De los anillos de Saturno a las trampas electrónicas
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De los anillos de Saturno a las trampas electrónicas Grupo de dinámica no lineal Líneas de investigación Sistemas dinámicos hamiltonianos con aplicaciones en - Mecánica Celeste - Dinámica de actitud - Trampas electrónicas - Estado de transición ¿Qué es un sistema dinámico? De forma muy general, podemos definir un sistema dinámico como cualquier proceso o conjunto de procesos que evolucionan con el tiempo y cuya evolución obedece a determinadas leyes físicas. El término también sirve para referirse a modelos matemáticos que cambian con el tiempo. Estos sistemas pueden ser relativamente simples o extremadamente complejos. ¿Qué es hamiltoniano? Un sistema dinámico hamiltoniano es aquel que posee unas características físicas, que hacen que su traducción a lenguaje matemático goce de ciertas propiedades que facilitan su estudio. En general, los sistemas para los que se conserva la energía son hamiltonianos. Los anillos de Saturno Los anillos de Saturno están compuestos por millones de partículas de diferentes tamaños. ¿Podemos crear un modelo para explicar su estructura? Los anillos de Saturno Modelo para los difusos, el E y el F Saturno posee un sistema de anillos complejo y se distinguen hasta 7 de ellos. Los anillos de Saturno Modelo basado en el movimiento de una sola partícula, siguiendo ideas de Maxwell, Störmer y otros, de finales del XIX y principios del XX. Los anillos de Saturno Interacciones a tener en cuenta sobre una partícula cargada: Interacción con el campo gravitatorio Interacción con el campo magnético Interacción con el viento solar 2 2 2 P Pφ δ 2 ρ 2 1 2 1 z J2 ρ φ 2 H = Pρ + Pz + 2 − − δ 3 + + δβ 3 + 3J 2 5 − 3 6 2 r 2 r r 2r 2r ρ r Los anillos de Saturno Herramientas matemática para el análisis: FORMA NORMAL Permite introducir simetrías formales que hacen que el problema sea “integrable”, mediante transformaciones de coordenadas z VARIABLES APROPIADAS Variables de Delaunay Variables de Hill Invariantes y x Los anillos de Saturno Espacio reducido por la simetría continua Los anillos de Saturno Espacio reducido por las simetrías discretas Los anillos de Saturno Los anillos de Saturno Los anillos de Saturno Conclusiones Posible explicación de los radios o “spokes”, zonas de diferente densidad, que aparecen más claras en la imagen. Los anillos de Saturno Conclusiones Existe una zona que actúa de límite para el anillo E que se encuentra a una distancia compatible con el satélite que surte de partículas al anillo. Los anillos de Saturno Conclusiones Es posible deducir el espesor del anillo a partir de la estabilidad de las órbitas en función de su inclinación. Además, no pueden existir órbitas que no corten al plano ecuatorial para partículas con carga relativamente baja. Los anillos de Saturno Resultados • Diversas publicaciones en revistas de alto índice de impacto. • Presentación en Congresos internacionales especializados • Bélgica, Canadá, Chile, Colombia, España, Italia. Trampas electrónicas ¿Qué son? • Son pequeños dispositivos experimentales que permiten confinar partículas cargadas (iones) usando campos eléctricos y magnéticos. • Hay varios tipos de trampas. • Entre las más usadas se encuentra la trampa Penning. Penning Ésta utiliza un campo magnético constante axial que atrapa los iones radialmente y un campo eléctrico cuadrupolar que confina axialmente las partículas. Trampas electrónicas Estos campos electromagnéticos se generan mediante un dispositivo de tres electrodos: • Un anillo • Dos tapas Trampas electrónicas Aplicaciones Medidas espectroscópicas precisas Computación cuántica Relojes atómicos Estudios en cristales de Coulomb Trampas electrónicas ¿Qué similitud existe con los anillos de Saturno? Para átomos altamente excitados, átomos de Rydberg, se puede usar una aproximación mediante Mecánica Clásica. El modelo creado es del mismo tipo, cambiando la interacción gravitatoria por la coulombiana. Anillos Saturno Rydberg CP x B. Trampas electrónicas Podemos describir el comportamiento del ión cuando los parámetros externos que controlan la trampa cambian. Implica determinar los tipos de trayectorias fundamentales que describen estas partículas bajo las condiciones consideradas. Trampas electrónicas Resultados Nuevas perspectivas Estado de transición Aplicación de formas normales para el cálculo de estructuras invariantes superficies de no retorno. Transporte en el sistema solar Dinámica de reacción Mecanismos de ionización que definen Nuevas perspectivas Interacción de un átomo de Rydberg con una superficie metálica. Nuevas perspectivas Interacción de un átomo de Rydberg con una superficie metálica. Nuevas perspectivas Interacción de un átomo de Rydberg con una superficie metálica. Nuevas perspectivas Interacción de un átomo de Rydberg con una superficie metálica. Py TS NHIM Px > 0 y Nuevas perspectivas Interacción de un átomo de Rydberg con una superficie metálica. Nuevas perspectivas Interacción de un átomo de Rydberg con una superficie metálica. Nuevas perspectivas Interacción de un átomo de Rydberg con una superficie metálica. Otros temas tratados Órbitas de aparcamiento alrededor de la Luna. Órbitas en torno a las lunas de Júpiter. Dinámica de actitud de giróstatos. Estabilidad de posiciones de equilibrio. Desarrollo de nuevas técnicas de cálculo de formas normales. Observación de bólidos y meteoros.
