Noticias

21 Abril 2020

200 AÑOS DE UN EXPERIMENTO SIMPLE QUE REVOLUCIONÓ LA HISTORIA DEL MUNDO

Figura-23-Hans-Christian-Oersted-1777-1851

 Hoy se cumplen 200 años de la realización de un experimento extremadamente simple, pero que cambió la historia de la Humanidad: mientras hacía clases, el destacado físico danés Hans Christian Oersted, demostró que una aguja magnética de una brújula podía ser desviada por el efecto de una corriente eléctrica. El resultado experimental sorprendió a todos los presentes, incluyendo según cuentan las leyendas, al profesor, quien descubrió que tanto el magnetismo como la electricidad eran manifestaciones distintas de un solo fenómeno: el electromagnetismo. 

 

"Oersted había nacido en 1777 y era hijo de un farmacéutico, por lo que uno puede imaginar que siempre le gustó hacer experimentos. Él estudio farmacia en la Universidad de Copenhague y como era buen alumno, ganó una beca para viajar por Alemania, Holanda y Francia, entre 1801 y 1803, dando conferencias. En esos viajes conoció al físico alemán J. W. Ritter, quien tenía la teoría "loca" de que existía una conexión entre estas dos energías, pese a que, desde la época de Tales de Mileto, que se creía que eran fenómenos distintos. Siguiendo su intuición, durante 16 años Oersted buscó esa relación, y cuando la encontró, cambió rápidamente la historia de la humanidad", explica Rafael Benguria, académico de la Facultad de Física. 

El descubrimiento desató una ola de nuevos conocimientos.  Al año siguiente, en 1821, Michael Faraday inventó el motor eléctrico y con esto se optimizaron muchos procesos. A raíz del experimento, Oersted investigó intensamente el fenómeno y abrió el camino para que André-Marie Ampère y Michael Faraday desarrollaran las leyes del electromagnetismo.

 

Entre 1820 y 1831 hubo una búsqueda incesante por obtener el fenómeno inverso: producir electricidad a partir de un campo magnético. Este desafío fue superado por Faraday, quien describió por primera vez la inducción electromagnética, cuya principal aplicación es el generador eléctrico.

 

El proceso iniciado por Hans Christian Oersted en 1820 tuvo su punto cúlmine en 1864, cuando el físico escocés James Clerk Maxwell demostró que el campo electromagnético satisface la ecuación de ondas. Esto dio origen a las ondas electromagnéticas, y en particular, a la unificación del electromagnetismo y la óptica.

 

"Es impresionante que un simple experimento como el Oersted, que celebramos este 21 de abril, haya cambiado tanto nuestras vidas, como sociedad, pero también a nivel cotidiano. Con el descubrimiento del electromagnetismo fue posible construir motores, alternadores, generadores, y dinamos que han cambiado el panorama científico, industrial y técnico de la nuestra historia. Gracias a su aporte ha sido posible el desarrollo de áreas tan críticas como las telecomunicaciones. Su experimento es ciertamente una de las revoluciones científicas más importantes en la historia de la humanidad", explica el profesor Rafael Benguria.

 

20 Abril 2020

Concurso para Investigadores Postdoctorales

En el contexto del Proyecto Anillo ACT192023, se encuentran abiertos dos cargos para investigadores postdoctorales.

A continuación puedes revisar las convocatorias: 

Avisos Post Doc Experimental 1

Avisos Post Doc Teorico 1

 

 

03 Abril 2020

Dra. María Daniela Cornejo se integra al grupo de Física Médica

dani2

 

A partir de marzo, la física médica María Daniela Cornejo se unió a la Facultad para desarrollar la línea de investigación de corrección de ruido en Resonancia Magnética Funcional (fMRI por sus siglas en inglés). La investigadora realizó sus estudios de pregrado en la Universidad de Chile y luego obtuvo su doctorado en la Universidad de Wisconsin, en Madison, Estados Unidos. 

 

Un resonador tiene la ventaja de no necesitar radiación ionizante para generar una imagen, por lo que su uso es considerado en la actualidad como más seguro que otras modalidades como Rayos X o Tomografía. Esto ha permitido el desarrollo de estudios multitudinarios, donde participan científicos, médicos, y también sus pacientes, alrededor de todo el mundo. Fascinada por la Física Médica y sus alcances, la línea de investigación desarrollada por la Dra. Cornejo es potenciar, a través de simulaciones y modelamientos matemáticos, el manejo de datos obtenidos de exámenes de fMRI, que usan el cerebro como modelo de estudio.  

 

"Me pareció impresionante colaborar con los grupos que quieren profundizar en el entendimiento de cómo funciona el cerebro con las nuevas tecnologías disponibles. En los primeros estudios de fMRI, ellos buscaban constatar cómo ciertas estructuras y sus redes de neuronas se activan al ver una imagen, un sonido, o incluso estímulos más sofisticados como una emoción o un recuerdo. A partir de experimentos como estos, se pueden plantear modelos más complejos para el funcionamiento del cerebro. Para poder hacer este ejercicio hay muchos desafíos técnicos, ya que, por ejemplo, cualquier movimiento de la persona en el resonador, incluso al respirar, genera "ruido" en el examen, distorsionando la señal. Entonces lo que yo hago como física, es modelar computacionalmente la señal, para finalmente eliminar la fuente de ruido. Lograrlo es difícil, pero cuando obtienes una señal clara y precisa, se evita la pérdida de recursos económicos y de datos valiosos. Luego, profesionales de otras disciplinas de la Neurociencia pueden utilizar la información como base en sus investigaciones sobre cómo funciona este órgano complejo", explica Daniela.  

 

Gracias a estos estudios internacionales se han hecho hallazgos sorprendentes. Por ejemplo, cuando los pacientes instalados en el resonador no son expuestos a ningún estímulo, se activaban redes neuronales propias del estado de reposo, y estas se apagan cuando las personas tienen que hacer una actividad cognitiva más elevada. Se cree en este estado se procesa y almacena información de forma inconsciente. Otro ejemplo, es que gracias a la fMRI se constató que las personas enfermas de depresión tienen más actividad en una red neuronal llamada "Default" asociada a la rememoración del pasado, lo que se ha interpretado como una constante necesidad del paciente enfermo de buscar un sentido en sus recuerdos, sin poder "apagar" esa conexión neuronal, comparado con personas sanas. 

 

La tecnología de los resonadores avanza año a año, lo que permite acceder a más datos, con mejor resolución. Actualmente, de un solo examen se obtienen 300 imágenes en 4D con una resolución temporal de 0.8 segundos y resolución espacial de 1-2 milímetros, dependiendo de la modalidad, esto supone nuevos desafíos a los físicos médicos, que deben reformular las estrategias de corrección de ruidos y modulación de la señal. 

 

"Mientras equipos interdisciplinarios están alrededor del mundo tratando de responder preguntas relevantes sobre nuestro cerebro, aumenta el volumen de datos segundo a segundo. Estos estudios han sido diseñados con muchos números de casos, con el objetivo de sacar conclusiones con rangos de confianza razonables. Para que estas sean válidas, se necesitan muchos más profesionales , como físicos médicos, capaces de hacer el modelamiento matemático sofisticado de los experimentos, para validar los resultados y avanzar en la investigación", explica la científica. 

 

31 Marzo 2020

Dr. Andrea Russomando se integra a Instituto de Física

 

A

 

El Dr. Andrea Russomando se integró en marzo al Instituto de Física UC para colaborar en el área de Física Médica desarrollada en la Facultad.

 

El académico realizó sus estudios de pregrado de Física de Partículas en Italia. Durante su Magíster, colaboró con un grupo de investigación que trabajaba con la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), particularmente en el experimento CMS, estudiando el efecto del uso del preshower sobre el calorímetro electromagnético de este. Durante el Doctorado en Física se incorporó a un grupo de investigación que aplicaba la Física de Altas Energías en detectores diseñados para terapias médicas.

 

La mayoríade los aceleradores lineales usados en radioterapia funcionan acelerando electrones para que estos choquen con un blanco de metal pesado, y produzcan un haz pulsado. Generalmente estos haces son de fotones o electrones. Los equipos más modernos permiten a los profesionales de la salud y a los físicos médicos personalizar el haz de partículas para que este se ajuste a la forma específica del tumor.

 

Cuando se realiza radioterapia, es necesario evaluar en distintas etapas el estado del irradiador, para reducir el riesgo de daño en tejidos sanos. Una de las herramientas para verificar el estado de la máquina son las cámaras de ionización. Estas se pueden usar tanto antes, como durante la terapia. Una de las formas más comunes para analizar el haz de radiación antes del tratamiento, es medir la dosis en un tanque de agua a lo largo del eje del haz, y en dirección perpendicular al mismo.

 

¿Será posible simplificar la forma en que se monitorea la dosis de radiación? Esta pregunta llevó al investigador a desarrollar un nuevo modelo de verificación usando la luz de Cherenkov. Esta luz se produce cuando partículas con carga eléctrica viajan por un medio a velocidades superiores a las que viaja la luz en ese medio específico (la velocidad de la luz varía según el medio). Este efecto genera luz mayoritariamente en el espectro visible, de un brillo azulado.

 

"Estoy trabajando en el diseño de un detector capaz de captar esta radiación de Cherenkov, para intentar utilizarla como verificación de la dosis que se está entregando al paciente. Lo innovador es que podría ser una herramienta más simple y menos invasiva a las formas de calibración y dosimetría utilizadas actualmente, tanto antes como durante la terapia", explica Andrea.

 

Innovación interdisciplinaria en fantomas médicos

Una segunda línea de investigación se centra en la colaboración interdisciplinaria con químicos para el desarrollo de fantomas médicos personalizados y más económicos.

Los fantomas son modelos, de distintos materiales, que emulan las propiedades del paciente. Estos permiten verificar la distribución de las dosis de radioterapia en el volumen blanco y en los órganos de riesgo, además de calibrar los aceleradores lineales.

 

"Nuestra idea es crear un material nuevo. En el laboratorio estamos diseñado un gel, en base a agua, en el cual hemos añadido un polvo para que emita luz cuando es irradiado, y así, medir la cantidad de radiación que se está entregando desde la máquina. La combinación de este gel y una impresora 3D permitiría generar fantomas personalizados. Si bien nos encontramos haciendo pruebas y modificaciones del material en el laboratorio, aspiramos a que esta innovación permitirá hacer fantomas más económicos y ajustados a las necesidades de cada paciente, que funcionen tan bien como los que hay actualmente en el mercado", afirma el académico. 

26 Marzo 2020

Instituto de Física 100% conectado

Classic Mail Email Header

 

 

A partir el viernes 27 de marzo el Campus San Joaquín permanecerá  cerrado. Sin embargo, la Facultad de Física y sus dos institutos, de Física y Astrofísica, se encontrarán abierta, funcionando de forma 100% online para enfrentar la emergencia de salud pública. 

Información para alumnos

Si eres estudiante de pregrado y necesitas comunicarte con Docencia, puedes escribir a los siguientes correos: 

Daniela Domínguez

ddominguez@uc.cl

subdocencia@fis.uc.cl

 

Si eres estudiante de postgrado y necesitas comunicarte con Docencia, puedes escribir al siguiente correo: 

 

Emilio Bravo

 

ebravu@uc.cl

 

Si necesitas ayuda técnica con Canvas, puedes escribir a soportecanvas@uc.cl 

 

Sugerimos a los alumnos revisar su correo UC para recibir información actualizada sobre las nuevas medidas y beneficios ofrecidos por la Universidad para enfrentar esta pandemia.

 

Información proveedores

 

Si necesita información sobre pagos, puede escribir a pagos@fis.puc.cl

 

25 Marzo 2020

Dra. Francisca Garay se integra al Instituto de Física UC

 

 

FranciscaGaray1

 

La Dra. Francisca Garay se integró al grupo de Altas Energías de la Facultad de Física. La docente hizo sus estudios de licenciatura y magíster en la UC, tras lo cual partió a la Universidad de Edimburgo a realizar su Doctorado en Física Experimental de Partículas. 

 

Actualmente, la investigadora trabaja a cargo del laboratorio que ensambla piezas para el upgrade del año 2021 del experimento ATLAS, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN). 

 

Hasta este momento, ya han sido enviados a Ginebra 15 de las 32 piezas, para ser instaladas en la primera rueda de la "Small Wheel", uno de los detectores del experimento diseñado para identificar el paso de partículas de muones y su trayectoria. "Una parte de mi doctorado fue testear algunos chips que van dentro del experimento. Luego volví a la Facultad para trabajar en una sección encargada de detectar muones. Este trabajo súper aplicado es importante ya que cuando se produce un Bosón de Higgs, uno de los posibles decaimientos es en esta partícula llamada muón, que a su vez interactúa con el detector y nos permite identificarla. Podríamos decir, como ejemplo, que, si el Higgs se trasforma en muones y los muones los asumimos como barcos, nosotros observamos la estela o huella que dejan en los detectores, permitiéndonos reconstruir el Higgs", explica la investigadora. 

 

El Bosón de Higgs no existe actualmente, pero que se cree que participó del Big Bang, y fue la partícula encargada de dar masa al resto de ellas, como bosones, y fermiones. Este fenómeno había sido descrito teóricamente en la década de los 60, pero el año 2012 se logró descubrir usando los datos de los experimentos ATLAS y CMS del LHC. Gracias a las colisiones a altas energías, se pudo reproducir por primera vez los Bosones de Higgs, "A mí me motiva colaborar con una comunidad de más de 5000 científicos de todo el mundo, entregados a entender fenómenos importantes a través de experimentos como ATLAS. Es apasionante que, desde Chile, estemos apoyando el desarrollo de la ciencia de frontera, y que nuestro trabajo a nivel de hardware es utilizado como insumo para hacer hallazgos que nos impactan a todos, como sociedad", comenta Francisca. 

 

En esta misma línea, en su laboratorio apoyan con la investigación de factibilidad de futuros experimentos, como CLIC (Compact Linear Collider), un colisionador lineal de electrones y positrones, que permite a las partículas colisionar a energías más bajas que en ATLAS. Este debería ser construido sobre el anillo del LHC, y  permitirá hacer mediciones mucho más sensibles y precisas, ya que el ambiente producido por el tipo de colisión en su interior, es muy limpio. "Se podría decir que el LHC es una selva de partículas, que hay que empezar a barrer, a limpiar, para poder encontrar lo que uno busca. Yo apoyo a la realización de este detector a través de un estudio simulado del detector CLIC, analizando cómo cambia si el diseño es de una forma u otra. Por sobre esta simulación, se hace un análisis que indica qué cosas sería posible encontrar, que en el LHC no ha sido fácil de detectar por sus características", afirma la docente.

 

Otro desafío para este laboratorio es crear un centro especializado de Inteligencia Artificial para manejar los enormes volúmenes de datos entregados por los experimentos, que son filtrados porque no son relevantes para el investigador. Sin embargo, si los filtros son automáticos, es posible que se pierda información relevante. "Otra de nuestras líneas de investigación es aplicar algoritmos de Machine Learning para que la máquina empiece a aprender de lo que está bien, para que no filtre de forma mecánica, sino que sea capaz de reconocer señales relevantes similares a lo que estoy buscando originalmente, y que pudieran ser interesantes de rescatar. Estamos probando distintos algoritmos para ver cuál funciona mejor, y optimiza la entrega de datos en función de lo que el investigador necesita", concluye Francisca.

 

Subcategorías