollar una teoría de la música capaz de unificar la música modal con la tonal, es decir, que puede ofrecer una dimensión armónica a la riqueza microtonal de la música oriental.

MARTES 10 de OCTUBRE – 10:30 hs AULA CHICA

"Diagrama de fases de modelos de matrices, tensoriales y SYK"

EXPOSITOR: Fidel I. Schaposnik – Center for Theoretical Physics of the Universe Institute for Basic Science – Seúl, Corea del Sur

Resumen: Presentamos el diagrama de fases de un modelo de mecánica cuántica de matrices fermiónicas invariantes frente a U(N)^2 x O(D) en el régimen planar (o, equivalentemente, de un modelo tensorial o SYK complejo), en el nuevo limite de D grande dominado por los diagramas melónicos. Las ecuaciones de Schwinger-Dyson tienen dos soluciones que describen ya sea una fase de "agujero negro grande" a la SYK o una fase de "agujero negro chico" con comportamiento trivial en el IR. En la región de acoplamiento fuerte del plano masa-temperatura encontramos una línea de transiciones de fase de primer orden entre ambas fases, que termina en un nuevo punto crítico que estudiamos numéricamente en detalle. Los exponentes críticos no son de tipo campo medio, y difieren a ambos lados de la transición. Comparamos nuestros resultados con modelos puramente bosónicos estables e inestables (ArXiv: 1707.03431). 

 

MARTES 12 de SEPTIEMBRE – 10:30 hs AULA CHICA

"Desigualdades de Stam generalizadas y medidas de complejidad Fisher-Rényi"

David Puertas-Centeno - Universidad de Granada, España

Resumen: La desigualdad de Stam, que nos provee de una cota inferior para el producto entre la entropía de Shannon y la información de Fisher, ha jugado un rol fundamental en muchas áreas científicas y tecnológicas. Más aún, dicha relación ha sido interpretada en los últimos años como cuantificador de la complejidad interna de un sistema físico, y por tanto ha sido llamada "medida de complejidad Fisher-Shannon". En los últimos años una extensión  biparamétrica de dicha desigualdad ha sido propuesta en los  trabajos de Lutwak et al., o Bercher. En esta charla presentaremos una nueva medida de complejidad triparamétrica del tipo Fisher-Rényi a través del uso de un operador de stretching no lineal recientemente introducido llamado "differential-escort operator". Se discutirán brevemente las propriedades básicas de dicho operador, que nos permiten no sólo extender el rango de validez de la desigualdad original, sino también conocer explicitamente la familia de minimizantes en el caso más general posible, lo que define una nueva familia de distribuciones "Gaussianas", llamadas ( p, β, λ)-Gaussianas, de potencial interés en Física y Teoría de la Información. Finalmente, dicha medida de complejidad se aplica a los dos sistemas cuánticos más arquetípicos, i.e., el sistema hidrogenoide y el sistema armónico.

MARTES 5 de SEPTIEMBRE – 10:30 hs AULA CHICA

"Sobre una formulación lagrangiana de los procesos estocásticos kolmogorovianos"

EXPOSITOR: Mariano Caruso- Departamento de Física Teórica y del Cosmos- Universidad de Granada, España

Resumen: Los principios variacionales han dado a las teorías físicas actuales el poder de conjugar las reglas que surgen de una mínima expresión, que explica lo máximo compartido. Gran parte de las teorías actuales de la física los han incorporado, a su tiempo, en parte de sus fundamentos. Los trabajos fundacionales de Kolmogorov y Chapman, dieron lugar a las ecuaciones fundamentales en el campo de los procesos estocásticos. El referente de esta teoría es una medida de probabilidad, tanto para el caso en que la variable aleatoria sea discreta o continua. Mostraremos que es posible realizar una formulación lagrangiana de esta teoría. Emplearemos los conceptos de simetrías, en particular simetrías locales (gauge), que permiten conectar todos los procesos estocásticos de Kolmogorov en una clase de equivalencia.

MARTES 14 de FEBRERO/ 11 hs/ AULA CHICA

RELATIVISTIC ELECTRON GAS: A NATURAL METAMATERIAL

Expone: C. A. A. de Carvalho. Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Rio de Janeiro-RJ, Brazil. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas-CBPF, Rio de Janeiro-RJ, Brazil

The electric permittivities and magnetic permeabilities for a relativistic electron gas are calculated fromquantum electrodynamics at finite temperature and density as functions of temperature, chemical potential, frequency, and wave vector. The polarization and the magnetization depend linearly on both electric and magnetic fields, and are the sum of a zero-temperature and zero-density vacuum part with a temperature and chemical-potential-dependent medium part. In the nonrelativistic limit, results reproduce the Lindhard formula. In the relativistic case, results unambiguously indicate that the relativistic electron gas is one of nature's candidates for the realization of a negative index of refraction system. Maxwell's equations in the medium yield the dispersion relation and the index ofrefraction of the electron gas. Moreover, a discussion is presented of applications to condensed-matter systems leading to good agreement with experimental measurements of the plasmon energy in graphite and tin oxide, as functions of both the temperature and wave vector. We also derive expressions for the real and imaginary parts of the EM responses, and relate them to decays into pairs (electron-hole or electron-positron).Present results should be relevant for plasma physics, astrophysical observations, synchrotrons, and other environments with fast-moving electrons.Furthermore, the present electromagnetic response of a relativistic Fermi gas at finitetemperatures could be of potential interest in future plasmonic and photonic investigations.

e-mail: aragao@if.ufrj.br; aragao@cbpf.br

 
 
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