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FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS

GRADO EN FÍSICA curso 2019-20

Ficha de Trabajo Fin de Grado

DEPARTAMENTO: Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica

TÍTULO: Física de las avalanchas

TITLE: Avalanche Physics

SUPERVISOR/ES: Francisco Javier Cao García

NÚMERO DE PLAZAS: 1

ASIGNACIÓN DE TFG: Selección directa 6 Selección por expediente

OBJETIVOS: - Comprender las bases del desencadenamiento y la dinámica de las avalanchas de nieve en sus distintas formas (de placa, nieve húmeda)

- Adquirir los conocimientos previos necesarios para trabajar en el campo del estudio de las avalanchas y de la prevención de sus riesgos.

METODOLOGÍA: - El alumno adquirirá a través de secciones seleccionadas de la bibliografía fundamental los conocimientos necesarios para desarrollar el trabajo.

- El alumno puede optar por abordar en su trabajo el estudio varios tipos de problemas (avalanchas de placa, avalanchas de nieve húmeda, evaluación del riesgo, mitigación del riesgo)

Este trabajo está recomendado para estudiantes de la Orientación de Física Fundamental del Grado en Física.

BIBLIOGRAFÍA: [1]. S.P. Pudasaini, K. Hutter, Avalanche Dynamics: Dynamics of Rapid Flows of Dense Granular Avalanches, Springer (2010)

[2]. D. McClung, P. Schaerer, The Avalanche Handbook, Mountaineers Books (2006)

[3]. B. Tremper, Staying Alive in Avalanche Terrain, Mountaineers Books (2018)

[4]. J. Heierly, P. Gumbsch, M. Zaiser, Anticrack Nucleation as Triggering Mechanism for Snow Slab Avalanches, Science 321, 240 (2008).





TÍTULO: Física Biológica

TITLE: Biological Physics




OBJETIVOS: - Comprender las bases físicas de un proceso biológico elegido por el alumno.

- Adquirir los conocimientos previos necesarios para trabajar en el activo e innovador

campo de la Física Biológica (o Biofísica).

METODOLOGÍA: - El alumno adquirirá a través de secciones seleccionadas de la bibliografía

fundamental los conocimientos necesarios para desarrollar el trabajo.

- El alumno puede optar por abordar en su trabajo el estudio varios procesos

biológicos o centrarse en uno particular.

Este trabajo está recomendado para estudiantes de cualquiera de las orientaciones

del Grado en Física.

BIBLIOGRAFÍA: Fundamental:

- R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot, Physical Biology of the Cell, Garland Science, 2009.

Capítulo 16.

Complementaria:

- K.A. Dill, S. Bromberg, Molecular Driving Forces, Garland Science, 2011.

- J. Howard, Mechanics of Motor Proteins and the Cytoskeleton, Sinauer, 2001.

- M.B. Jackson, Molecular and Cellular Biophysics, Cambridge University Press, 2006.

- J.A. Morín, F.J. Cao, J.M. Lázaro, J.R. Arias-Gonzalez, J.M. Valpuesta, J.L. Carrascosa,

M. Salas, B. Ibarra, Active DNA unwinding dynamics during processive DNA

replication, PNAS 109, 8115-8120 (2012). doi: 10.1073/pnas.1204759109

- Almendro-Vedia VG, Monroy F, Cao FJ (2013) Mechanics of Constriction during Cell

Division: A Variational Approach. PLoS ONE 8(8): e69750.

doi:10.1371/journal.pone.0069750





TÍTULO: Física aplicada al deporte

TITLE: Physics of Sport




OBJETIVOS: - Comprender las bases físicas de uno o varios deportes elegidos por el alumno. (La orientación la elige el alumno, y puede ser biofísica, mecánica, o cualquier otra relacionada con la Física.)

METODOLOGÍA: - El alumno buscará la bibliografía necesaria para adquirir los conocimientos complementarios que necesite para realizar el trabajo específico que haya elegido.

- El alumno puede optar por abordar en su trabajo el estudio de varios deportes o centrarse en uno particular.

Este trabajo está recomendado para estudiantes de cualquiera de las orientaciones del Grado en Física.

BIBLIOGRAFÍA: El alumno tendrá que buscar y elegir la bibliografía más relevante para el tema y enfoque que elija.

Algunos ejemplos de temas se pueden encontrar en las siguientes referencias:

-Physicsworld 25, págs 20 y siguientes (2012) http://www.if.ufrj.br/~coelho/PW_July2012_PhysicsAndSport.pdf

-The Physics of Sports, http://www.real-world-physics-problems.com/physics-of-sports.html

http://www.if.ufrj.br/%7Ecoelho/PW_July2012_PhysicsAndSport.pdf

http://www.real-world-physics-problems.com/physics-of-sports.html

http://www.real-world-physics-problems.com/physics-of-sports.html





TÍTULO: Física de la división celular

TITLE: Physics of Cell Division




OBJETIVOS: - Comprender las bases físicas de los procesos de división celular

- Adquirir los conocimientos previos necesarios para trabajar en el activo e innovador campo del estudio físico de la división celular.

METODOLOGÍA: - El alumno adquirirá a través de secciones seleccionadas de la bibliografía fundamental los conocimientos necesarios para desarrollar el trabajo.

- El alumno puede optar por abordar en su trabajo el proceso de división en general o un aspecto particular del proceso.

Este trabajo está recomendado para estudiantes de cualquiera de las orientaciones del Grado en Física, aunque para los aspectos de mecánica de la constricción es recomendable un buen nivel en Física Teórica.

BIBLIOGRAFÍA: Fundamental:

-D. Boal, Mechanics of the cell, 2ª edición, Cambridge, 2012

-Almendro-Vedia VG, Monroy F, Cao FJ (2013) Mechanics of Constriction during Cell Division: A Variational Approach. PLoS ONE 8(8): e69750. doi:10.1371/journal.pone.0069750





TÍTULO: Física de los Ecosistemas

TITLE: Ecosystems Physics




OBJETIVOS: - Comprender las bases de la dinámica de los ecosistemas. Procesos de nacimiento, muerte, difusión; influencia de las fluctuaciones ambientales aleatorias; evaluación de riesgos de extinción. - Adquirir los conocimientos previos necesarios para trabajar en el activo e innovador campo del estudio de los ecosistemas de una perspectiva multiespecie y en sistemas espacialmente extendidos. METODOLOGÍA: - El alumno adquirirá a través de secciones seleccionadas de la bibliografía fundamental los conocimientos necesarios para desarrollar el trabajo. - El alumno puede optar por abordar en su trabajo el estudio varios tipos de problemas (evaluación de riesgo de extinción, competición, depredador-presa, riesgo de extinción, efectos de la fragmentación del hábitat, efectos de las fluctuaciones ambientales aleatorias, …) Este trabajo está recomendado para estudiantes de la Orientación de Física Fundamental del Grado en Física. BIBLIOGRAFÍA: Fundamental: - Gotelli NJ, A primer of Ecology, Sinauer 2008 - Lande R, Engen S, Saether BE, Stochastic Population Dynamics in Ecology and Conservation, Oxford 2003

Complementaria: - May R, Mclean AR (Eds.), Theoretical Ecology: Principles and Applications 3rd Edition, Oxford 2007 by Robert May (Editor), Angela R. Mclean (Editor) - Ripa, J. and Ranta, E. Biological filtering of correlated environments: towards a generalised Moran theorem. – Oikos 116: 783–792 (2007) - J Jarillo, B-E Sæther, S Engen, FJ Cao, Spatial scales of population synchrony of two competing species: effects of harvesting and strength of competition, Oikos 127, 1459 (2018) - S Engen, FJ Cao, B-E Sæther, The effect of harvesting on the spatial synchrony of population fluctuations, Theoretical Population Biology, 10.1016/j.tpb.2018.05.001, 123, (28-34), (2018).





TÍTULO: Física Estadística del demonio de Maxwell y de otros

sistemas retroalimentados

TITLE: Statistical Physics of the Maxwell demon and other

feedback controlled systems




OBJETIVOS: - Comprender las implicaciones físicas del intercambio de información entre sistema

y controlador en el demonio de Maxwell, y en otros sistemas retroalimentados.

- Adquirir los conocimientos previos necesarios para trabajar en el activo e innovador

campo del estudio de la Física Estadística de los sistemas retroalimentados, que

posee importantes implicaciones para Nano, Micro y Biotecnología.

METODOLOGÍA: - El alumno adquirirá a través de secciones seleccionadas de la bibliografía

fundamental los conocimientos necesarios para desarrollar el trabajo.

- El alumno estudiará las principales implicaciones físicas del intercambio de

información entre sistema y controlador.

Este trabajo está recomendado para estudiantes de la orientación de Física

Fundamental del Grado en Física.

BIBLIOGRAFÍA: - F. J. Cao, M. Feito, Open Problems on Information and Feedback Controlled Systems,

Entropy 14, 834-847 (2012).

- F. J. Cao, M. Feito, Thermodynamics of feedback controlled systems, Phys. Rev. E

79, 041118 (2009).

- T. Sagawa, Thermodynamics of Information Processing in Small Systems, Prog. Theo.

Phys. 127, 1-56 (2012).





TÍTULO: Física de los motores moleculares celulares

TITLE: Physics of cellular molecular motors




OBJETIVOS: - Comprender las bases físicas del funcionamiento de los motores moleculares, que realizan diversas funciones en la célula: transporte, replicación de ADN, etc. - Adquirir los conocimientos previos necesarios para trabajar en el activo e innovador campo del estudio de los motores moleculares. METODOLOGÍA: - El alumno adquirirá a través de secciones seleccionadas de la bibliografía fundamental los conocimientos necesarios para desarrollar el trabajo. - El alumno puede optar por abordar en su trabajo el estudio varios tipos de motores moleculares o centrarse en un tipo particular (motores de transporte, de replicación de ADN, …). Este trabajo está recomendado para estudiantes de cualquiera de las orientaciones del Grado en Física. BIBLIOGRAFÍA: Fundamental: - R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot, Physical Biology of the Cell, Garland Science, 2009. Capítulo 16. Complementaria: - K.A. Dill, S. Bromberg, Molecular Driving Forces, Garland Science, 2011. - J. Howard, Mechanics of Motor Proteins and the Cytoskeleton, Sinauer, 2001. - M.B. Jackson, Molecular and Cellular Biophysics, Cambridge University Press, 2006.

- J.A. Morín, F.J. Cao, J.M. Lázaro, J.R. Arias-Gonzalez, J.M. Valpuesta, J.L. Carrascosa, M. Salas, B. Ibarra, Active DNA unwinding dynamics during processive DNA replication, PNAS 109, 8115-8120 (2012). doi: 10.1073/pnas.1204759109





TÍTULO: Física y música

TITLE: Physics and music

SUPERVISOR/ES: Luis Mario Fraile Prieto / José Manuel Udías Moinelo



OBJETIVOS: Entender la relación entre física, música y sonido, desentrañando el papel de la acústica y la psicoacústica en la percepción musical. Estudio de la ecuación de ondas para instrumentos de cuerda y percusión, las escalas y temperamentos, la música digital y la síntesis, o la acústica y psicoacústica de altavoces y salas.

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre el tema estudio, los modelos teóricos que los describen y si ha lugar las técnicas experimentales empleadas.

2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: programas de análisis de datos, entornos de simulación, software de cálculo.

3. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear antes de la presentación y defensa.

BIBLIOGRAFÍA: Measured Tones: The Interplay of Physics and Music, Third Edition, 4 Jun 2009, Ian Johnston. How Equal Temperament Ruined Harmony: And Why You Should Care – 31 oct 2008, Ross W. Duffin.

Sound Reproduction: The Acoustics and Psychoacoustics of Loudspeakers and Rooms (Audio Engineering Society Presents), 22 Aug 2008, Floyd Toole.





TÍTULO: Avances recientes en imagen por rayos X: contraste de fase

y corrección de dispersión

TITLE: Recent Advances in X-ray imaging: phase contrast and

scatter corrections

SUPERVISOR/ES: Joaquín López Herraiz / José Manuel Udías Moinelo



OBJETIVOS: Estudio de los avances recientes en imagen por rayos X, revisando los elementos de

física relevantes, especialmente en relación con las técnicas de contraste de fase que

mejora la imagen en tejido blando, y las correcciones por cuentas dispersadas.

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos teóricos del problema, en base a la bibliografía

existente.

2. Aplicación de los conceptos aprendidos en problemas sencillos, y obtención de

imagen de contraste de fase sobre datos simulados o calculados.

3. Participación en seminarios del Grupo de Física Nuclear.

4. Exposición de los trabajos antes de la presentación y defensa.

BIBLIOGRAFÍA: “Farr's Physics for Medical Imaging” -Penelope Allisy-Roberts et al (2007) 2Ed.

Saunders Ltd.

X-Ray Imaging: Fundamentals, Industrial Techniques and Applications. 1st Edition.

Harry E. Martz et al. CRC Press (2016)

https://en.wikipedia.org/wiki/Phase-contrast_X-ray_imaging

http://nuclear.fis.ucm.es

https://en.wikipedia.org/wiki/Phase-contrast_X-ray_imaging

http://nuclear.fis.ucm.es/





TÍTULO: Física nuclear experimental

TITLE: Experimental nuclear physics

SUPERVISOR/ES: Luis Mario Fraile Prieto



OBJETIVOS: Estudio de métodos experimentales en física nuclear y de métodos de detección

empleados en experimentos de última generación. Análisis de datos de

experimentos realizados en instalaciones nacionales e internacionales, como

ISOLDE-CERN, ILL Grenoble, ALTO Orsay. Estudio de reacciones con potencial

impacto en los procesos astrofísicos (proceso s y proceso r, fuentes de neutrones,

ciclo CNO).

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre técnicas experimentales

usadas en física nuclear experimental.

2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: programas

de análisis de datos, entornos de simulación, software de cálculo.


4. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear antes de la presentación

y defensa.

BIBLIOGRAFÍA: · Krane, "Introductory Nuclear Physics", Wiley.

· Knoll, "Radiation Detection and Measurement", Wiley.

· Leo, WF, “Techniques for nuclear and particle physics experiments” 1987 Springer.

· Fraile LM, "Fast-timing spectroscopy at ISOLDE", 2017 Journal of Physics G.





TÍTULO: Instrumentación en Imagen Nuclear

TITLE: Instrumentation in Nuclear Imaging

SUPERVISOR/ES: José Manuel UdíasMoinelo / Samuel España



OBJETIVOS: Estudio de los conceptos de física nuclear relevantes para el desarrollo de equipos de imagen médica (imagen nuclear) tales como la tomografía por emisión de positrones, con énfasis en los avances más recientes en el campo.

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre la instrumentación en imagen médica, los detectores y la electrónica de adquisición.

2. Aplicación de los conceptos aprendidos para la toma de datos en el laboratorio y obtención de datos tomográficos con técnicas de tomografía por emisión de positrones.



BIBLIOGRAFÍA: -Penelope Allisy-Roberts and Jerry Williams (2007) “Farr's Physics for Medical Imaging”. 2nd Ed. Saunders Ltd.

· http://nuclear.fis.ucm.es






TÍTULO: Instrumentación nuclear

TITLE: Nuclear instrumentation

SUPERVISOR/ES: José Manuel Udías Moinelo / Luis Mario Fraile Prieto



OBJETIVOS: Estudio de instrumentación empleada en experimentos de física nuclear de última generación, métodos experimentales en física nuclear, optimización y puesta a punto de detectores en el laboratorio, caracterización de sistemas de detección. METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre la instrumentación nuclear, detectores y las técnicas experimentales empleadas. 2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: programas de análisis de datos, entornos de simulación, software de cálculo. 3. Participación en seminarios del Grupo de Física Nuclear. 4. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear antes de la presentación y defensa. BIBLIOGRAFÍA: · Knoll, "Radiation Detection and Measurement", Wiley. · L’Annunziata MF, “Handbook of Radioactivity Analysis”, third Edition 2012, Elsevier. · Leo, WF, “Techniques for nuclear and particle physics experiments” 1987 Springer-Verlag. http://nuclear.fis.ucm.es





TÍTULO: Radioterapia en la GPU

TITLE: Radiotherapy in the GPU

SUPERVISOR/ES: José Manuel Udías Moinelo/ Paula Ibáñez García



OBJETIVOS: El cálculo de dosis por métodos Monte Carlo en radioterapia se considera la referencia, por su precisión y exactitud. Sin embargo, presenta la dificultad de requerir un tiempo de cálculo muy elevado, lo cual dificultaba su uso clínico. Hoy en día esto se ha resuelto con la utilización de los potentes procesadores gráficos (GPU) disponibles, que aceleran estos cálculos muy notablemente. El objetivo de este trabajo es familiarizarse con los métodos MC en radioterapia, apreciar cómo son muy indicados para su ejecución en la GPU, y aplicar lo aprendido en varios ejemplos.

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre el cálculo MC en radioterapia, y comenzar a utilizar algunos de los paquetes más conocidos en el campo, como penEasy

2. Entender los conceptos básicos de programación en GPU: hilo, bloque, tipos de memoria, usando los ejemplos de códigos en GPU para cálculo de dosis en MC desarrollados en el Grupo de Física Nuclear.



NOTA: No se requieren conocimientos profundos de programación, ya que se va a trabajar con programas ya desarrollados en el grupo, aunque un mínimo de soltura en el uso de ordenadores y el SO Linux será ventajoso.

BIBLIOGRAFÍA: -Penelope Allisy-Roberts and Jerry Williams (2007) “Farr's Physics for Medical Imaging”. 2nd Ed. Saunders Ltd.

-https://eprints.ucm.es/49186/


https://eprints.ucm.es/49186/






TÍTULO: La interacción leptón-núcleo en el modelo de gas de Fermi relativista

TITLE: Lepton-Nucleus interaction in the Relativistic Nuclear Fermi Model

SUPERVISOR/ES: José Manuel Udías Moinelo / Raúl González Jiménez



OBJETIVOS: Comprender los conceptos básicos de la descripción teórica del proceso de dispersión de leptones por núcleos, de gran interés en la actualidad por todos los experimentos en marcha para estudiar las propiedades de los neutrinos y sus oscilaciones. Para ello se usará el modelo del Gas de Fermi del núcleo, uno de los más sencillos y que, sin embargo, es razonablemente realista.

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre el proceso de interacción leptón-núcleo en el Gas de Fermi: interacción del nucleón libre con electrones, muones y neutrinos, sección eficaz mediada por corrientes cargadas y neutras. Introducción del movimiento de Fermi nuclear. 2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo en particular para la integración numérica de algunas funciones, o en su caso, las soluciones analíticas de las integrales que aparecen. 3. Participación en seminarios del Grupo de Física Nuclear. 4. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear.

BIBLIOGRAFÍA:

T. William Donnelly, Joseph A. Formaggio, Barry R. Holstein, Richard G. Milner, “Foundations of Nuclear and Particle Physics”; Cambridge University Press (1 de febrero de 2017)

J.D. Walecka, “Electron Scattering for Nuclear and Nucleon Structure”; Cambridge University Press; Edición: Revised (22 de agosto de 2005)







TÍTULO: Aceleradores cósmicos extremos: Púlsares y Agujeros Negros

TITLE: Extreme cosmic accelerators: Pulsars and black holes

SUPERVISOR/ES: Marcos López Moya


ASIGNACIÓN DE TFG: Selección directa Selección por expediente

OBJETIVOS: Los púlsares y los agujeros negros supermasivos se encuentran entre los entornos astrofísicos más fascinantes, en los que la aceleración de partículas hasta energías ultra-relativistas origina la emisión de potentes chorros de rayos gamma.

Los púlsares son estrellas de neutrones en las que se combinan intensos campos magnéticos y gravitatorios con altísimas velocidades de rotación. El efecto combinado da lugar a la emisión de pulsos de radiación electromagnética a intervalos regulares. Recientemente se ha descubierto la emisión de rayos gamma de muy alta energía procedente de dos de estos objetos, hecho que desafía los modelos teóricos actuales.

Por su parte, el centro de muchas galaxias alberga agujeros negros supermasivos. De estos centros galácticos, llamados núcleos galácticos activos, emergen inmensos chorros de partículas a velocidades próximas a la de la luz, que pueden dar lugar a la emisión de rayos gamma. Junto a la radiación emitida, las partículas aceleradas también pueden llegar hasta nosotros, lo que convierte a los núcleos galácticos como el origen más probable de los Rayos Cósmicos de ultra alta energía que llegan a la Tierra.

El alumno que elija este trabajo tendrá la oportunidad de adquirir una compresión general sobre los mecanismos de aceleración de partículas hasta energías ultra-relativistas en entornos astrofísicos violentos, tanto galácticos como extra-galácticos. Asimismo, se familiarizará con las técnicas de detección de rayos gamma con telescopios espaciales y terrestres de última generación.

METODOLOGÍA: Aunque se trata de un trabajo principalmente bibliográfico, el alumno también podrá iniciarse en el análisis de datos tomados con telescopios espaciales y terrestres. Para ello, además de la bibliografía general listada más abajo, será necesario buscar y consultar artículos que describan los últimos avances en el campo objeto de estudio. Eventualmente, se aprenderá a manejar herramientas de análisis de datos astrofísicos y Python.

BIBLIOGRAFÍA: • Introduction to Particle and Astroparticle Physics. A. de Angelis & M. Pimenta. Ed.

Springer (2018) • High energy cosmic rays. T. Stanev, Springer (2010) • Particle Astrophysics. D. Perkins, Oxford University Press (2009) • Very High Energy Cosmic Gamma Radiation Universe. F. A. Aharonian. World

Scientific (2004) • High-energy astrophysics. Vol. 1 y 2. M.S. Longair, Cambridge University Press

(1992) • https://magic.mpp.mpg.de • http://cta.gae.ucm.es • https://fermi.gsfc.nasa.gov

https://magic.mpp.mpg.de/

http://cta.gae.ucm.es/

https://fermi.gsfc.nasa.gov/





TÍTULO: Propiedades nucleares y métodos auto-consistentes

TITLE: Nuclear properties and self-consistent methods

SUPERVISOR/ES: Elvira Moya de Guerra Valgañón / Óscar Moreno Díaz



OBJETIVOS: - Familiarizar al estudiante con los métodos de Física Nuclear. - Entrenar al estudiante en el uso de las herramientas informáticas. - Entrenar al estudiante en la elaboración y uso de programas de cálculo. METODOLOGÍA: Se comienza por introducir al alumno en el uso definicional y empírico de parámetros nucleares de interés: Masas, Radios, Momentos eléctricos y magnéticos, Factores de forma, Secciones eficaces, Desintegraciones, Vidas medias, etc… A continuación, se le introduce en los métodos teóricos de cálculos microscópicos auto-consistentes y se le explican los programas de cálculo de los que se dispone. Finalmente se le asigna un problema concreto a resolver que se determinará según las capacidades y disponibilidad del alumno. BIBLIOGRAFÍA: - W. S. C. Williams, Nuclear and Particle Physics, Oxford University Press. - K. Krane, Introductory Nuclear Physics, Wiley. - P. Ring y P. Schuck, The Nuclear Many-Body Problem, Springer-Verlag. Artículos:

- P. Sarriguren, D. Merino, O. Moreno, E. Moya de Guerra, D. N. Kadrev, A. N. Antonov, M. K. Gaidarov. Phys. Rev. C 99, 034325 (2019). 'Elastic magnetic electron scattering from deformed nuclei'.

- O. Moreno, E. Moya de Guerra, M. Ramón-Medrano, Adv. High Ener. Phys. 2016, 6318102 (2016). ‘Warm dark matter sterile neutrinos in electron capture and beta decay spectra’.

- H. J. de Vega, O. Moreno, E. Moya de Guerra, M. Ramón Medrano, N. G. Sánchez, Nucl. Phys. B 866, 177 (2013). 'Role of sterile neutrino warm dark matter in rhenium and tritium beta decays'.

- P. Sarriguren, O. Moreno, E. Moya de Guerra, Adv. High Ener. Phys. 2016, 6391052 (2016). ‘Nuclear structure calculations for two-neutrino double-beta decay’.

- O. Moreno, T. W. Donnelly, Phys. Rev. C 92, 055504 (2015). ‘Unified approach to electron and neutrino elastic scattering off nuclei with an application to the study of the axial structure’.

- O. Moreno, T. W. Donnelly, Phys. Rev. C 89, 015501 (2014). 'Nuclear structure uncertainties in parity-violating electron scattering from carbon 12'.

- O. Moreno, T. W. Donnelly, R. González-Jiménez, J. A. Caballero, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 42, 034006 (2014). 'Evaluation of theoretical uncertainties in parity-violating electron scattering from nucleons and nuclei'.





TÍTULO: Deep Learning en Física Médica

TITLE: Deep Learning in Medical Physics

SUPERVISOR/ES: Joaquín López Herraiz



OBJETIVOS: Familiarizarse con las principales herramientas de Inteligencia Artifical basadas en

Machine Learning y Deep Learning. Estudio de sus aplicaciones en física para generar

modelos más generales de los actualmente empleados. Realizar algunos modelos

simples con Deep Learning aplicados a Imágenes de Física Médica.

METODOLOGÍA: 1. Revisión de trabajos recientes sobre Deep Learning y sus aplicaciones en Física.

2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: Tensorflow,

Python, y modelos estadísticos básicos.

3. Participación en seminarios.

4. Aplicación en de estas técnicas para diversos problemas de imagen médica,

(detección de lesiones, clasificación del grado de malignidad, mejora automática del

contraste de la imagen), usando datos e imágenes de CT, MRI, PET y Ultrasonidos.


BIBLIOGRAFÍA: - Deep Learning and its Application to LHC Physics - Dan Guest et al.

Ann.Rev.Nucl.Part.Sci. 68 (2018) 161-181 https://arxiv.org/abs/1806.11484

- Deep learning in medical imaging and radiation therapy – B. Sahiner et al. (2018)

https://doi.org/10.1002/mp.13264

- http://nuclear.fis.ucm.es

https://arxiv.org/abs/1806.11484







TÍTULO: Imagen por Ultrasonidos

TITLE: Ultrasound Imaging




OBJETIVOS: Estudio de los conceptos de física relevantes para las aplicaciones de los ultrasonidos

en imagen médica, tales como la generación de ultrasonidos, la propagación de ondas

acústicas en tejidos y la reconstrucción de imagen. Análisis de sus principales

limitaciones y métodos actuales para superarlas.

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre la instrumentación en

imagen por ultrasonidos, los detectores y las técnicas de reconstrucción de imagen

más utilizadas.

2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: programas

de manipulación de imagen de ultrasonidos, códigos de reconstrucción de imagen,

entornos de simulación, software de cálculo.

3. Participación en seminarios.


BIBLIOGRAFÍA: “Farr's Physics for Medical Imaging”. Penelope Allisy-Roberts et al. (2007) 2nd Ed.

Saunders

“The Essential Physics of Medical Imaging”, LWW 3Ed (2011) Jerrold T. Bushberg et

al.







TÍTULO: Técnicas de espectroscopía atómica y molecular

TITLE: Techniques of atomic and molecular spectrometry

SUPERVISOR/ES: Jaime Rosado Vélez, Francisco Blanco


ASIGNACIÓN DE TFG: Selección directa Selección por expediente

OBJETIVOS: Aprendizaje de técnicas de espectroscopía atómica y molecular. Caracterización y

desarrollo de instrumentación del laboratorio de física atómica y molecular.

METODOLOGÍA: El alumno caracterizará y pondrá a punto nuevo instrumental adquirido por el

laboratorio de física atómica y molecular y que se usará para las prácticas de varias

asignaturas del Grado de Física. Los supervisores guiarán al alumno para la

realización de las medidas y el análisis de datos.

BIBLIOGRAFÍA: B.H.Bransden, C.J.Joachain; Physics of atoms and molecules (Longman 1994)

I.I.Sobelman; Atomic Spectra and Radiative Transitions (Springer Verlag).

G.K.Woodgate Elementary atomic structure (McGraw Hill).

Techniques for nuclear and particle physics experiments. W.R. Leo. SpringerVerlag

1994.

X





TÍTULO: Toda la luz del Universo

TITLE: All the light that ever was

SUPERVISOR/ES: Alberto Domínguez Díaz



OBJETIVOS: Cada galaxia existente en el cosmos lleva emitiendo luz desde el principio de los

tiempos. Estos fotones producen uno de los fondos difusos que llenan el Cosmos

conocido como luz de fondo extragaláctica (EBL). Este es el segundo fondo de

radiación más energético, después de la radiación cósmica de microondas, y su

estudio es esencial para entender la formación de galaxias y la cosmología de nuestro

Universo. Además, fotones de muy alta energía que provienen de fuentes

extragalácticas, tales como blazars (agujeros negros super-masivos con chorros

orientados hacia la Tierra) interaccionan con la EBL. Este efecto hace que la EBL sea

interesante para la comunidad de astropartículas, ya que crea una conexión entre

astronomía clásica y astrofísica de altas energías.

En este trabajo se repasarán los últimos logros en la investigación de la EBL, y seremos

capaces de responder a la cuestión histórica (la cual está relacionada) sobre por qué

el cielo nocturno es oscuro, respondiendo así a la paradoja de Olbers.

METODOLOGÍA: Se trata de un trabajo fundamentalmente bibliográfico.

Se le proporcionará al alumno bibliografía actualizada sobre el fondo de luz extra-

galáctica, los modelos existentes y los métodos observacionales para estimarlo.

BIBLIOGRAFÍA: “Toda la luz del Universo”, Domínguez, Primack, & Bell, Investigación y Ciencia,

Agosto, 2015

“Extragalactic Background Light Inferred from AEGIS Galaxy SED-type Fractions”,

Domínguez et al., (2011), arXiv:1007.1459





TÍTULO: Agujeros negros supermasivos en rayos gamma

TITLE: Supermassive black holes in gamma rays.

SUPERVISOR/ES: Alberto Domínguez Díaz



OBJETIVOS: La mayor parte de las galaxias probablemente albergan un agujero negro

supermasivo, de miles de millones de masas solares, en su centro. En algunos casos

estos agujeros negros están rodeados de un disco de materia que va cayendo en su

interior, produciendo la emisión de chorros de partículas. Estos chorros se

caracterizan por dar lugar a radiación en todo el espectro electromagnético, en

particular en rayos gamma. El telescopio de gran área (LAT, de sus siglas en inglés) a

bordo del satélite Fermi de la NASA ha detectado miles de estos objetos.

En este trabajo se estudiará la física de estos objetos, conocidos como galaxias activas

y las propiedades básicas de la emisión gamma medida por Fermi-LAT.

METODOLOGÍA: Se trata de un trabajo fundamentalmente bibliográfico con posibilidades de analizar

datos de Fermi-LAT

Se le proporcionará al alumno bibliografía actualizada sobre las galaxias activas,

Fermi-LAT, y métodos observacionales.

BIBLIOGRAFÍA: “The Third Catalog of Active Galactic Nuclei Detected by the Fermi Large Area

Telescope”

M. Ackermann,et al. 2015ApJ...810...14A. https://arxiv.org/abs/1501.06054






TÍTULO: Inteligencia artificial aplicada a física de astropartículas: introducción a las técnicas de aprendizaje profundo

TITLE: Artificial intelligence applied to astroparticle physics: introduction to deep learning techniques

SUPERVISOR/ES: Daniel Nieto Castaño



OBJETIVOS: La aparición de nuevos modelos de redes neuronales y la multiplicación de la potencia de cálculo disponible están dando un nuevo impulso a las técnicas de Inteligencia Artificial conocidas como Deep Learning. Este trabajo busca que el alumno conozca las bases de estas técnicas, su actual aplicación en el campo de la física experimental y que las aplique en algunos ejemplos sencillos dentro del marco de la física de astropartículas. Los telescopios Cherenkov detectan de forma indirecta rayos gamma de altas energía de origen extraterrestre. Este tipo de telescopios funciona detectando imágenes de las cascadas de partículas generadas como consecuencia de la absorción atmosférica de dichos rayos gamma. Otros tipos de partículas (en su mayoría núcleos de Hidrógeno y Helio) llamados de forma genérica rayos cósmicos, también inciden en la atmósfera terrestre, generando cascadas muy similares. Las imágenes de rayos cósmicos forman el fondo dominante frente a las imágenes de rayos gamma. Consecuentemente, la clasificación de imágenes es de vital importancia a la hora de analizar los datos recogidos por estos telescopios. Este trabajo pretende explorar el potencial de las técnicas de deep learning al problema de clasificación de imágenes en telescopios Cherenkov.

METODOLOGÍA: Se trata de un trabajo bibliográfico con opción a trabajo aplicado.

Se proporcionará al alumno bibliografía básica sobre los fundamentos de las técnicas de deep learning y el estado del arte, así como sobre el software libre utilizado para en el campo.

Se dispone asimismo de ordenadores equipados con hardware y software específicos para acelerar el entrenamiento de sistemas de redes neuronales, donde se realizarán aplicaciones sencillas.

BIBLIOGRAFÍA: • Nieto et al., Exploring deep learning as an event classification method for the

Cherenkov Telescope Array, PoS(2017)809 https://pos.sissa.it/301/809/

• LeCunn et al., Deep Learning, Nature 521, 436-444 (2015) http://www.nature.com/nature/journal/v521/n7553/full/nature14539.html

• Goodfellow et al., Deep Learning, MIT Press (2016) https://www.deeplearningbook.org/

https://github.com/ctlearn-project/ctlearn

https://www.cta-observatory.org/

https://pos.sissa.it/301/809/

http://www.nature.com/nature/journal/v521/n7553/full/nature14539.html

https://www.deeplearningbook.org/

https://github.com/ctlearn-project/ctlearn






TÍTULO: Búsquedas de materia oscura

TITLE: Dark matter searches

SUPERVISOR/ES: Daniel Nieto Castaño



OBJETIVOS: La materia oscura es uno de los ingredientes fundamentales en el modelo que mejor

explica nuestro Universo. Desde hace más de 80 años se han ido acumulando

evidencias observacionales que indican que la mayor parte de la masa de Universo

no emite radiación, a diferencia de lo que ocurre con la materia ordinaria. Sin

embargo, todavía se desconoce de que está hecha esa materia oscura. La

identificación de la naturaleza de la materia oscura es, por lo tanto, una de las

obligaciones más urgentes de la Física y, consecuentemente, uno de los campos de

investigación más activos.

El alumno que elija este trabajo tendrá la oportunidad de adquirir una compresión

general del paradigma de la materia oscura, o centrarse en algunas de las técnicas

específicas para su búsqueda, en las que el Grupo de Física de Altas Energías de la

UCM está implicado.

METODOLOGÍA: El alumno elegirá para su trabajo, de entre las distintas posibilidades mencionadas,

aquella en la que esté más interesado, definiendo el alcance y la orientación, es

decir, los aspectos concretos en los que centrará el trabajo. Las actividades

formativas pasarán desde las tutorías personalizadas hasta la asistencia de

seminarios específicos. Una herramienta fundamental para la realización del TFG es

la bibliografía. Aparte de la general listada más abajo, será necesario buscar y

consultar artículos que describan de manera adecuada al nivel de conocimientos

previos del alumno, los últimos avances en el campo objeto de estudio.

BIBLIOGRAFÍA: • Dark matter evidence, particle physics candidates and detection methods,L.

Bergström.

DOI: 10.1002/andp.201200116

http://arxiv.org/abs/1205.4882

• Particle dark matter: evidence, candidates and constraints, Gianfranco

Bertone, Dan Hooper, Joseph Silk, Physics Reports. DOI: 10.1016/j.physrep.2004.08.031

http://arxiv.org/abs/hep-ph/0404175

https://www.gae.ucm.es/


https://veritas.sao.arizona.edu/


https://www.gae.ucm.es/


https://veritas.sao.arizona.edu/






TÍTULO: Física Biomédica

TITLE: Biomedical Physics

SUPERVISOR/ES: Fernando Arqueros Martínez, Jaime Rosado Vélez



OBJETIVOS: La Física y la Medicina van de la mano desde hace mucho tiempo y aunque los

médicos siempre se han ayudado de técnicas físicas para el diagnóstico y

tratamiento de enfermedades, ha sido en los últimos años cuando esta cooperación

ha dado los frutos más espectaculares. En particular, las técnicas que usan

radiaciones ionizantes están permitiendo diagnosticar de manera temprana

tumores o tratarlos con métodos más eficientes. En este trabajo se propone

estudiar alguna de las siguientes técnicas:

- Imagen por Rayos X: Imagen proyectiva y TAC.

- Imagen por Rayos Gamma: Gamma-cámaras, SPEC y PET

- Radioterapia

- Dosimetría

METODOLOGÍA: Una vez elegida la técnica en la que el alumno se centrará, se hará una revisión

bibliográfica del tema (además de la bibliografía general recomendada). Se

estudiará la técnica elegida en el marco de los procesos de interacción de las

radiaciones ionizantes con la materia.

Dependiendo de los intereses y experiencia previa del alumno, el trabajo puede

incluir una parte experimental de caracterización de detectores y/o de simulación

con técnicas de Monte Carlo.

Es aconsejable, aunque no imprescindible, haber cursado o cursar la asignatura

“Interacción Radiación-Materia”.

BIBLIOGRAFÍA: - The Physics of Radiology, H. R. Johns and J. R. Cunningham; Charles C. Thomas

1983.

- Physics in Nuclear Medicine, S. R. Cherry, J. A. Sorenson, M. E. Phelps. Saunders

2003.

- Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, F.H. Attix; Wiley

2004.





TÍTULO: Sistemas de asignación de tiempos en Física de

Astropartículas

TITLE: Time-stamping systems in Astroparticle Physics.

SUPERVISOR/ES: Juan Abel Barrio Uña, Luis Ángel Tejedor Álvarez



OBJETIVOS: 1 - Entender las necesidades de asignación de tiempos en observatorios distribuidos

de Física de Astropartículas.

2- Conocer los sistemas distribuidos de última generación para la asignación de

tiempos absolutos con precisiones de nanosegundo.

3- Uso de montajes de prueba en laboratorio como sistemas de asignación de

tiempos en experimentos de Física de Astropartículas.

METODOLOGÍA: Se le proporcionará al alumno bibliografía actualizada sobre sistemas de asignación

de tiempos distribuida y artículos sobre aplicaciones concretas en Física de

Astropartículas. Asimismo, el estudiante podrá utilizar un montaje de prueba en

laboratorio para sistemas de asignación de tiempos de última generación utilizado

en experimentos de Física de Astropartículas, analizando los resultados producidos

por el sistema.

El estudiante tendrá reuniones frecuentes con los supervisores y personas de sus

grupos de trabajo.

BIBLIOGRAFÍA:

The White Rabbit project. Serrano J. et al., 12th ICALEPCS, Kobe, Japan, 2009.

White Rabbit. http://www.ohwr.org/projects/white-rabbit

TiCkS: A Flexible White-Rabbit Based Time-Stamping Board. Champion C. et al., 16th

ICALEPCS, Barcelona, Spain, 2017.





TÍTULO: Física de Astropartículas

TITLE: Astroparticle Physics

SUPERVISOR/ES: Juan Abel Barrio Uña, Fernando Arqueros Martínez



OBJETIVOS: La Física de Astropartículas tiene como objetivo por un lado entender la estructura y evolución del Universo a partir de la información que nos proporciona la Física de Partículas Elementales. Por otro lado pretende aprovechar observaciones de tipo Astrofísico para obtener información sobre Física Fundamental. Ello se debe a que en el Universo se dan los fenómenos más violentos y energéticos que conocemos y que involucran interacciones de partículas a energías muy superiores a las que se pueden conseguir con aceleradores. Actualmente esta rama de la Ciencia incluye los campos tan diversos como la Astronomía de Rayos gamma, la Física de rayos cósmicos, las ondas gravitacionales, la materia oscura, etc.

El alumno que elija este trabajo tendrá la oportunidad de profundizar en algunos de estos campos:

– Rayos Cósmicos de Ultra-alta energía: Las partículas más energéticas que se han observado en la naturaleza con energías de hasta 1020 eV y que al penetrar en la atmósfera terrestre generan una cascada de partículas que alcanzan a cubrir en el suelo una extensión de varios kilómetros cuadrados. Las fuentes cósmicas que las generan son aun un misterio en el que se está trabajando muy activamente.

– Materia Oscura: Evidencias observacionales indican que la mayor parte de la masa de Universo no emite radiación a diferencia de lo que ocurre con la materia cósmica conocida. La búsqueda directa o indirecta de materia oscura y la identificación de su naturaleza es hoy día uno de los campos de investigación más activos en la Física de Astropartículas.

– Astronomía de Rayos Gamma: La astronomía de rayos gamma nos permite identificar y estudiar con detalle los aceleradores cósmicos en donde se producen procesos de alta energía aún no entendidos que dan lugar a la emisión

de la radiación cósmica. También nos permite estudiar el medio intergaláctico que atraviesan los rayos gamma desde sus fuentes de emisión hasta la tierra), y así caracterizar la Invariancia Lorenz a escalas cosmológicas, la Luz de Fondo Extragaláctico (EBL), etc.

– Instrumentación terrestre para Física de Astropartículas: Para poder llevar a cabo los experimentos de Física de Astropartículas está siendo necesario desarrollar instrumentación avanzada para las más altas energías se utilizan detectores localizados en la Tierra, como son los telescopios de radiación atmosférica (Cherenkov y fluorescencia) los detectores gigantescos de partículas cargadas (instalados en suelo), de neutrinos (en el fondo del océano o enterrados en el hielo) y de ondas gravitacionales (en tierra).

– Instrumentación Espacial para Física de Astropartículas: Los detectores a bordo de satélites son útiles para detectar partículas de energías entre MeVs y cientos de GeV. En este rango son capaces de identificar partículas muy eficientemente y realizar medidas muy precisas. Destacamos Fermi, AMS, o Integral. Existen también propuestas para futuros instrumentos dedicados que se salen de este esquema, como los detectores espaciales de ondas gravitacionales (LISA), rayos cósmicos (JEM-EUSO) o rayos gamma (AS-Astrogam).

METODOLOGÍA:

El alumno elegirá para su trabajo, de entre las distintas posibilidades mencionadas, aquella en la que esté más interesado, definiendo el alcance y la orientación.

Una herramienta fundamental para la realización del TFG es la bibliografía. Aparte de la general listada más abajo, será necesario buscar y consultar artículos que describan de manera adecuada al nivel de conocimientos previos del alumno, los últimos avances en el campo objeto de estudio.

BIBLIOGRAFÍA: High energy astrophysics. Vol. 1 y 2. M.S. Longair. Cambridge University Press, 1992

TeV Astronomy. Frank M. Rieger, Emma de Ona-Wilhelmi, Felix A. Aharonian. ArXiv:1302.5603

http://www.gae.ucm.es

http://xxx.unizar.es/find/astro-ph/1/au:+Rieger_F/0/1/0/all/0/1

http://xxx.unizar.es/find/astro-ph/1/au:+Ona_Wilhelmi_E/0/1/0/all/0/1

http://xxx.unizar.es/find/astro-ph/1/au:+Aharonian_F/0/1/0/all/0/1





TÍTULO: Aplicación de técnicas de aprendizaje automático en

Astrofísica de Partículas

TITLE: Application of machine learning techniques to particle

Astrophysics.

SUPERVISOR/ES: José Luis Contreras González



OBJETIVOS: 1 - Entender las bases de las técnicas de aprendizaje automático (AA).

2- Aprender a utilizar algoritmos de aprendizaje automático sobre conjuntos de

datos experimentales.

3- Aplicar algunos de los algoritmos aprendidos a datos reales relacionados con la

Astrofísica de partículas.

METODOLOGÍA: Se le proporcionará al alumno bibliografía actualizada sobre temas de aprendizaje

automático y artículos sobre aplicaciones concretas en Astrofísica de partículas.

Utilizaremos luego librerías conocidas y de acceso libre como ScikitLearn para

practicar el uso de los algoritmos de AA. Finalmente buscaremos conjuntos de datos

sobre los que probar algunos de estos algoritmos e intentar entender sus ventajas

y limitaciones. El estudiante tendrá reuniones frecuentes con el supervisor y personas de su grupo

de trabajo.

BIBLIOGRAFÍA: https://www.stat.berkeley.edu/~breiman/RandomForests/

“Implementation of the Random Forest method for the Imaging Atmospheric

Cherenkov Telescope MAGIC”. J. Albert et al. MAGIC Coll. NIMA 588 ,3 pp 424-432

(2008).

https://scikit-learn.org/stable/

https://www.stat.berkeley.edu/%7Ebreiman/RandomForests/

https://scikit-learn.org/stable/





TÍTULO: Introducción al análisis de datos de Telescopios Cherenkov

TITLE: Introduction to the analysis of Cherenkov Telescopes data.

SUPERVISOR/ES: Marcos Lopez Moya José Luis Contreras González



OBJETIVOS: 1 - Entender las bases del funcionamiento y los objetivos físicos de los observatorios Cherenkov. 2- Aprender a analizar datos de telescopios prototipo del Observatorio CTA. 3- Desarrollar algoritmos para la calibración y caracterización de datos de los prototipos. METODOLOGÍA: Se le proporcionará al estudiante bibliografía actualizada sobre Astrofísica de partículas. Utilizaremos el software que se está desarrollando por CTA, ctapipe para aprender a analizar datos procedentes del LST1 y representar los resultados. Finalmente extenderemos este software desarrollando algoritmos que ayuden a la comprensión del instrumento durante su puesta en operación. El estudiante tendrá reuniones frecuentes con los supervisores y personas de sus grupos de trabajo. BIBLIOGRAFÍA: https://github.com/cta-observatory/ctapipe http://www.lst1.iac.es/ Very High Energy astronomy from H.E.S.S. to CTA. Opening of a new astronomical window on the non-thermal Universe. M de Naurois. These d´habilitation. Disponible online

https://github.com/cta-observatory/ctapipe

http://www.lst1.iac.es/





TÍTULO: Del parecido entre el núcleo atómico y un billar o gestación y nacimiento del Caos Cuántico

TITLE: About the resemblance between the atomic nucleus and a billiard or gestation and birth of Quantum Chaos

SUPERVISOR/ES: Laura Muñoz Muñoz



OBJETIVOS: Estudio del nacimiento del Caos Cuántico, con énfasis en las herramientas estadísticas de Teoría de Matrices Aleatorias (TMA) utilizadas para el análisis de espectros de energía, que han dado lugar al desarrollo de la disciplina. Revisión histórica de la aplicación de la TMA al núcleo atómico y posterior aplicación clave al billar cuántico, que puso de manifiesto propiedades comunes a ambos tipos de sistemas, junto con muchos otros, cuyo nexo de unión parece ser el caos. METODOLOGÍA: 1. Estudio y comprensión del tema a partir de la bibliografía. 2. Aprendizaje del manejo de las herramientas para el análisis de la estadística espectral en Teoría de Matrices Aleatorias. 3. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear antes de la presentación y defensa.

BIBLIOGRAFÍA: · H.-J. Stockmann, "Quantum Chaos: an introduction", Cambridge University Press, 1999. · O. Bohigas, M. J. Giannoni, and C. Schmit, “Characterization of Chaotic Quantum Spectra and Universality of Level Fluctuation Laws”, Phys. Rev. Lett. 52, 1 (1984).





TÍTULO: Caos Cuántico y series temporales: del ruido marrón al ruido rosa

TITLE: Quantum Chaos and time series: from Brown noise to Pink noise

SUPERVISOR/ES: Laura Muñoz Muñoz / Armando Relaño Pérez



OBJETIVOS: Estudio del Caos Cuántico, con énfasis en las herramientas estadísticas utilizadas para el análisis de espectros de energía, concretamente el estadístico δ_n, que fue propuesto en el Grupo de Física Nuclear, como alternativa o complemento a los estadísticos de Teoría de Matrices Aleatorias tradicionalmente usados y que, aplicando técnicas prestadas del análisis de series temporales, permite distinguir regularidad (ruido 1/f² o ruido marrón) y caos (ruido 1/f o ruido rosa) en los espectros de sistemas cuánticos. METODOLOGÍA: 1. Abordaje de la disciplina del Caos Cuántico a partir de la bibliografía. 2. Estudio básico del análisis de series temporales y ruidos característicos. 3. Aprendizaje del manejo de las herramientas para el análisis de la estadística espectral desde el enfoque tradicional de la Teoría de Matrices Aleatorias y desde el enfoque del análisis de series temporales. 4. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear antes de la presentación y defensa. BIBLIOGRAFÍA: · H.-J. Stockmann, "Quantum Chaos: an introduction", Cambridge University Press, 1999. · A. Relaño, J. M. G. Gómez, R. A. Molina, J. Retamosa, and E. Faleiro, “Quantum Chaos and 1/f noise”, Phys. Rev. Lett. 89, 244102 (2002).





TÍTULO: Validación de modelos de viento

TITLE: Wind energy model validation

SUPERVISOR/ES: Carlos Armenta Déu



OBJETIVOS: 1. Familiarizar al alumno con el recurso eólico, evaluación y estimación de la

producción energética

2. Determinar qué modelo de viento se ajusta más a la producción real

3. Analizar las diferentes pérdidas sistemáticas existentes en un complejo eólico

METODOLOGÍA: 1. Análisis de los datos meteorológicos de varias torres anemométricas instaladas

en las inmediaciones de un parque eólico existente

2. Determinación de la producción energética del parque eólico existente con los

modelos de vientos más usados en el sector: WAsP, Windfarmer y Windsim

3. Comparativa de los resultados obtenidos con la producción real del parque

4. Análisis de las discrepancias entre producción teórica y real para determinar a

qué es debida, qué modelo de viento es más preciso y qué pérdidas sistemáticas

(eléctricas, disponibilidad, mantenimiento subestación, etc.) deben considerarse

en la estimación energética de un parque eólico

BIBLIOGRAFÍA: 1. Mecánica de Fluidos. Fundamentos y Aplicaciones. Yunus A. Çengel y John A.

Cimbala. Ed. McGraw-Hill. 2006 2. Energía Eólica. Miguel Villarrubia. Ed. CEAC. 2004 3. Wind Energy Handbook. Tony Burton, David Sharpe, Nick Henkins and Ervin

Bossanyi. Ed. John Wiley and Sons. 2001 4. Wind Energy Explained. J.F. Manwell, J.C. McGowan and A.L. Rogers. Ed. John

Wiley and Sons. 2002 5. Wind Energy Engineering. Pramod Jain. Ed. McGraw-Hill. 2011





TÍTULO: Paneles fotovoltaicos amorfos de alto voltaje

TITLE: High voltage amorphous PV panels




OBJETIVOS: 1. Caracterizar un panel FV de silicio amorfo de alto voltaje: curvas I-V y P-V 2. Definir y diseñar las diferentes configuraciones de operación de un panel

fotovoltaico de silicio amorfo de alto voltaje (110 VDC) acoplado a un sistema de carga (DC, AC, AC+DC)

3. Analizar el comportamiento de los sistemas definidos en el punto anterior, con especial énfasis en la respuesta frentes a cargas variables

4. Evaluar el rendimiento de operación de cada una de las configuraciones propuestas

METODOLOGÍA: 1. El alumno se familiarizará con las características de los paneles amorfos de alto

voltaje mediante la correspondiente búsqueda de información en fuentes especializadas

2. Se plantearán, de forma teórica, diferentes configuraciones para un sistema fotovoltaico que utiliza paneles de silicio amorfo, tanto para un sistema aislado como para uno interconectado a red

3. A partir de las características operacionales del panel se establecerán las condiciones de funcionamiento y los elementos que compondrán un sistema fotovoltaico para las configuraciones establecidas previamente

4. Se analizarán los diferentes circuitos configurados, en especial los parámetros eléctricos como voltaje de operación, corriente generada, potencia, pérdidas de carga, sistemas de conversión, etc.

5. Finalmente, se procederá a realizar una evaluación del rendimiento de cada una de las configuraciones establecidas, tanto a nivel de dispositivo como de sistema, llevando a cabo un análisis comparativo entre los diferentes casos.

BIBLIOGRAFÍA: 1. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. Second Edition. Antonio

Luque and Steven Hedegus. John Wily and Sons. 2011 2. Photovoltaic Systems Engineering. Third Edition. Roger A. Messenger and Jerry

Ventre. CRC Press.2010 3. Photovoltaic Power Generation. Volume 1. Solar Energy Development, 3rd

Programme. . D. Reidel Publishing Company. 1987 4. Photovoltaic Power Generation. Volume 3. Solar Energy Development, 3rd

Programme. . Kluwer Academic Publishers. 1988 5. Photovoltaic Power Generation. Series C. Volume 3. Solar Energy R&D in the

European Community. D. Reidel Publishing Company. 1983





TÍTULO: Estudio de balance de energía en sistemas de almacenamiento eléctrico: aplicaciones a VE

TITLE: Study of energy balance in electric storage systems: applications




OBJETIVOS: 1. Conocer los fundamentos físicos bajo los que opera un sistema de

almacenamiento eléctrico desde el punto de vista de la energía 2. Determinar las fuentes de generación y consumo de energía para poder establecer

el adecuado balance energético 3. Desarrollar el balance de energía para un caso tipo y aplicarlo a situaciones reales

para determinar la autonomía

METODOLOGÍA: 1. En primer lugar, familiarizarse con los principios fundamentales en los que se basa

el funcionamiento de un sistema de almacenamiento eléctrico desde el punto de vista energético

2. En segundo lugar, se procederá a una identificación de las principales fuentes que pueden proporcionar energía al sistema de almacenamiento eléctrico, así como los elementos de consumo

3. Seguidamente, se analizará el proceso de carga y descarga para las fuentes identificadas en el punto anterior, de manera individual y combinada

4. Finalmente, se llevará a cabo un balance de energía para las diferentes opciones propuestas

5. BIBLIOGRAFÍA: 1. Handbook of Batteries. David Linden and Thomas B. Reddy. Ed. McGraw-Hill, 3rd

ed. 2002 2. Energy and Environment. Scientific and Technological Principles. James A. Fay and

Dan S. Golomb. Ed. Oxford University Press. 2nd. Ed. 2012

3. Electric and Hybrid Vehicles. Tom Denton. Institute of the Motor Industry. Ed. Routledge. 2016

4. Hybrid Electric Vehicles. Principles and Applications with Practical Perspectives. Chris Mi, M. Abdu Masrur and David Wenzhong Gao. Ed. John Wiley and Sons. 2011

5. Corriente alterna monofásica y trifásica. José M. Molina, Fco. J. Cánovas y Fco Asís. Ed. Marcombo Universitaria. 1ª ed. 2012





TÍTULO: Modelos estocásticos en ecología de bacterias

TITLE: Stochastic models in bacterial ecology

SUPERVISOR/ES: Juan Pedro García Villaluenga, Ricardo Brito López



OBJETIVOS: El objetivo es el estudio de problemas relacionados con el ecosistema de bacterias existente en el ser humano, mediante modelos matemáticos que parten de las interacciones ínter-bacterianas. Concretamente, analizamos algunos procesos dinámicos de la microbiota en el pulmón humano y en el intestino. Para ello se usarán técnicas de ecología de poblaciones. Es una rama de la ecología que estudia las poblaciones formadas por los organismos de una misma especie desde el punto de vista del tamaño de las poblaciones (número de individuos), la estructura (sexo y edad) y la dinámica (variación en el tiempo).

METODOLOGÍA: 1. El estudiante estudiará la bibliografía sugerida con objeto de familiarizarse con los conceptos básicos de complejidad y ecología de poblaciones, y tipos de interacciones en ecosistemas. 2. Utilización de técnicas de análisis de estabilidad lineal para estudiar el comportamiento dinámico de sistemas complejos relacionados con la microbiota humana y con la propagación de enfermedades. Se recomienda que el estudiante tenga conocimientos de Álgebra, Cálculo, Termodinámica, Termodinámica del No Equilibrio y Física Estadística. Es preciso que el estudiante posea conocimientos de programación. BIBLIOGRAFÍA:

1. R.M. May, Stability and Complexity in Model Ecosystems, Princeton Univ. Press, Second Ed. (1974)

2. K.Z. Coyte, J. Schluter, K.R. Foster, Science 350, 663-666 (2015)

Se proporcionará bibliografía adicional una vez iniciado el trabajo.





TÍTULO: Física y cine

TITLE: Physics and films

SUPERVISOR/ES: Juan Pedro García Villaluenga



OBJETIVOS: En los últimos años, se ha intensificado la tendencia de utilizar ejemplos de cine para ilustrar principios científicos. Los pioneros han sido los estudiosos de la ciencia ficción, quizá una consecuencia inevitable en un género que combina, como su nombre indica, ciencia y ficción. Sin embargo, las posibilidades del cine en la docencia van más allá de los campos de ciencia ficción y superhéroes, o similares. El uso del cine en la docencia de la física conforma un campo en expansión, con un número cada vez mayor de ejemplos. El nexo de unión entre fenómenos físicos y películas ampliamente conocidas por todos ayuda a que los estudiantes vean la física como algo más cercano, de aplicación inmediata y visible en el mundo que les rodea. Como han puesto de manifiesto diferentes autores, los beneficios de este uso son varios: aprovechar la popularidad de películas, series y personajes de ellas para que actúen como elemento clave en el proceso de “anclar” y fijar conceptos, ayudar al estudiante a distinguir entre situaciones verosímiles e inverosímiles desde el punto de vista físico, acostumbrar al estudiante a reconocer principios físicos en el mundo que le rodea, desarrollar el interés de los alumnos por la ciencia, entre otros muchos. El presente trabajo pretende explorar las posibilidades de utilizar ejemplos del cine y la televisión para apoyar la labor docente en la enseñanza de la física. METODOLOGÍA: El estudiante revisará la bibliografía sugerida con objeto de familiarizarse con los conceptos básicos y en función de sus intereses concretará la propuesta de TFG con el supervisor.

BIBLIOGRAFÍA: 1. EFTHIMOIU, C. y LLEVELLYN, R. (2006). Physics in Films: an assessment.

arXiv:physics/0609154v1

2. PALACIOS, S. (2012). Física en la Ciencia Ficción. http://fisicacf.blogspot.com/


http://fisicacf.blogspot.com/





TÍTULO: Termodinámica en sistemas pequeños

TITLE: Thermodynamics in small systems

SUPERVISOR/ES: Juan Pedro García Villaluenga



OBJETIVOS: Durante los últimos años, el estudio de las leyes de la termodinámica en sistemas pequeños se ha convertido en una disciplina de gran importancia. En ella se abordan temas de carácter muy fundamental, como: la validez de las leyes de la termodinámica en sistemas en los que las fluctuaciones son importantes, la fundamentación microscópica del segundo principio de la termodinámica, el estudio de la disipación y la irreversibilidad en procesos físicos, entre otros. El objetivo de este trabajo es que el estudiante aborde esta disciplina, a partir de los conocimientos de física obtenidos durante los primeros tres años del Grado en Física (o cuatro años del Doble Grado en Matemáticas y Física). Para ello, el estudiante deberá familiarizarse, en primer lugar, con el estado actual de la disciplina, con sus bases físicas y con su terminología. METODOLOGÍA: En función del interés del alumno, podrá profundizar en detalles sobre casos concretos y/o realizar cálculos y simulaciones sencillas que le permitan profundizar en el tema. Se recomienda que el estudiante tenga conocimientos de Álgebra, Cálculo, Termodinámica, Termodinámica del No Equilibrio y Física Estadística. Es preciso que el estudiante posea conocimientos de programación. BIBLIOGRAFÍA:

1. Orden y caos en sistemas complejos, Ricard V. Solé y Susanna C. Manrubia, Ediciones UPC (2000).

2. Maxwell’s Demon. Entropy, Information, Computing, Harvey S. Leff and Andrew F. Rex, IOP Publishing Ltd (1990).






TÍTULO: Modelos Computacionales en Física Estadística

TITLE: Computational models in Statistical Physics

SUPERVISOR/ES: Ricardo Brito López



OBJETIVOS: El objetivo es el estudio y la implementación numérica de problemas y modelos relacionados con Física Estadística, con el fin de ilustrar aspectos de los mismos, o realizar simulaciones numéricas de problemas de Física Estadística de Equilibrio y de No Equilibrio. El objetivo añadido es la implementación numérica de los mismos con el fin de dar acceso universal a los problemas planteados.

METODOLOGÍA: 1. El estudiante estudiará la bibliografía sugerida con objeto de familiarizarse con los problemas básicos de física estadística, en concreto con los aspectos relacionados con la implementación en ordenadores 2. Se programarán los problemas en Física Estadística para su uso público. Se recomienda que el estudiante tenga conocimientos de Álgebra, Cálculo, Termodinámica, Termodinámica del No Equilibrio, y Física Estadística. Es preciso que el estudiante posea sólidos conocimientos de programación. BIBLIOGRAFÍA: K. Huang, Statistical Mechanics, John Wiley and Sons, 1987

R.K. Pathia, Statistical Mechanics, Buttherworth, 1997

M.E.J. Newman and G. Barkema, Monte Carlo Methods in Statistical Physics. Oxford University Press, 1999

M.P. Allen and M. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Oxford University Press, 2017






TÍTULO: Fenómenos de transporte en medios porosos

TITLE: Transport phenomena in porous media

SUPERVISOR/ES: M. Carmen García Payo



OBJETIVOS:

Un medio poroso es un sistema heterogéneo constituido por una matriz sólida

formada por materiales granulares y/o fibrilares, consolidada o no, que encierra un

sistema disperso de espacios vacíos, denominados poros, total o parcialmente

conectados, que pueden ser ocupados por fluido en sus diferentes estados:

gas/vapor, líquido y mezclas bifásicas. En medios porosos se produce el transporte

simultáneo de energía, materia y carga debido a diferentes fuerzas motrices

dependiendo de la naturaleza físico-química del material. Los mecanismos de

transporte dependen de varios factores como la temperatura, la presión, potencial

eléctrico y de la estructura del poro (el tamaño de poro del medio y su distribución,

la fracción de volumen vacío del medio, etc.). Los modelos de la estructura porosa

son fundamentales para predecir las propiedades de transporte en medios porosos.

El objetivo principal del trabajo es que el alumno adquiera conocimientos básicos

sobre los parámetros estructurales de los medios porosos y fenómenos de

transporte de masa y energía a través de ellos sometidos a diferentes gradientes.

Para ello, el alumno deberá familiarizarse, en primer lugar, con el estado actual de la

disciplina, con sus bases físicas y con su terminología. El alumno realizará una

búsqueda bibliográfica sobre la relación entre las propiedades de transporte y la

estructura de poro del material poroso. A continuación, se centrará en una de las

siguientes posibilidades, tanto teóricas como experimentales:

• Fenómenos de transporte en medios porosos de sistemas monofásicos: flujos de

gases y difusión en medios porosos. Permeabilidad líquida en medios porosos.

• Fenómenos de transporte en medios porosos de sistemas bifásicos: transferencia

simultánea de masa y energía, equilibrio líquido-vapor.

• Capilaridad en medios porosos: Equilibrio en sistemas trifásicos, modelos de

estructura de poro.

• Realización en el laboratorio de una práctica para la caracterización de una red

nano-fibrosa y estudio del transporte de energía y materia a través de la misma

sometida a gradientes de temperaturas.

En todos los casos, el alumno deberá entender el problema y su estado actual. En

función de sus intereses, podrá realizar cálculos sencillos que le permitan

profundizar en el tema.

METODOLOGÍA: • Revisión bibliográfica del estado del arte en medios porosos.

• Adquisición de conocimientos fundamentales sobre fenómenos de transporte de

energía y materia en medios porosos.

• Posibilidad de realizar el trabajo experimental, caracterizando medios porosos

nanoestructurados y/o realizando experimentos de transporte.

BIBLIOGRAFÍA: • F.A.L. Dullien. “Porous media. Fluid transport and pore structure” 2ª Edición.

Academic Press (1992).

• M. Kaviany, “Principles of heat transfer in porous media”. 2ª Edición. Springer

(1995).

• Y.C. Yortsos, A.K. Stubos, “Phase change in porous media” Current Opinion in Colloid & Interface Science, 6 (2001) 208-216.

• S. Geiger, K.S. Schmid, Y. Zaretskiy, “Mathematical analysis and numerical

simulation of multi-phase multi-component flow in heterogeneous porous

media” Current Opinion in Colloid & Interface Science, 17 (2012) 147-155.

• T. Gambaryan-Roisman, “Liquids on porous layers: wetting, imbibition and

transport processes” Current Opinion in Colloid & Interface Science, 19 (2014)

320-335.

Puesto que una de las partes fundamentales de la metodología que se pretende

seguir es la búsqueda bibliográfica, en principio se le recomienda al alumno estas

referencias a modo informativo. Se le proporcionará bibliografía adicional una vez

iniciado el trabajo.





TÍTULO: Fabricación y caracterización de materiales nanoestructurados

TITLE: Preparation and characterization of nanostructured materials

SUPERVISOR/ES: M. Carmen García Payo



OBJETIVOS: La fabricación de nuevos materiales diseñados específicamente para el proceso de separación destilación en membranas (DM) está siendo uno de los temas más punteros actualmente en el campo de la investigación del tratamiento de aguas. La eficiencia del proceso, producción y calidad del agua depende de las propiedades de las membranas empleadas. Concretamente, la estructura porosa de la membrana y su morfología son las características más influyentes en el transporte de calor y masa del proceso DM. La DM es una técnica de separación no-isoterma cuya fuerza motriz es la diferencia de presiones de vapor entre ambos lados de una membrana porosa e hidrófoba. Se emplea principalmente en la desalación pero todavía no está explotada a escala industrial a pesar de que se conoce desde principios de los años 60 y ha demostrado ser competitiva frente a otros procesos de separación como la ósmosis inversa (OI) y la destilación convencional simple o multiefecto. Uno de los inconvenientes de la DM es la pérdida de energía por conducción a través de la matriz de la membrana ya que no contribuye en la producción de flujo de masa y la falta de membranas comerciales diseñadas especialmente para este proceso.

El trabajo se centra en el desarrollo de nuevos materiales poliméricos nanoestructurados para su uso en procesos de separación. Se utilizará el método de “electrospinning” con un alto voltaje del orden del kV y corrientes eléctricas de μA. Se emplearán polímeros hidrófobos de diferentes pesos moleculares y se estudiarán los efectos de algunos parámetros del proceso de fabricación sobre la estructura y morfología de las nano-fibras. Para su caracterización se utilizarán diferentes técnicas como microscopia Electrónica de Barrido, Difracción de rayos X,

Calorimetría Diferencial de Barrido, Porosimetría, Ángulo de contacto, etc.).

Estos materiales nanoestructurados se emplearán en el proceso de separación “Destilación en Membranas” para la desalación. En este trabajo se estudiará el efecto del peso molecular del polímero en la estructura, morfología así como en el transporte en DM (flujo de permeado y factor de separación).

METODOLOGÍA: • Revisión bibliográfica del estado del arte en DM y fabricación de membranas

nanoestructuradas. • Fabricación y caracterización de membranas poliméricas de fluoruro

polivinilideno de diferentes pesos moleculares. • Realización de experimentos en DM donde se medirá el flujo de permeado y el

factor de separación en desalación.

BIBLIOGRAFÍA: • L. García-Fernández, M. Khayet, M.C. García-Payo, “Membranes used in

membrane distillation: preparation and characterization”, en: A. Basile, A. Figoli, M. Khayet (Eds.), Pervaporation, Vapor Permeation and Membrane Distillation: Principles and Applications, Editorial Elsevier (Impresión: Woohead, Cambridge, 2015, pp. 317-359.

• M. Khayet, M.C. García-Payo, Membranas Planas Nano-estructuradas para la Destilación en Membranas con Contacto Directo, Patente PCT 2011/000091 (nº. P201000396, Oficina Española de Patentes y Marcas, Ministerio de Industria, Turismo y Comercio).

• M. Khayet, M.C. García-Payo, L. García-Fernández, J. Contreras-Martínez. “Dual-layered electrospun nanofibrous membranes for membrane distillation” Desalination 426 (2018) 174-184.

• X. Li, M.C. García-Payo, M. Khayet, M. Wang, X. Wang. “Superhydrophobic polysulfone/polydimethylsiloxane electrospun nanofibrous membranes for water desalination by direct contact membrane distillation” Journal of Membrane Science, 542 (2017) 308-319.





TÍTULO: Simulación de sistemas complejos fuera del equilibrio

TITLE: Simulation of non-equilibrium complex systems

SUPERVISOR/ES: Armando Relaño Pérez



OBJETIVOS: La física de los sistemas complejos fuera del equilibrio es una disciplina amplia, variada y de gran importancia en la actualidad. Abarca desde la termodinámica cuántica en sistemas pequeños, en particular los vinculados con las futuras tecnologías cuánticas, hasta la formación de patrones y estructuras en sistemas biológicos o sociales. Todos ellos se caracterizan porque contienen una alta cantidad de información, ya sea por la gran dimensión de los espacios de Hilbert cuánticos, o por la alta cantidad de actores que intervienen en una red compleja o un sistema complejo clásico. Por esa razón, y a pesar de la existencia de potentes herramientas matemáticas, la simulación es un instrumento fundamental para analizarlos. El objetivo de este trabajo es que el alumno se centre en un sistema complejo de su interés, clásico o cuántico, y lleve a cabo simulaciones por ordenador, a modo de experimentos computacionales, para estudiar su física. El estudiante podrá desarrollar sus propios códigos desde el principio, o bien partir de herramientas desarrolladas previamente por el tutor, para ampliarlas y adaptarlas a sus objetivos. METODOLOGÍA: En primer lugar, el estudiante deberá revisar la bibliografía, con el fin de familiarizarse con el problema. A continuación, deberá centrarse en el estudio de un problema concreto, lo que involucra: • Contextualizar el problema. • Comprender su física y los detalles (aproximaciones, rango de validez...) de los modelos en los que se pretende centrar. • Diseñar los experimentos numéricos a realizar y trabajar los códigos correspondientes. • Interpretar los resultados obtenidos. Todas estas tareas serán tutorizadas. Las discusiones con el tutor se consideran de gran importancia para lograr los objetivos.

Se recomienda que el estudiante tenga bien asentados los conocimientos de algunas asignaturas troncales del Grado en Física. En función del problema concreto elegido, estas pueden ser: Física Estadística, Física Cuántica I y II, y Métodos Matemáticos II. Asimismo, y también en función del problema elegido, podría ser recomendable que el estudiante haya cursado la asignatura Termodinámica del No Equilibrio. En todos los casos conviene que tenga alguna experiencia con lenguajes de programación y/o software científico (Fortran, C, Phyton, Matlab, Octave...). BIBLIOGRAFÍA: La bibliografía puede ser muy amplia, pues también lo es la variedad de problemas concretos que pueden tratarse en este trabajo. Se propociona, a continuación, una selección de referencias representativas. El estudiante deberá encargarse de llevar a cabo su propia búsqueda bibliográfica para complementar las que se corresponden con el tema de su elección.

• Orden y caos en sistemas complejos, Ricard V. Solé y Susanna C. Manrubia, Ediciones UPC (2000).

• Pattern formation outside of equilibrium, M. C. Cross and P. C. Hohenberg, Review of Modern Physics 65, 851 (1993).

• Colloquium: Nonequilibrium dynamics of closed interacting quantum systems, A. Polkovnikov, K. Sengupta, A. Silva, and M. Venalattore, Review of Modern Physics 83, 863 (2011).

• Nonequilibrium Fluctuations, Fluctuation Theorems, and Counting Statistics in Quantum Systems, M. Esposito, U. Harbola, and S. Mukamel, Reviews of Modern Physics 81, 1665-1702 (2009).

• Irreversible processes without energy dissipation in an isolated Lipkin-Meshkov-Glick model, R. Puebla and A. Relaño, Physical Review E 92, 012102 (2015).

• Revealing missing charges with generalised quantum fluctuation relations, J. Mur-Petir, A. Relaño, R. A. Molina, and D. Jaksch, Nature Communications 9, 2006 (2018).





TÍTULO: Estructuras de Turing fluctuantes

TITLE: Fluctuating Turing structures

SUPERVISOR/ES: José María Ortiz de Zárate



OBJETIVOS: Estudio numérico, mediante el algoritmo de Gillespie, de las fluctuaciones de

concentración en un problema de reacción-difusión que forme estructuras de

Turing. A medida que, desde el estado de concentración uniforme, nos aproximamos

al umbral para la aparición de patrones, la intensidad de las fluctuaciones debe

aumentar mientras que su dinámica debe hacerse cada vez más lenta. Se obtendrán

funciones de correlación temporal para las fluctuaciones de concentración a varias

«distancias» del umbral de Turing. El objetivo final de este trabajo será obtener

numéricamente el exponente crítico para la relajación de la dinámica.

METODOLOGÍA: Habrá que adaptar para un problema de tipo Turing un código numérico

desarrollado previamente en el departamento y usado con éxito en simulaciones

estocásticas de problemas de reacción-difusión [1]. El código está escrito en C++, por

lo que será ventajosa cierta experiencia, aunque sea rudimentaria, en escribir,

compilar y ejecutar código en este lenguaje.

BIBLIOGRAFÍA: [1] J. Luis Hita y J.M. Ortiz de Zárate. Spatial correlations in nonequilibrium reaction-diffusion problems by the Gillespie algorithm. Phys. Rev. E 87 (2013) #052802





TÍTULO: Variabilidad en la tensión de alimentación mínima en SRAM a nivel de celda

TITLE: Cell-level variability in lowest power supply value of SRAMs

SUPERVISOR/ES: Francisco Javier Franco Peláez



OBJETIVOS: Aunque los circuitos integrados comerciales están preparados para trabajar en un rango de tensiones determinado, se sabe que muchos dispositivos son capaces de funcionar, aunque con peores propiedades y pérdida de algunas características, fuera de estos valores. Centrándonos en las memorias CMOS de acceso aleatorio estáticas, o SRAM, se ha demostrado que son capaces de retener los valores almacenados incluso al 20% de su tensión nominal de trabajo. Si acaso, los puertos de entrada salida están bloqueados pero su buen funcionamiento reaparece al aumentar la tensión de alimentación con lo que la información almacenada se recupera sin problemas. Debido a variaciones de celda en el proceso de fabricación, no existe una única tensión mínima de funcionamiento, observándose más bien una distribución de tipo gaussiano en torno a un valor central. El objetivo de este trabajo es preparar el montaje experimental y determinar la distribución de tensiones mínimas de alimentación en SRAM CMOS desde 65 a 180 nm.

METODOLOGÍA: La persona que solicite este trabajo desarrollará un montaje experimental relativamente sencillo en el que utilice un microcontrolador que lea la memoria SRAM, de tipo paralelo y por tanto con la que se puede trabajar muy fácilmente, y que controle su tensión de alimentación por medio de un conversor digital-analógico con la resolución adecuada para el experimento. El microcontrolador se encuentra en placas de desarrollo tipo Arduino aunque más avanzadas y con

mejores prestaciones. Escribirá patrones conocidos en la memoria y procederá a bajar la tensión de alimentación hasta un valor prefijado, la dejará durante un tiempo prudencial y volverá a subir suavemente la tensión de alimentación hasta recuperar el valor nominal. Leerá la memoria completa, anotando las celdas en las que la información haya cambiado y las corregirá. A continuación, bajará la tensión de alimentación a un ligeramente inferior y repetirá el proceso. Los resultados se enviarán a un ordenador personal y se procederá a su análisis, cambiando la memoria y el patrón escrito.

BIBLIOGRAFÍA:

• “Introduction to Cypress SRAMs”, Application Note from Cypress Semiconductors, https://www.cypress.com/file/38056/download.

• J.M. Rabaey. “Digital Integrated Circuits: A Design Perspective”, Prentice Hall, 2003.

• D. Kobayashi et al., "Process Variation Aware Analysis of SRAM SEU Cross Sections Using Data Retention Voltage," in IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 66, no. 1, pp. 155-162, Jan. 2019. doi: 10.1109/TNS.2018.2882221

https://www.cypress.com/file/38056/download





TÍTULO: Simulación con Spice de medidas de resistividad con la configuración de van der Pauw

TITLE: Spice simulation of resistivity measurements using the van der Pauw set up

SUPERVISOR/ES: Álvaro del Prado Millán / David Pastor Pastor



OBJETIVOS: Una técnica habitual en la caracterización de materiales semiconductores es la realización de medidas de resistividad utilizando la configuración de van der Pauw. La teoría del método establece algunas hipótesis ideales relativas a la homogeneidad de las muestras y la geometría de los contactos. En la práctica, se producen efectos no ideales (como falta de homogeneidad de las muestras, resistencia elevada de los contactos, tamaño excesivo de los contactos). El objetivo de este trabajo es desarrollar un modelo de componentes discretos para simular las medidas en la configuración de van der Pauw que permita analizar la influencia de efectos no ideales e interpretar medidas realizadas. En concreto, los aspectos que se analizarán son los siguientes:

• Estudio del modelo en condiciones ideales y verificación de las ecuaciones conocidas.

• Estudio de la resistencia y el tamaño de los contactos. • Estudio de inhomogeneidades en el material (como caminos de conducción

preferente, o zonas de muy diferente resistividad). • Estudio de medidas en muestras con dos capas conectadas en paralelo. METODOLOGÍA: El modelo se realizará utilizando el programa de simulación Spice. El modelo básico para una capa será una malla de resistencias.

Se simularán las condiciones de medida de inyección de corriente y se obtendrá la tensión medida en los contactos correspondientes. También se podrá analizar la distribución de potencial. Los distintos fenómenos no ideales deberán analizarse a partir de los valores concretos de las resistencias empleadas en el modelo. A partir de las simulaciones realizadas se analizará la interpretación de medidas reales. BIBLIOGRAFÍA: 1. Semiconductor material and device characterization. Dieter K. Schroder. John Wiley & sons (2006). 2. A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape. L. J. van der Pauw. Philips Technical Review, vol. 20, pp. 220-224 (1959). 3. A robust method to determine the contact resistance using the van der Pauw set up. G. González-Díaz, D. Pastor, E. García-Hemme, D. Montero, R. García-Hernansanz, J. Olea, A. del Prado, E. San Andrés, I. Mártil. Measurement 98, pp. 151–158 (2017).





TÍTULO: Situación actual y perspectivas de futuro de los dispositivos

fotovoltaicos

TITLE: Current situation and future views of photovoltaic devices

SUPERVISOR/ES: Ignacio Mártil de la Plaza / Mª Luisa Lucía Mulas



OBJETIVOS: El campo de las energías renovables es uno de los más activos en investigación,

desarrollo y aparición de nuevas ideas para mejorar el aprovechamiento de la energía

del sol. Se pretende que los estudiantes que elijan este trabajo realicen una revisión

de la situación actual de las tecnologías e ideas involucradas en el campo, desde una

perspectiva científica, sin entrar en detalles minuciosos de cada una de ellas. Así

mismo, se pretende que aprendan a caracterizar un dispositivo real mediante unas

sesiones prácticas sencillas. El detalle concreto de los objetivos es el siguiente:

1.- Conocer la situación actual de las distintas tecnologías de fabricación de células

solares, así como los logros de las mismas en cuanto a eficiencia, coste, etc.

2.- Introducirse en la caracterización experimental de dispositivos fotovoltaicos.

METODOLOGÍA: 1.- Lectura crítica de trabajos científicos de reciente publicación, donde se revise la

situación actual de los dispositivos fotovoltaicos.

2.- Cada uno de los cinco trabajos ofertados tendrá un componente específico, que

será el siguiente en cada uno:

2.1.- Células de Silicio

2.2.- Células de Lámina delgada

2.3.- Células para aplicaciones espaciales

2.4.- Nuevas ideas en dispositivos fotovoltaicos: perovskitas

2.5.- Evolución del mercado fotovoltaico de células comerciales

3.- Realización en el laboratorio de la caracterización de un dispositivo fotovoltaico

real de Si.

BIBLIOGRAFÍA: 1.- http://www.pveducation.org/pvcdrom/. Capítulos 3 y 4

2.- T. M. Razykov et al. "Solar photovoltaic electricity: Current status and future

prospects" Solar Energy 85 (2011) 1580

3.- V. Avrutin, N. Izyumskaya and H. Morkoç "Semiconductor solar cells: Recente

progress in terrestrial applications" Superlattices and Microstructures 49 (2011)337

4.- I. Mártil and G. González Díaz "Determination of the dark and iluminated

characteristics parameters of a solar cell from I-V characteristics". Eur. J. Phys. 13

(1992) 183





TÍTULO: Caracterización eléctrica y óptica de semiconductores

TITLE: Electrical and optical characterization of semiconductors

SUPERVISOR/ES: Ignacio Mártil de la Plaza / Eric García Hemme



OBJETIVOS: La caracterización eléctrica y óptica de materiales semiconductores es un campo de enorme interés práctico, tanto por los materiales a caracterizar, como por el equipamiento necesario para realizarla. Se pretende que los alumnos que elijan éste trabajo se familiaricen con alguna de las técnicas de caracterización, así como con el análisis riguroso de los resultados obtenidos e interpretación de los mismos. El detalle de los objetivos concretos es el siguiente:

1.- Aprendizaje de las técnicas habituales de caracterización eléctrica de semiconductores: Medida de la resistividad, medida del efecto Hall.

2.- Aprendizaje de una de las técnicas más habituales de caracterización óptica de semiconductores. Medida de la transmitancia de un semiconductor

3.- Introducirse en el manejo de equipos experimentales de caracterización de semiconductores.

METODOLOGÍA: 1.- Realización práctica de medidas de resistividad y efecto Hall en muestras de Si a temperatura variable para determinar los parámetros de transporte del mismo: tipo y concentración de portadores, posición del nivel de Fermi, dependencia de la misma con la temperatura, movilidad, mecanismos de dispersión.

2.- Realización práctica de medidas de transmitancia en muestras de semiconductores de gap elevado para determinar el coeficiente de absorción y el gap de dicho semiconductor.

BIBLIOGRAFÍA: 1.- Laboratorio de Dispositivos Optoelectrónicos. Guiones de prácticas

2.- D. K. Schroder "Semiconductor Material and Device Characterization". John Wiley

ans Sons, New Jersey, 2006. Capítulos 1, 8 y 10

3.- I. Mártil "Propiedades ópticas de semiconductores"





TÍTULO: Diagnosis óptica de un haz de iones en un implantador

iónico

TITLE: Optical diagnosis of an ion beam in an ion implanter

SUPERVISOR/ES: David Pastor Pastor / Germán González Díaz



OBJETIVOS: La implantación iónica de semiconductores es una técnica ampliamente utilizada

por la industria microelectrónica para la fabricación de dispositivos. Esta técnica es

una herramienta muy potente para la activación eléctrica de impurezas en

semiconductores. Para ello, primero se deben seleccionar los dopantes que se

quieren introducir en el semiconductor.

Los dopantes que se desean implantar se obtienen mediante la creación de un

plasma que contenga dichos iones. Estos plasmas pueden obtenerse utilizando

diferentes tipos de fuentes (sólidas, líquidas o gaseosas) y diferentes tipos de

percusores.

Una vez formado el plasma, se extraen los iones aplicando una diferencia de

potencial. Después, entre todos los iones presentes en el plasma se utiliza un

selector de masas (electroimán) para elegir la relación de masa/carga

correspondiente al ion deseado, para que éste finalmente se acelere con una

energía determinada y se introduzca dentro del semiconductor.

Los objetivos de este trabajo pretenden:

1. Recopilar la diferente información bibliográfica referente a la diagnosis óptica en haces de iones.

2. Realizar un análisis sobre los requisitos para implementar un método de diagnosis óptica en el implantador iónico del CAI de técnicas físicas.

3. Diseñar y acoplar un sistema de diagnosis óptica para analizar el haz de iones del implantador.

4. Determinación por diagnosis óptica de la composición de las diferentes

especies iónicas presentes en el haz y de su pureza. 5. Determinar la viabilidad de obtener la energía del haz de iones mediante

análisis de la velocidad de los iones mediante efecto Doppler. 6.

METODOLOGÍA: Recopilación en la bibliografía de métodos de diagnosis óptica de haz de iones.

Análisis del método de implantación iónica “in situ”, en el implantador iónico del

CAI de técnicas físicas.

Con los datos obtenidos del análisis, diseñar y acoplar un sistema de diagnosis

óptica mediante la introducción de fibra óptica en las regiones cercanas al haz de

iones.

La luz de emisión recogida del haz se analizará mediante un espectrómetro que

permitirá determinar las especies iónicas presentes en el haz y su pureza en función

de la longitud de onda.

Se buscará medir mediante el desplazamiento de la longitud de onda de los

espectros de emisión del haz, la velocidad de los iones del haz y con ello su energía.

BIBLIOGRAFÍA: 1. Cuomo, J.J.; Rossnagel, S.M.; Kaufman, H.R. ¨Handdbook of ion beam

processing technology¨

2. J.S. Williams and J. M. Poate. ¨Ion Implantation and Beam Processing¨

3. Nicholas R. White. ¨ Ion sources for use in ion implantation¨

4. Wim Urbanus “DC and RF ion accelerators foe MeV Energies”

5. Frank Siebenlist “ The Wondrous World of Transport and Acceleration of intense Ion Beams”

https://www.osti.gov/search/author:%22Cuomo,%20J.J.%22





TÍTULO: Motor browniano de Carnot en tiempo finito

TITLE: Finite-time Brownian Carnot engine

SUPERVISOR/ES: Luis Dinis Vizcaíno


ASIGNACIÓN DE TFG: Selección directa Selección por expediente 6

OBJETIVOS: El objetivo de este trabajo es estudiar un motor de Carnot estocástico para tiempo de ciclo finito, no en el límite cuasiestático. Se analizará la eficiencia en función del tiempo de ciclo y la eficiencia a potencia máxima. Existen dos posibles realizaciones para el motor: un sistema de dos estados o una partícula browniana en un potencial armónico. METODOLOGÍA: La metodología a utilizar será una combinación de resolución analítica y numérica y alternativamente simulación. Para el nivel de dos estados se utilizará la ecuación maestra y para la partícula en el potencial, la ecuación de Fokker-Planck. BIBLIOGRAFÍA:

• I. A. Martínez, É. Roldán, L. Dinis, D. Petrov, J. M. R. Parrondo & R. A. Rica. Brownian Carnot Engine. Nature Physics volume 12, pages 67–70 (2016)

• K. Sekimoto. Stochastic Energetics. Lecture Notes in Physics, 799, Springer, (2010)

• CW. Gardiner, Handbook of stochastic methods: for physics, Chemistry and the Natural sciences, Berlin, Springer, (1985).

• Curzon, F. L.; Ahlborn, B. (1975) Efficiency of a Carnot engine at maximum power output, Am. J. Phys. 43, 22.





TÍTULO: Sistemas híbridos renovables de baja potencia

TITLE: Low power hybrid renewable systems



ASIGNACIÓN DE TFG: Selección directa Selección por expediente 6

OBJETIVOS: 1. Conocer los fundamentos físicos bajo los que opera un sistema fotovoltaico de

baja potencia y un mini-eólico 2. Estudiar y analizar las ventajas de un sistema eólico-fotovoltaico frente a sistemas

simples 3. Evaluar la mejora del suministro energético y del rendimiento combinado

METODOLOGÍA: 1. Familiarizarse con los principios fundamentales en los que se basa el

funcionamiento de un sistema híbrido eólico-fotovoltaico de baja potencia 2. Evaluar la disponibilidad de energía del sistema en estudio 3. Analizar el comportamiento del sistema de manera individual y conjunta 4. Determinar la ganancia neta de energía del sistema híbrido respecto a los

sistemas individuales, así como la mejora del rendimiento

BIBLIOGRAFÍA: 1. Planning and Installing Photovoltaic Systems. 2nd. Edition Ed. Earthscan.. 2010 2. Photovoltaic Systems Engineering. Roger A. Messenger and Jerry Ventre. 3rd

edition. CRC Press. 2010 3. Energías Alternativas handbook. Allan y Gill Bridgewater. Ed. Paraninfo. 2009 4. Small Wind Turbines. Analysis, Design and Application. David Wood. Springer.

2011 5. Wind Energy – The Facts. European Wind Energy Association (EWEA). Ed.

Earthscan. 2009





TÍTULO: Física y música

TITLE: Physics and music

SUPERVISOR/ES: Luis Mario Fraile Prieto / José Manuel Udías Moinelo


ASIGNACIÓN DE TFG: Selección directa Selección por expediente X

OBJETIVOS: Entender la relación entre física, música y sonido, desentrañando el papel de la acústica y la psicoacústica en la percepción musical. Estudio de la ecuación de ondas para instrumentos de cuerda y percusión, las escalas y temperamentos, la música digital y la síntesis, o la acústica y psicoacústica de altavoces y salas.

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre el tema estudio, los modelos teóricos que los describen y si ha lugar las técnicas experimentales empleadas. 2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: programas de análisis de datos, entornos de simulación, software de cálculo.

3. Participación en actividades formativas específicas para los trabajos de fin de grado, y directrices para la elaboración del trabajo y de la presentación. 4. Desarrollo del tema de estudio. 5. Redacción y revisión del trabajo. 6. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear antes de la presentación y defensa.

BIBLIOGRAFÍA: Measured Tones: The Interplay of Physics and Music, Third Edition, 4 Jun 2009, Ian Johnston. How Equal Temperament Ruined Harmony: And Why You Should Care – 31 oct 2008, Ross W. Duffin. Sound Reproduction: The Acoustics and Psychoacoustics of Loudspeakers and Rooms (Audio Engineering Society Presents), 22 Aug 2008, Floyd Toole.





TÍTULO: Física nuclear experimental

TITLE: Experimental nuclear physics

SUPERVISOR/ES: Luis Mario Fraile Prieto



OBJETIVOS: Estudio de métodos experimentales en física nuclear y de métodos de detección empleados en experimentos de última generación. Análisis de datos de experimentos realizados en instalaciones nacionales e internacionales, como ISOLDE-CERN, ILL Grenoble, ALTO Orsay. Estudio de reacciones con potencial impacto en los procesos astrofísicos (proceso s y proceso r, fuentes de neutrones, ciclo CNO).

METODOLOGÍA: 1. Familiarización con los aspectos más relevantes sobre técnicas experimentales usadas en física nuclear experimental. 2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: programas de análisis de datos, entornos de simulación, software de cálculo. 3. Participación en actividades formativas específicas para los trabajos de fin de grado, directrices para la elaboración del trabajo y de la presentación, participación en seminarios del Grupo de Física Nuclear. 4. Desarrollo del tema de estudio. 5. Redacción y revisión del trabajo. 6. Exposición de los trabajos en el Grupo de Física Nuclear antes de la presentación y defensa.

BIBLIOGRAFÍA: · Krane, "Introductory Nuclear Physics", Wiley. · Knoll, "Radiation Detection and Measurement", Wiley. · Leo, WF, “Techniques for nuclear and particle physics experiments” 1987 Springer. · Fraile LM, "Fast-timing spectroscopy at ISOLDE", 2017 Journal of Physics G.




DEPARTAMENTO: ESTRUCTURA DE LA MATERIA, FÍSICA TÉRMICA Y ELECTRONICA

TÍTULO: FÍSICA Y MEDICINA

TITLE: PHYSICS AND MEDICINE

SUPERVISOR/ES: MARIA AMPARO IZQUIERDO GIL



OBJETIVOS: Explorar, conocer y comprender los fundamentos físicos en los que se basan algunas de las técnicas empleadas en el diagnóstico médico.

METODOLOGÍA: - El alumno adquirirá a través de la bibliografía fundamental seleccionada los conocimientos necesarios para desarrollar el trabajo. - El alumno puede optar por abordar en su trabajo el estudio en profundidad de alguna técnica física concreta empleada en el diagnóstico médico o algunas de ellas interrelacionadas entre sí, o inclusive un análisis de la evolución histórica de estas técnicas empleadas en el diagnóstico médico. También podría centrarse en el estudio de los campos magnéticos y eléctricos en el cuerpo humano, así como en las técnicas de diagnóstico médico asociadas. -Este trabajo está recomendado para estudiantes de cualquiera de las orientaciones del Grado en Física.

BIBLIOGRAFÍA: - • Ballester, F. y Udías, J.M. (2008), Física Nuclear y Medicina, Real Sociedad

Española de Física. - • Cameron, J.; Skofronick, J. G.; Roderick, M.G. (1999), Physics of the Body (Second

edition), Medical Physics Publishing. - • Cember, H. (1996); Introduction to Health Physics, 3ª ed., McGraw-Hill. - • Cromer, A.H. (2009), Física para las ciencias de la vida, 2 ª ed., Editorial Reverté.

- • Hobbie, R.K. (2007), Intermediate Physics for Medicine and Biology, 4th edition, Springer Science.

- • Jou, D.; Llevot, J.E.; Pérez García, C. (1994), Física para ciencias de la vida, McGraw-Hill Interamericana,

- • Ortuño, M. (1996), Física para biología, medicina, veterinaria y farmacia, Editorial Crítica (Grupo Planeta).

- • Zaragoza, Z.R. (1992); Física e Instrumentación Médica: instrumentación diagnóstica, instrumentación de la imagen, instrumentación terapéutica. Ed. Ediciones Científicas y técnicas.




DEPARTAMENTO: Estructura de la materia, Física térmica y Electrónica

TÍTULO: Termodinámica del no equilibrio y generación de electricidad

TITLE: Non-Equilibrium Thermodynamics and electric generation

SUPERVISOR/ES: V. María Barragán García



OBJETIVOS: Analizar un proceso de conversión energética para generación de electricidad en el marco de la termodinámica del no equilibrio.

METODOLOGÍA: Selección, por parte del alumno, del proceso de conversión energética para generación de electricidad sobre el cual se realizará el estudio posterior.

Análisis del proceso seleccionado desde el punto de vista de la Termodinámica del no equilibrio.

El estudio puede enfocarse, a criterio del alumno, desde diferentes puntos de vista, histórico, teórico, práctico, etc.

BIBLIOGRAFÍA: -“Non-Equilibrium Thermodynamics for Engineers”, S. Kjelstrup, D. Bedeaux, E. Johannsessen, L. Gross, Word Scientific, 2010

-“Understanding Non-equilibrium Thermodynamics”, G. Lebon, D. Jou, J. Casas-Vázquez, Springer, 2008

-“Thermodynamics of Irreversible Processes”, R. Haase, Addison-Wesley Publishing Company, 1969





TÍTULO: Principios y aplicaciones de los generadores 68Ge/68Ga.

TITLE: Principles and applications of 68Ge/68Ga generators.

SUPERVISOR/ES: José Luis Contreras González



OBJETIVOS: 1 - Entender las bases de los generadores de radioisótopos para su uso en Medicina Nuclear, así como las técnicas que los utilizan. 2- Realizar una puesta el día sobre la producción y utilización de generadores 68Ge/68Ga

METODOLOGÍA: En principio se trata de un trabajo fundamentalmente bibliográfico. Se le proporcionará a la alumna/o bibliografía actualizada sobre Medicina Nuclear diagnóstica y en particular la técnica TEP y los generadores de radioisótopos. Se discutirán las ventajas e inconvenientes de los nuevos generadores y los radiofármacos derivados del 68Ga. El/la estudiante tendrá reuniones periódicas con el tutor y personas de su grupo de trabajo.

BIBLIOGRAFÍA: “Physics in Nuclear Medicine” S. Cherry, J.A: Sorenson, E.Phelps

Desarrollo de un generador de ⁶⁸Ge/⁶⁸Ga…Tesis doctoral E. Romero CIEMAT (2017)




DEPARTAMENTO: Departamento de Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica

TÍTULO: Dinámica de coloides activos para transporte de polímeros

TITLE: Understanding the dynamics of active colloids for polymer transport

SUPERVISOR/ES: Chantal Valeriani



OBJETIVOS: Las partículas activas son partículas capaces de autopropulsarse (un ejemplo en la naturaleza son las bacterias) y la fuerza con la que se autopropulsan se define como “actividad”. Sus propiedades dinámicas son distintas con respecto al comportamiento de partículas pasivas (es decir sin actividad), y normalmente en soluciones se agregan formando patrones distintos dependiendo de la actividad. Ese tipo de partícula se puede utilizar como “cargo” para transportar otras moléculas, como polímeros por ejemplo. El objetivo de este estudio es analizar la dinámica de partículas activas ancladas a un extremo de un polímero, para entender las propiedades de transporte del sistema y la interacción mutua en sistemas con más partículas. METODOLOGÍA: El estudio se llevará al cabo con simulaciones de dinámica molecular, utilizando códigos en C testados. Se empezará estudiando un solo polímero con su cabeza activa, y calculando su coeficiente de difusión en función de la longitud del polímero y de la intensidad de su actividad. Luego, trataremos de estudiar la interacción entre dos polímeros activos analizando el cambio estructural de los polímeros. BIBLIOGRAFÍA: [1] Globule-like conformation and enhanced diffusion of active polymers, V. Bianco, E. Locatelli, P. Malgaretti, Physycal Review Letters 121, 217802 (2018). [2] Using active colloids as machines to weave and braid on the micrometer scale, Carl P. Goodrich and Michael P. Brenner, PNAS 114 (2) 257-262 (2017). [3] An active approach to colloidal self-assembly, S. A. Mallory, C. Valeriani and A. Cacciuto, Annual Review of Physical Chemistry 69, 59-79 (2018).





TÍTULO: Deep Learning en Imagen Médica

TITLE: Deep Learning in Medical Imaging




OBJETIVOS: Familiarizarse con las principales herramientas de Inteligencia Artificial basadas en Machine Learning y Deep Learning. Estudio de sus aplicaciones en física para generar modelos más generales de los actualmente empleados. Realizar algunos modelos simples con Deep Learning aplicados a Imágenes de Física Médica.

METODOLOGÍA: 1. Revisión de trabajos recientes sobre Deep Learning y sus aplicaciones en Física. 2. Aprendizaje del manejo de las herramientas necesarias para el trabajo: Tensorflow, Python, y modelos estadísticos básicos. 3. Participación en actividades formativas específicas para los TFG, directrices para la elaboración del trabajo y de la presentación, participación en seminarios. 4. Aplicación en de estas técnicas para diversos problemas de imagen médica, (reconstrucción de imagen, detección de lesiones, clasificación del grado de malignidad, mejora automática del contraste de la imagen), usando datos e imágenes de CT, MRI, PET y Ultrasonidos. 5. Desarrollo del tema de estudio. 6. Redacción y revisión del trabajo. 7. Exposición de los trabajos antes de la presentación y defensa.

BIBLIOGRAFÍA: - Deep Learning and its Application to LHC Physics - Dan Guest et al. Ann.Rev.Nucl.Part.Sci. 68 (2018) 161-181 https://arxiv.org/abs/1806.11484 - Deep learning in medical imaging and radiation therapy – B. Sahiner et al. (2018) https://doi.org/10.1002/mp.13264 - http://nuclear.fis.ucm.es







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