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Laura Garcia Oviedo

Laura Garcia Oviedo

Por su trabajo en el campo de la materia condensada, recibirá un prestigioso premio de la Academia Real de Ciencias, Letras y Bellas Artes de Bélgica. Además, obtuvo un puesto posdoctoral en el “CONICET” belga, con apoyo de la Fundación L’Oréal-UNESCO Para Mujeres en la Ciencia.

Fecha de publicación: 10/07/2024

La física argentina Lucila Peralta Gavensky está realizando una estadía de posdoctorado en Bélgica, y allí recibió una carta por correo postal con el remitente de la Academia Real de Ciencias, Letras y Bellas Artes de ese país. En la misma, se le informó que había sido seleccionada, junto a su director de investigación, para recibir el prestigioso premio trianual que la Academia belga otorga a investigaciones en el campo de la física, el “Prix Théophile De Donder”. Es por el trabajo en el campo de la materia condensada realizado junto a su director de investigación, Nathan Goldman, en ese país.

Asimismo, el FNRS (por las siglas en francés de “Fondos de la Investigación Científica”) de Bélgica otorgó a Peralta Gavensky un cargo de investigadora posdoctoral independiente por tres años en Bruselas. Esto le permitirá a la física llevar adelante un proyecto de investigación en línea con el trabajo premiado. A la par, el FNRS decidió brindarle un crédito adicional para su trabajo, con el apoyo de la Fundación L’Oréal-UNESCO Para Mujeres en la Ciencia.

La joven de 31 años, nacida en la ciudad de Buenos Aires, es Licenciada y Doctora en Física por el Instituto Balseiro, donde se formó el grupo de Materia Condensada del Centro Atómico Bariloche. El físico Carlos Balseiro, del mismo grupo, fue su director de tesis. Desde septiembre de 2022, vive en Bruselas.

“En principio planeo quedarme aquí hasta poder retornar a la Argentina como investigadora. Mi gran anhelo es poder hacer ciencia en mi país. De hecho, me he presentado a la convocatoria de Ingresos a la Carrera de Investigador Científico 2023 del CONICET, que actualmente se encuentra en proceso de evaluación”, comenta vía correo electrónico al Área de Comunicación del Balseiro.

El “Prix Théophile De Donder”

El 14 de diciembre se realizará la ceremonia oficial en Bruselas, pero Lucila Peralta Gavensky recibió la noticia de que había sido seleccionada para recibir el “Prix Théophile De Donder” junto a Nathan Goldman, por correo postal el 22 de junio. El premio de la Academia Real de Ciencias, Letras y Bellas Artes de Bélgica reconoce cada tres años al mejor trabajo original en el área de la física matemática realizado por investigadores en Bélgica.

“Que la Academia de Ciencias belga haya destacado este trabajo es una enorme sorpresa para mí, sobre todo en esta etapa tan temprana de mi carrera. Esta investigación significó para mí un gran desafío intelectual, ya que me propuse dar respuesta a una pregunta compleja de la manera más sencilla y general posible. Es realmente un orgullo que esto haya sido reconocido por otros colegas”, comentó la física.

El premio reconoce el aporte de un artículo científico publicado en diciembre de 2023 en la revista “Physical Review Letters”. Allí firman tres autores: Lucila Peralta Gavensky, Subir Sachdev y Nathan Goldman. Sachdev es un profesor de física de la Universidad de Harvard. El artículo fue destacado en ese número de la revista, por el equipo editorial. La investigación fue íntegramente realizada en la Université Libre de Bruxelles, en Bruselas, Bélgica.

“En nuestro trabajo aplicamos nociones matemáticas asociadas a la topología para clasificar fases cuánticas de la materia. Para ello, utilizamos una relación termodinámica sencilla y elegante, conocida como fórmula de Streda. Esta fórmula relaciona un determinado coeficiente de transporte (es decir, un coeficiente de proporcionalidad entre una corriente y campos externos aplicados) con la variación de densidad de partículas de una muestra al aplicar un campo magnético externo”, explica la joven física.

Además, cuenta que en ciertos materiales aislantes, esa respuesta está “cuantizada”, esto es, toma valores bien definidos. “Es una respuesta extremadamente robusta, reflejando el hecho de que este observable físico está protegido topológicamente. Cuando las interacciones entre las partículas del sistema son muy fuertes, resulta complejo identificar de manera formal cuál es el invariante topológico que cuantiza la respuesta y por qué”, dice Peralta Gavensky.

“En nuestro trabajo, logramos hacer precisamente esto. Notablemente, una de las condiciones que emergieron de nuestro cálculo tiene que ver con la validez de un teorema, conocido como teorema de Luttinger, que ha sido central en el desarrollo de la teoría de muchos cuerpos en la materia condensada”, destaca la física. La materia condensada es un campo de la física donde se busca describir y entender las interacciones colectivas entre átomos, algo que incide en potenciales aplicaciones tecnológicas.

Cargo de investigadora en FNRS

El “Fonds de la Recherche Scientifique” de Bélgica (FNRS), que es el organismo belga equivalente al CONICET argentino, otorgó a Peralta Gavensky una posición como “Chargée de Recherche” por tres años, en Bruselas. “Es una posición como becaria postdoctoral independiente, que me permitirá llevar adelante un proyecto de investigación en línea con el trabajo premiado”, comentó la investigadora.

De forma paralela, el FNRS decidió entregarle un crédito adicional para el desarrollo de esa investigación, financiado a través de la Fundación L’Oréal-UNESCO Para Mujeres en la Ciencia. Este crédito se otorga, mediante un proceso competitivo de selección, a tres proyectos de mujeres trabajando en el área de las Ciencias Exactas y Naturales, entre los cuales se encuentra el de la física argentina. 

“Estoy a su vez muy agradecida con el FNRS por haber elegido mi proyecto para el otorgamiento del crédito de financiamiento adicional de la Fundación L’Oreal-UNESCO para Mujeres en la Ciencia. Me enteré de esto el 3 de julio a través de un email y fue una gran alegría”, comentó Lucila Peralta Gavensky.

“Este crédito me permitirá financiar todos los gastos asociados al proyecto de investigación, incluidos aquellos relacionados a la participación en conferencias para darle visibilidad a mis resultados y a las colaboraciones con otros científicos en diferentes lugares del mundo”, agregó. La ceremonia de entrega de ese crédito será el próximo 28 de noviembre en las oficinas de L’Oreal en Bruselas.

Ante la consulta de si su próxima etapa de investigación estará vinculada con el trabajo por el cual recibió el premio, la física responde: “Sí, por supuesto. Un gran conjunto de ideas ha emergido en relación a este resultado, muchas de ellas volcadas en el proyecto de investigación que será financiado por el FNRS y L’Oreal”.

“Los próximos pasos involucran el estudio de ese resultado formal en diferentes modelos físicos de interés, así como también su extensión y generalización a sistemas fuera de equilibrio termodinámico. En este momento me encuentro finalizando un manuscrito con resultados que considero muy interesantes en esta dirección. Asimismo, muchas de estas ideas forman parte del proyecto de investigación que presenté recientemente en mi solicitud de ingreso a la Carrera de Investigador Científico del CONICET”, agregó.

Su formación en el Balseiro

Lucila Gavensky Peralta realizó la mayor parte de sus estudios universitarios en el Instituto Balseiro, que es una institución pública dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO). Para ingresar a estudiar física en el Balseiro, había realizado sus primeros años de carrera en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires. Luego, para ingresar al Balseiro, debió rendir un examen de admisión y resultó elegida para recibir una de las becas que el Estado nacional otorga a los ingresantes de este Instituto. Se recibió de Licenciada en Física en 2015, obtuvo su título de Magíster en Ciencias Físicas en 2016 y el de Doctora en Física en 2022.

La investigadora, que entre sus hobbies disfruta la literatura, la música y el arte en general, comenta que la formación académica recibida en el Instituto Balseiro ha sido crucial para su trabajo. De hecho, cuenta que lo primero que hizo cuando terminó de escribir el borrador del artículo científico publicado en la revista “Physical Review Letters”, por el cual recibió el premio de la Academia Real de Ciencias belga, enviárselo a su director de tesis de Doctorado, Carlos Balseiro, y a un profesor de materias de posgrado, Armando Aligia, ambos integrantes del grupo de Teoría de la Materia Condensada del Centro Atómico Bariloche de la CNEA, donde ella realizó su doctorado. “Los elementos y la visión que este grupo me transmitió han definido, en buena medida, mi perfil como investigadora”.

-¿Qué fue lo que más te gustó de estudiar en el Instituto Balseiro?

-Lo que más disfruté de la carrera de grado y posgrado fue la interacción tête-à-tête con docentes, investigadores e investigadoras de altísimo nivel académico. Esto permite estudiar en un ambiente donde se aprende y se comprende, desde un principio y en las aulas, qué significa hacer investigación, intentando siempre empujar los límites de aquello que está ya escrito en los libros o en los artículos publicados.

-Si has tenido la experiencia de ser docente en el IB, ¿qué es lo que te gustó de dar clases?

-Durante mi doctorado tuve un cargo docente en IB como auxiliar de primera en la carrera de física, y debo confesar que es una de las cosas que más extraño desde que llegué a Bruselas. Fui docente en Introducción a la Física del Estado Sólido y en Mecánica Cuántica. Es en esos momentos de discusión con los estudiantes, con tiza en mano y frente al pizarrón, donde uno no sólo desarrolla la habilidad de resolver un problema de formas diferentes sino también donde uno descubre la infinidad de formas del razonamiento científico, tantas como seres humanos. Aprender a percibir y comprender cada una de estas formas, implica realizar un esfuerzo por entablar un lenguaje en común durante ese proceso de comunicación. Esto creo es extremadamente valioso no sólo para hacer investigación, sino también para nuestro crecimiento como individuos sociales.

-¿Qué es lo que más te gusta de la física o ingeniería y/o de ser profesional de esta carrera?

-Lo que más disfruto de la física es el proceso creativo que hay detrás de la misma. Muchas veces la denominación de “ciencia dura” genera una idea equivocada de que nuestro trabajo es monótono y siempre guiado por principios matemáticos. ¡Nada más lejos de la realidad! La realidad es que en nuestro trabajo vivimos imaginando posibles respuestas a fenómenos no comprendidos en la naturaleza, y poniendo a prueba esta intuición.

-¿Ves alguna vinculación entre arte y ciencia?

-Este proceso creativo creo que tiene varios puntos en común con el arte. Por supuesto que luego debemos someter estas posibles respuestas al rigor científico. Es muy gratificante cuando nuestra intuición es acertada, pero es aún más apasionante cuando nos tropezamos con algo que escapa nuestra comprensión inmediata. Es en este momento en que comenzamos una carrera obstinada por entender un fenómeno, sometiéndonos de esta manera a un proceso de aprendizaje constante, más importante cuanto más desafiante la pregunta.

-¿Querés agregar algo más?

-Quisiera agregar que estos reconocimientos no deben ser vistos como personales, ya que hay una gran cantidad de personas e instituciones detrás de los mismos, empezando por la familia, los mentores, los colegas y aquellos lugares que permiten nuestro desarrollo profesional. En particular, sin las políticas públicas orientadas a la educación y al desarrollo en ciencia y tecnología en la Argentina, nunca podría haber llegado a donde me encuentro ahora.

Por Área de Comunicación y Prensa del Instituto Balseiro 

 

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En un trabajo de colaboración internacional con físicos experimentales de Suiza, un equipo del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, en el que participa un docente del Instituto Balseiro, logró demostrar la teoría sobre las interacciones entre partículas en el “bombeo de carga topológica”. Esta nota producida por el Área de Comunicación y Prensa del INN, y que se comparte en el sitio web del IB, brinda más detalles sobre esta investigación.

Fecha de publicación: 03/07/2024

La física cuántica revela fenómenos fascinantes que desafían nuestra comprensión clásica del mundo. Uno de estos fenómenos es el "bombeo de carga topológica", que implica el movimiento cuántico controlado de partículas en respuesta a la modulación cíclica de ciertos parámetros externos. Este artículo busca explicar de manera sencilla cómo las interacciones entre partículas pueden influir en este proceso, basándonos en un reciente estudio experimental realizado por un equipo de físicos. El Investigador del CONICET en el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN) y docente del Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO), Dr. Armando Aligia, explica los pasos que hicieron posible este hallazgo.

¿Qué es el bombeo de carga topológica? "Imaginemos un sistema en el que podemos mover partículas lentamente modificando su entorno de manera cíclica, como si empujáramos suavemente una bola a lo largo de una pista ondulada." En física cuántica, esta pista puede ser un "paisaje de energía" que cambia en el tiempo. El bombeo de carga topológica, propuesto por el físico David Thouless, describe cómo, al completar un ciclo de modulación y volviendo al estado inicial, las partículas se desplazan de manera cuantizada, es decir, en unidades enteras.

Este proceso no depende de las características detalladas del sistema sino de sus propiedades topológicas, que son robustas frente a perturbaciones pequeñas. Esto es similar a cómo un nudo en una cuerda no se deshace fácilmente con pequeños tirones.

A mediados del año 2021, investigadores de un centro de Alemania se contactaron con el Dr. Armando Aligia para invitarlo a sumarse al desarrollo de un trabajo teórico. “En ese trabajo, iniciado de manera virtual, surge la interrogante del bombeo de cargas, tema del que no sabía mucho, pero sí de otros modelos con los que trabajé”, comenta Aligia. “Intercambiando conocimiento se me ocurrió la idea de bombear una sola carga y usar las interacciones, ellos siempre lo hacían con dos. Eso se publicó ese año y simultáneamente un grupo experimental de Suiza publica también un experimento bombeando 2 cargas. Nos contactamos con este grupo de Suiza, viajamos Eric, el estudiante del centro alemán, y yo y comenzamos la colaboración. Finalmente los suizos hacen el experimento con nuestra idea obteniendo los resultados que anteriormente había calculado Eric y con eso se logra la publicación en conjunto de este descubrimiento”, concluye Aligia.

La novedad del estudio: interacciones entre partículas

Tradicionalmente, los experimentos de bombeo topológico se han centrado en sistemas donde las partículas no interactúan entre sí. Sin embargo, este nuevo estudio se enfoca en cómo las interacciones entre partículas (en este caso, átomos fermiónicos) pueden inducir y modificar el bombeo de carga. Utilizando un entramado óptico dinámico, el equipo logró observar cómo las interacciones fuertes cambian la dinámica del bombeo.

El experimento

El equipo utilizó átomos de potasio-40 atrapados en una red óptica, una estructura creada con láseres que puede controlar la posición de los átomos con gran precisión. Al variar ciertos parámetros de la red, lograron imitar las condiciones del modelo de Rice-Mele-Hubbard, un modelo teórico que describe partículas que pueden saltar entre sitios de una red y que interactúan fuertemente cuando ocupan el mismo sitio.

El experimento lo que hace es mostrar cómo en el espacio las partículas se van moviendo de un lado a otro dependiendo de la topografía generada por los láseres.

Resultados 

Se demostró que las interacciones pueden inducir un bombeo de carga topológica que no tiene un análogo en sistemas sin interacciones. Este fenómeno, que no ocurre en sistemas sin interacciones, sugiere que las interacciones pueden estabilizar nuevos comportamientos topológicos en la materia.

El equipo encontró que utilizando un ciclo conveniente, no hay bombeo de carga cuando no hay interacción. Para interacciones moderadas, un punto crítico cuántico (este punto separa básicamente un aislador de banda usual de un aislador de Mott, que tiene una carga por sitio) entra en el ciclo y la carga transferida por ciclo es de un electrón, comparado con dos en el caso usual no interactuante. A niveles de interacción muy altos, el bombeo se vuelve trivial nuevamente porque el punto crítico cuántico se mueve fuera del ciclo, y las interacciones dominan completamente el comportamiento del sistema.

Implicaciones
Este estudio abre la puerta a una mejor comprensión de cómo las interacciones entre partículas pueden inducir y estabilizar fases topológicas en sistemas cuánticos. Estas investigaciones no solo son fundamentales para la física teórica sino que también tienen potenciales aplicaciones en la creación de dispositivos cuánticos robustos y precisos.

Conclusión
El bombeo de carga topológica inducido por interacciones es un campo prometedor para explorar nuevos estados de la materia. Este experimento pionero demuestra que, al controlar las interacciones entre partículas, podemos observar y aprovechar fenómenos cuánticos que antes solo eran teorías. "A medida que avanzamos en nuestra comprensión de estos sistemas, estamos un paso más cerca de desarrollar tecnologías cuánticas avanzadas."

Detrás de escena

El docente-investigador reflexionó también sobre la importancia de mantener financiada a la ciencia y la tecnología manteniendo la ejecución y otorgamiento de proyectos PICT, y particularmente mostró preocupación por la situación de becas doctorales y posdoctorales así como por los casos de investigadores recientemente incorporados a CONICET que aún no han percibido sus salarios. "Estamos perdiendo gente muy valiosa que puede transferir conocimientos a la industria y a la sociedad”, reflexionó Armando Aligia.

Publicación científica: https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.021049 

Fuente: Por Natalia Gorbarán - Comunicación INN 

Esta nota fue producida desde el Área de Comunicación del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, y adaptada para ser publicada en el sitio web del Instituto Balseiro. Link a la nota original: aquí.

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Área de Comunicación Institucional y Prensa (ACIyP- IB)

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Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 03/07/2024

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Las actividades, gratuitas y presenciales, están dirigidas a chicos y chicas entre 9 y 13 años y adolescentes entre 13 y 19 años. Se realizarán cinco ediciones, entre agosto y septiembre. Hay tiempo para anotarse hasta el 14 de julio.

Fecha de publicación: 24/06/2024

Ciencia, tecnología, experimentos caseros, aprendizajes, amistades: nuevas vivencias esperan a niños y niñas entre 9 y 13 años y adolescentes entre 13 y 19 años de edad en los talleres de experimentos que llevará adelante el Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO). De acuerdo al tema que elijan, chicos y chicas podrán adentrarse en el mundo de las telecomunicaciones, el magnetismo y la luz durante tres horas. Contarán con el acompañamiento de docentes e investigadores del Balseiro (IB) e investigadores y técnicos que trabajan en el Centro Atómico Bariloche (CNEA).

Las actividades son gratuitas y presenciales. Se llevarán a cabo en el Centro Atómico Bariloche- Instituto Balseiro (Av. Bustillo km 9,5). Quienes se interesen en participar podrán seleccionar una entre cinco tardes distribuidas durante los meses de agosto y septiembre próximos.

Se requiere una preinscripción previa a través de los siguientes formularios: https://bit.ly/PREINSCRIPCION_13A19 (13 a 19 años) y https://bit.ly/PREINSCRIPCION_9A13 (9 y 13 años). La fecha de cierre de preinscripción es el 14 de julio. Se brinda allí información detallada de las actividades.

Los talleres son organizados desde la Secretaría de Extensión y Cultura Científica del Instituto Balseiro, que es una institución pública dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO).

Patricia Mateos, titular de la citada Secretaría, comentó que estas actividades convocan a gran cantidad de barilochenses e, incluso, participantes que vienen de localidades vecinas y de otras provincias. “Por este motivo, y porque queremos garantizar un espacio donde la experiencia individual y grupal sea realmente participativa y enriquecedora en función del espacio del que disponemos, realizamos una preinscripción”, dijo Mateos.

“Esto significa que quien completa el formulario manifiesta su deseo de participar. Luego del cierre de la preinscripción realizaremos un sorteo y comunicaremos el resultado a cada interesado”, aclaró la secretaria. Y finaliza explicando que “quisiéramos recibir a cada entusiasta que quiere venir, por eso, intentamos cada año sumar más actividades”.

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Área de Comunicación Institucional y Prensa (ACIyP)

Crédito foto: Gentileza Secretaría de Extensión y Cultura Científica del Instituto Balseiro

Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 24/06/2024

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Jueves, 13 Junio 2024 15:35

Newsletter de abril y mayo 2024

Para leer el Newsletter de abril y mayo de 2024 realizado por el Área de Comunicación Institucional y Prensa del Instituto Balseiro, ingresar a este archivo PDF (hacer click en la imagen a continución o en el link debajo de la imagen):

news may jun 24

Link PDF online.

En la sede central de la CNEA, se realizó un acto por el Día Nacional de la Energía Atómica, que recuerda la creación, hace 74 años, de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Autoridades del Instituto Balseiro participaron en un acto local realizado por este motivo en el Centro Atómico Bariloche.

Fecha de publicación: 04/06/2024

En un nuevo aniversario de su creación, la CNEA reafirmó la misión de ser el organismo de referencia para el ecosistema nuclear argentino, a través de la generación de capital intelectual, para llevar a cabo investigaciones y desarrollos tecnológicos innovadores en el campo de la transición energética, la medicina nuclear y la industria con alto agregado de valor, contribuyendo a la mejora de la calidad de vida de la sociedad.

Con la participación de todos los actores que componen el ecosistema nuclear argentino, se realizó el acto por el Día Nacional de la Energía Atómica, que recuerda la creación, hace 74 años, de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). El mismo tuvo lugar el viernes 31 de mayo pasado en la sede central de la CNEA, en la Ciudad de Buenos Aires, y contó con la presencia de las máximas autoridades del organismo, su presidente Dr. Ing. Germán Guido Lavalle, y desde el Centro Atómico Bariloche (vía streaming) el vicepresidente Ing. Luis Rovere.

Junto a ellos compartieron el estrado la directora nacional de Seguridad Internacional, Asuntos Nucleares y Espaciales de la Cancillería, Min. María Jimena Schiaffino; el presidente de la Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN), Dr. Leonardo Sobehart; el presidente de Nucleoeléctrica Argentina S.A. (NA-SA), Ing. Luis Fasanella; el presidente del directorio de INVAP, Lic. Hugo Albani; el presidente de Dioxitek S.A., Lic. Julián Gadano; el gerente general de CONUAR, Ing. Rodolfo Kramer; y el gerente general de la Empresa Neuquina de Servicios de Ingeniería S.E. (ENSI), Ing. Alexander Berwyn.

El acto se desarrolló en simultáneo en los centros atómicos y regionales de la Comisión Nacional de Energía Atómica, que participaron del mismo a través de una transmisión que también se emitió por el canal institucional de la CNEA en la plataforma You Tube.

El presidente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), Dr. Ing. Germán Guido Lavalle, dio la bienvenida destacando la participación del personal de CNEA desde los centros atómicos y regionales a través de la transmisión oficial y expresó que "es un orgullo, un honor y una responsabilidad enorme estar aquí, en los tiempos en que vivimos y con las oportunidades que tenemos desde el sector nuclear para trabajar por la Argentina y trabajar por el mundo".

Guido Lavalle también resaltó la presencia de los organismos y empresas del sector nuclear argentino. "Hoy tenemos lo que podemos llamar la oportunidad nuclear (...) El cambio climático, los problemas que tienen otras fuentes de generación de energía eléctrica, nos dan una oportunidad. Esa oportunidad implica que, en el mundo, y también en la Argentina, estemos viendo la construcción de nuevos reactores nucleares para generación nuclear eléctrica. Esto hace que se requiera ciencia, desarrollo tecnológico, fabricación de combustible nuclear, transformar el uranio, producir agua pesada, gestionar los residuos radioactivos. Y el sector nuclear argentino tiene la capacidad para responder a esas demandas", dijo.

En el acto realizado a la par en el Centro Atómico Bariloche, participaron además el director del Instituto Balseiro, Mariano Cantero, y los dos vicedirectores: Graciela Bertolino y Marcelo Kuperman. “La CNEA son las personas y sus capacidades. En esta época de fuertes restricciones presupuestarias el cuidado de los recursos humanos es central”, destacó Cantero durante el acto, además de destacar el rol que el Instituto Balseiro ha tenido en la formación de recursos humanos de la CNEA.

Fuente: Nota “La oportunidad nuclear impulsa las capacidades científico-tecnológicas del país” de Prensa CNEA. La nota completa, que incluye testimonios de los discursos del acto realizado en Buenos Aires y que fue publicada el 31 de mayo en argentina.gob.ar, se puede leer en este link: https://www.argentina.gob.ar/noticias/la-oportunidad-nuclear-impulsa-las-capacidades-cientifico-tecnologicas-del-pais

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Crédito foto: Prensa CNEA

Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 04/06/2024

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Integrantes de la comunidad del Instituto Balseiro y del Centro Atómico Bariloche podrán presentar propuestas de profesores visitantes, hasta el jueves 8 de agosto de 2024, en el marco del programa “J. M. Maldacena”. El 22 de agosto de 2024 se anunciarán los resultados de la selección.

Fecha de publicación: 03/06/2024

Los objetivos principales del “Programa J. M. Maldacena” son promover la visita de investigadores, de reconocida trayectoria, para el dictado de cursos breves y seminarios que sean de interés para estudiantes e investigadores del Centro Atómico Bariloche y del Instituto Balseiro (CAB-IB), y el estímulo a las colaboraciones científicas y tecnológicas con investigadores del CAB-IB.

En esta convocatoria 2024-2025 se prevé financiar al menos dos visitas, con una estadía aproximada de 10 días cada una. Excepcionalmente se considerarán visitas de menor duración, con la debida justificación. El programa cubrirá gastos de viaje y estadía. La selección será realizada por la comisión encargada de la gestión del programa con la ayuda de investigadores- ad hoc.

Las propuestas deben incluir: el CV, un breve resumen de su trayectoria, una descripción del tipo de curso que brindaría y de los beneficios que su visita traería para la comunidad del Centro Atómico Bariloche - Instituto Balseiro. Al igual que en convocatorias anteriores, deben detallarse las posibles fechas de la visita así como toda otra información que se considere relevante. La información será recibida en Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo..

En casos de propuestas de visitantes excepcionales, y en caso de no haberse comprometido la totalidad de los fondos asignados a este programa, el comité considerará propuestas fuera del período de la convocatoria.

El programa surgió a partir de una donación realizada en diciembre de 2012 por el Dr. Juan Martín Maldacena. Parte de esos fondos está destinada a “implementar un programa de profesores visitantes provenientes de otros centros académicos del país y del extranjero, para el dictado de cursos y seminarios en temas de incumbencia del IB”.

Para la ejecución de estas actividades, el Dr. J.M. Maldacena ha designado una comisión conformada con integrantes - del cuerpo docente del IB: Dr. Gerardo Aldazabal (coordinador), Dra. Yanina Fasano, Dra. Graciela Bertolino y el Dr. Gonzalo Torroba, y por los Dres. Ingomar Allekotte, Dr. Diego Grosz y Alejando Fainstein como consultores.

Fechas a tener en cuenta:

* 08/08/2024: fecha límite para el envío de propuestas.
* 22/08/2024: anuncio de los resultados de la selección.

 

 Profesores invitados en años anteriores:

-Convocatoria 2023/2024: Enrique Miranda (Escuela de ingeniería, Universidad Autónoma de Barcelona), Juan Nino (Department of Materials Science and Engineering, University of Florida), Reinhold Egger (Heinrich–Heine–Universität, Düsseldorf), Anamaria Font (Universidad Central de Venezuela), Thomas Banks (Rutgers University, USA).

-Convocatoria 2022/2023: Bobby Acharya (ICTP, King’s College) Jeroen van den Brink (Universidad Tecnológica de Dresden), Daniel López (Penn State University), Juan Carlos Marrero (Universidad de La Laguna, Tenerife),  Thomas Müller (Karlsruhe Institute of Technology), Kumar  Narain (ICTP, Trieste), Néstor Parga (Universidad Autónoma de Madrid), Anthony Zee (Kavli Institute, Univ. California)

-Convocatoria 2018/2019: Govind Agrawal (The Institute of Optics, University of Rochester), Claude Comtat (Frédéric Joliot Hospital Facility, CEA), Rosario Fazio (ICTP), Marcelo Jaime (Los Alamos National Laboratory) y Juan Rodríguez-Carvajal (Institut Laue-Langevin).

-Convocatoria 2017/2018: Gabriela González (Louisiana State University), Jorge Pullin (Louisiana State University), Jan Van Humbeeck (Catholic University of Leuven), René-Jean Essiambre (Nokia Bell Labs) y Leonardo Civale (Los Alamos National Laboratory).

-Convocatoria 2016/2017: John Cardy (University of California, Berkeley), Luis Ibañez (Universidad Autónoma de Madrid), Lucio Frydman (Weizmann Institute), Manuel Bardies (Toulouse Cancer Research Center), Enrique García Michel (Universidad Autónoma de Madrid) y Michael Fitzsimmons (Oak Ridge National Laboratory). 

Convocatoria 2014/2015: Ignacio Cirac (Max Planck Institute of Quantum Optics), Armin Gölzhäuser (Bielefeld University) y Francesco Vissani (Laboratori Nazionali del Gran Sasso)

Convocatoria 2013/2014: Robert C. Myers (Perimeter Institute) y Daniel Khomskii (University of Cologne).

Más información sobre este programa, en este link.

 

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Nota de Prensa IB enviada a medios el 31/05/2024*:

Científicos de Argentina y Alemania fabricaron un material que sigue patrones de periodicidad temporal: “cristales de tiempo”. El avance podría influir en la tecnología de transmisión ultrarrápida de información.

Fecha de publicación: 31/05/2024

En una serie de experimentos, lograron crear en un material sólido un estado dinámico novedoso a nivel mundial. Lo denominan “cristal de tiempo”, por la periodicidad de sus oscilaciones en ausencia de una perturbación externa dependiente del tiempo. Utilizaron un láser, una mesa óptica y una única “nanocavidad”, que funciona como una “trampa” de espejos diminutos, para acoplar luz, electrones y sonido. El reporte acaba de ser publicado en la prestigiosa revista internacional Science.

El equipo, en el que participan egresados y docentes del Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO), investigadores de CNEA, CONICET e INN,  destacó que las frecuencias medidas en los experimentos son del rango del ultrasonido, de 20 GHz. Este avance podría ayudar a traducir señales ópticas y de microondas para desarrollar un procesamiento ultrarrápido de información e incluso impactar en el desarrollo de la computación cuántica, según afirman los autores del paper.

El grupo informó que mediante el control de la potencia de un láser externo descubrió que el sistema, formado a partir de la interacción entre luz, electrones y sonido, genera su propia dinámica oscilatoria donde todo el sistema oscila al unísono, como el “tic tac” de un reloj, con una frecuencia determinada por la frecuencia de las vibraciones mecánicas.

En otras palabras, con un láser externo que impacta en una única nanocavidad, primero generaron un “condensado de polaritones”, producto de la interacción entre la luz (fotones) con los electrones. Luego, ese condensado genera vibraciones mecánicas (fonones) de la nanocavidad, las cuales retroalimentan el sistema y fijan la frecuencia de oscilación. Así los físicos lograron crear lo que en la literatura científica contemporánea se denomina “cristales continuos de tiempo”.

Tiempo y patrones

El concepto de “cristal de tiempo” original fue propuesto en 2012 por el Premio Nobel en Física Frank Wilczek, en una analogía con los cristales ordinarios, que siguen patrones en su organización espacial. Wilczek propuso que la materia sólida podía también ser periódica en el tiempo en su estado más estable. Esto es, que el material podría tener oscilaciones con un dado patrón en el tiempo, sin necesidad de perturbaciones externas. Sin embargo diversos trabajos en el mundo demostraron que ese concepto –en su planteo original- era incorrecto.

“Como varias veces pasa en ciencia, la propuesta de Wilczek, aunque equivocada, generó preguntas y sirvió de semilla para la aparición de distintas propuestas alternativas como ‘los cristales de tiempo’ que investigamos en este trabajo, sistemas interactuantes que presentan una respuesta periódica inducida por la perturbación de un láser externo continuo”, explicó Gonzalo Usaj, uno de los autores del artículo de Science. Usaj es docente del Instituto Balseiro, dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO), e investigador del CONICET en el Centro Atómico Bariloche (CNEA).

En los experimentos realizados en Bariloche, los científicos observaron tres fases de cristales de tiempo con comportamientos periódicos y distintas frecuencias en respuesta al aumento de la potencia del láser externo. Primero observaron cristales “continuos” cuando el láser tiene una potencia relativamente baja y donde el condensado empieza a oscilar a una frecuencia determinada por el propio condensado.

Luego observaron una fase de cristales “estables” cuando se usa una potencia de láser mayor y el condensado fija su frecuencia con la de las vibraciones mecánicas de la nanocavidad, también de forma periódica como un reloj. Y finalmente, al aumentar más la potencia del láser, midieron una fase de cristales “discretos”, cuando el sistema oscila a la mitad de la frecuencia previa, correspondiente al ultrasonido (20 Gigahertz).

Ante la consulta de cómo se dieron cuenta de lo que observaban en los experimentos, Ignacio Carraro-Haddad, primer autor del paper recién publicado y Doctorando en Física del Instituto Balseiro, dijo: “La observación fue inicialmente experimental. Ya sabíamos que los polaritones y los fonones interactúan fuertemente pero había huecos en las observaciones”. Y agregó: “Diría que el hallazgo más grande fue entender que los experimentos estaban demostrando que el sistema estaba oscilando por su cuenta”.

Miradas de colegas

“El experimento realizado es una demostración prodigiosa del acoplamiento entre tres tipos de partículas en un material cristalino: fotones, electrones y excitaciones de densidad. En este experimento, los tres tipos de partículas se coordinan espontáneamente para producir emisión de luz que oscila en el tiempo con un periodo preciso”, dijo el físico Alberto Amo, investigador en CNRS - Universidad de Lille, Francia.

Por su parte, la física Cecilia Cormick, profesora de la Universidad Nacional de Córdoba e investigadora de CONICET, que al igual que Amo no participó en esta investigación, comentó: “Es impresionante que se pueda llevar adelante experimentos tan sofisticados como éstos en Argentina, y también es notable el modelado teórico. Es una línea que implica muchos años de exploración de una plataforma cuántica novedosa, y un trabajo de descifrado de sus propiedades que es además el primer paso para aprender a controlar esta plataforma”.

“Es una alegría ver el trabajo del grupo de Bariloche plasmado en un artículo publicado en Science. El grupo llevó la complejidad más allá de la frontera previamente explorada. Mediante un flujo de radiación láser intensa, lograron que estas partículas tengan propiedades novedosas. En particular, se autogenera una estructura periódica en el tiempo que no coincide con la frecuencia sino que duplica su período (…) Se crea así un estado que oscila en el tiempo con período propio, un cristal en el tiempo”, comentó por su parte Horacio M. Pastawski, Académico de Número de la Academia Nacional de Ciencias, e investigador en la Universidad Nacional de Córdoba e Instituto de Física Enrique Gaviola.

Un detalle a destacar es que casi la totalidad del trabajo experimental fue realizado en Bariloche, por docentes e investigadores del Instituto Balseiro y del Centro Atómico Bariloche, la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN). El crecimiento del material semiconductor de las nanocavidades y algunas mediciones específicas fueron realizados en el Paul-Drude-Institut, de Alemania.

Por Laura García Oviedo / Comunicación y Prensa del Instituto Balseiro

 

Enlace al paper: 

Solid-state continuous time crystal in a polariton condensate with a built-in mechanical clock / Science / https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn7087

 

 

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EQUIPO. Parte del grupo de Fotónica y Optoelectrónica- CAB. Crédito: Ramiro Sáenz Valenzuela (Prensa IB)

 

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EQUIPO. Una foto artística en el Laboratorio de Fotónica y Optomecánica- CAB. Crédito: Ramiro Sáenz Valenzuela (Prensa IB)

 

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Nota: Laura García Oviedo

Área de Comunicación Institucional y Prensa (ACIyP- IB)

Crédito imágenes: 1-Ilustración: Crédito A. Kuznetsov (PDI) 

Foto grupal: Ramiro Sáenz Valenzuela 

Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 31/05/2024

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Científicos de Argentina y Alemania fabricaron un material que sigue patrones de periodicidad temporal, y que denominan “cristales de tiempo”. Lograron controlar distintas fases dinámicas de este material en el que se acoplan luz, electrones y sonido al ritmo de un reloj interno. El avance podría influir en la tecnología de transmisión ultrarrápida de información.

Fecha de publicación: 31/05/2024

Utilizaron un láser, una mesa óptica y una única “nanocavidad” que funciona como una “trampa” de espejos diminutos para acoplar luz, electrones y sonido. Así, físicos experimentales y teóricos de Argentina y Alemania lograron controlar distintas fases de un estado sólido de la materia novedoso a nivel mundial al que denominan “cristales de tiempo”, por la periodicidad de sus oscilaciones. El reporte acaba de ser publicado en la prestigiosa revista internacional Science. 

¿Qué utilidades o usos podría tener el control de este fenómeno? El equipo, en el que participan egresados y docentes del Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO), investigadores de CNEA, CONICET e INN, destacó que las frecuencias medidas en los experimentos son del rango del ultrasonido, de 20 GHz. Este avance podría ayudar a traducir señales ópticas y de microondas para desarrollar un procesamiento ultrarrápido de información, según afirman los autores del paper. Incluso, algunos aspectos que se están comprendiendo con este trabajo podrían influir en el mundo de la computación cuántica.

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LENTE. El equipo de trabajo en el Laboratorio de Fotónica y Optomecánica- CAB. Crédito: Ramiro Sáenz Valenzuela (Prensa IB)

El equipo ya había reportado, en un artículo científico de 2023, la manipulación de “condensados de polaritones” en un sistema experimental de redes de nanocavidades (o “trampas”, con la forma de una “huevera” a escalas diminutas) y un láser externo. Allí habían medido que los condensados, que son un fluido de luz (fotones) y electrones (excitones) descubierto en 2006, se acoplaban induciendo vibraciones mecánicas (fonones) de las nanocavidades hechas de material semiconductor.  

Ahora, en el artículo de Science recién publicado, el grupo informó los resultados de los experimentos realizados en una única nanocavidad. Mediante el control de la potencia de un láser externo, cuya amplitud es constante en el tiempo, descubrieron que el condensado de polaritones genera su propia dinámica auto-inducida, la cual luego se fija con la frecuencia de vibraciones mecánicas de la misma. Al aumentar aún más la potencia, oscila a la mitad de la frecuencia de las vibraciones mecánicas. “Excitones y polaritones acoplados en un sólido cuántico forman un cristal de tiempo que oscila al ritmo de las vibraciones de los fonones”, escribieron en Science.

En otras palabras, con el láser externo y enfocándose en una única nanocavidad, los físicos lograron marcar el ritmo al “tic tac” del condensado (ver columna “Experimentos al ritmo de…”). En la literatura científica contemporánea, esas fases de sistemas de muchas partículas son denominadas  “cristales continuos de tiempo” por la salvedad de tener un estímulo externo independiente del tiempo: el láser manipulado por los científicos. 

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EQUIPO. Parte del grupo de investigadores en el Centro Atómico Bariloche. Crédito: Ramiro Sáenz Valenzuela (Prensa IB)

Átomos y patrones

Ocurre que el concepto de “cristal de tiempo” original fue propuesto en 2012 por el Premio Nobel en Física Frank Wilczek, en una analogía con los cristales ordinarios, que se pueden organizar de forma periódica en el espacio. Wilczek propuso que la materia sólida podía también ser periódica en el tiempo en su estado más estable. Esto es, que el material podría tener oscilaciones con un dado patrón en el tiempo, sin necesidad de perturbaciones externas. 

Sin embargo diversos trabajos en el mundo demostraron que ese concepto –en su planteo original- era incorrecto. “Como varias veces pasa en ciencia, esta propuesta, aunque equivocada, generó preguntas y sirvió de semilla para la aparición de distintas propuestas alternativas como ‘los cristales de tiempo’ que investigamos en este trabajo, sistemas interactuantes disipativos que presentan una respuesta periódica inducida por la perturbación de un láser externo continuo”, explicó Usaj, uno de los autores del artículo de Science.

 

INVESTIGADOR. Gonzalo Usaj, docente del Instituto Balseiro, uno de los autores del artículo de Science (Prensa IB)

“La materia en estado sólido en la naturaleza se encuentra muchas veces con forma de cristal: el estado más estable, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, corresponde a una estructura cristalina, es decir, un arreglo periódico de átomos en el espacio”, explicó Gonzalo Usaj, que es docente del Instituto Balseiro, dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO), e investigador del CONICET en el Centro Atómico Bariloche (CNEA).

“La red cristalina o cristal espacial tiene la particularidad de que una vez conocida la posición de un átomo uno puede saber la de todo el resto. Todas las posiciones son equivalentes a priori, pero una dada condición inicial aleatoria favorece ligeramente una y el sistema la adopta. A esto se le denomina una ruptura espontánea de la simetría de traslación, y se da como un fenómeno colectivo que emerge de la propia complejidad de la interacción de muchas partículas”, comentó Usaj sobre los cristales espaciales. 

La sal, el azúcar, o la mayoría de los metales que están presentes en la vida cotidiana son algunos ejemplos de cristales espaciales. Ahora bien, ¿cómo hallaron esta especie de cristales análogos por su periodicidad en el tiempo?

Experimentos y fases

En los experimentos realizados en Bariloche, los científicos observaron tres fases de cristales de tiempo con comportamientos periódicos y distintas frecuencias en respuesta al aumento de la potencia del láser externo. Primero observaron cristales “continuos” cuando el láser tiene una potencia relativamente baja y donde el condensado empieza a oscilar a una frecuencia determinada por el propio condensado. Luego sigue una fase  “estable” cuando se usa una potencia de láser mayor y el condensado fija su frecuencia con la de las vibraciones mecánicas de la nanocavidad, también de forma periódica como un reloj.  Y finalmente,  “discretos”, cuando el condensado oscila a una frecuencia más baja, la mitad de la frecuencia previa correspondiente al ultrasonido (20 Gigahertz). 

Ante la consulta de cómo se dieron cuenta de lo que observaban en los experimentos, Ignacio Carraro-Haddad, primer autor del paper recién publicado y Doctorando en Física del Instituto Balseiro, dijo: “La observación fue inicialmente experimental. Ya sabíamos que los polaritones y los fonones interactúan fuertemente pero había huecos en las observaciones”. Y agregó: “Diría que el hallazgo más grande fue entender que los experimentos estaban demostrando que el sistema estaba oscilando por su cuenta”.

El joven físico también comentó que en el Laboratorio de Fotónica y Optomecánica del Centro Atómico Bariloche, donde realizaron los experimentos, se diferencian de otros grupos del mismo campo en el mundo por la experiencia de más de 20 años en el diseño de las nanocavidades. “El cristal de tiempo que logramos formar presenta puntos novedosos que no se han visto en otras plataformas, gracias a esta danza polaritón-fonón”, destacó Carraro-Haddad.

AUTORES. Ignacio Carraro-Haddad, Dimitri Chafatinos, Alexander Kuznetsov, Ignacio Papuccio-Fernández, parte del equipo de Trabajo (Prensa IB)

 

 

“Algunos de estos puntos originales son: la capacidad de fabricarlos en una plataforma semi-conductora, las altas frecuencias de las oscilaciones, la robustez en frecuencia debido al reloj mecánico interno y el acoplamiento con las vibraciones mecánicas de la cavidad”, agregó. Además Carraro-Haddad destacó que los cristales de tiempo que fabricaron en su plataforma “presentan estados fotónicos que oscilan de manera estable y periódica en el tiempo”. 

¿Qué implica que el sistema estudiado alcance el ultrasonido de 20GHz? Un hercio (Hz) representa una repetición por segundo de un fenómeno dado, mientras que un gigahercio (GHz) es igual a mil millones de hercios. Por ejemplo, en los celulares 5G, la transmisión de información se realiza con microondas (ondas electromagnéticas), pero el procesamiento de esa información se convierte en ultrasonido dentro del celular, alcanzando los 20 GHz. Este avance podría ayudar a “traducir” los distintos tipos de señales, con un impacto potencial en la velocidad y la capacidad de las telecomunicaciones.

Miradas externas

“El experimento realizado es una demostración prodigiosa del acoplamiento entre tres tipos de partículas en un material cristalino: fotones, electrones y excitaciones de densidad. En este experimento, los tres tipos de partículas se coordinan espontáneamente para producir emisión de luz que oscila en el tiempo con un periodo preciso”, dijo desde Francia el físico Alberto Amo, investigador en CNRS - Universidad de Lille.

“Podemos asemejarlo a un baile rítmico perfectamente coordinado entre un gran número de bailarines (los miles de partículas que intervienen en el experimento) y todo ello sin necesidad de encender la música, que impondría el ritmo desde el exterior. El secreto para ello está en el acople entre los tres tipos de partículas, posible aquí gracias a un diseño minucioso del material utilizado”, agregó Amo, que no participó en la investigación y que trabaja en el Laboratorio de Dinámica de Sistemas Complejos sobre efectos topológicos en sistemas fotónicos".

Por su parte, la física Cecilia Cormick, profesora de la Universidad Nacional de Córdoba e investigadora de CONICET, y que tampoco participó en esta investigación, comentó: “Me parece un trabajo fascinante. El foco es una situación en que la simetría de traslación temporal se rompe en forma espontánea. Lo que esto quiere decir es que tenemos un sistema gobernado por ecuaciones que no dependen del tiempo, y sin embargo en la evolución aparece una dependencia con el tiempo que no está atada a ningún ritmo marcado ‘desde afuera’”.

“Se trata de un comportamiento muy rico como resultado de la combinación de dinámica no lineal con pérdida y bombeo de energía, mezclando ingredientes muy diversos, a saber, fotones y excitaciones electrónicas y vibracionales del material. Es impresionante que se pueda llevar adelante experimentos tan sofisticados como éstos en Argentina, y también es notable el modelado teórico. Es una línea que implica muchos años de exploración de una plataforma cuántica novedosa, y un trabajo de descifrado de sus propiedades que es además el primer paso para aprender a controlar esta plataforma”, agregó Cormick, que trabaja en física teórica de óptica cuántica, control cuántico e información cuántica.

Horacio M. Pastawski, Académico de Número de la Academia Nacional de Ciencias e investigador en la Universidad Nacional de Córdoba e Instituto de Física Enrique Gaviola, también comentó sobre este avance: “Es una alegría ver el trabajo del grupo de Bariloche plasmado en un artículo publicado en Science, revista estandarte de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia. El grupo liderado por Alex Fainstein tiene gran experiencia en estudiar el acoplamiento entre excitaciones electrón-hueco (excitones) con vibraciones de un cristal”, comentó por su parte.

CRISTAL DE TIEMPO. Oscila en el tiempo con período propio (Prensa IB)

 

“El grupo llevó la complejidad más allá de la frontera previamente explorada. Mediante un flujo de radiación láser intensa, logran que estas partículas tengan propiedades novedosas. En particular, se autogenera una estructura periódica en el tiempo que no coincide con la frecuencia sino que duplica su período (…) Se crea así un estado que oscila en el tiempo con período propio, un cristal en el tiempo”, agregó Pastawski (ver columna más abajo: “Cristales en el tiempo”).

Un detalle a destacar es que casi la totalidad del trabajo experimental fue realizado en Bariloche, por docentes e investigadores del Instituto Balseiro y del Centro Atómico Bariloche, la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN). El crecimiento del material semiconductor de las nanocavidades y algunas mediciones específicas fueron realizados en el Paul-Drude-Institut, de Alemania.

El grupo está integrado por Ignacio Carraro-Haddad, Dimitri Chafatinos,  Alexander Kuznetsov, Ignacio Papuccio-Fernández, Andrés Reynoso, Axel Bruchhausen, Klaus Biermann,  Paulo Santos, Gonzalo Usaj y Alejandro Fainstein. 

Con respecto a los próximos pasos de la investigación, los físicos comentaron que buscarán explorar la dinámica de los cristales de tiempo, y todo el universo de condensados de polaritones, fotones, excitones y fonones, en redes de nanocavidades “comunicadas” entre sí. Aún hay muchas preguntas a resolver.

Por Laura García Oviedo / Comunicación y Prensa del Instituto Balseiro

 *Importante para medios de comunicación o canales de comunicación institucionalesPueden reproducir esta nota en forma total o parcial, por favor, mencionando la fuente y la firma. Enviamos a medios una versiòn más corta que se puede leer en este link

 

Material adicional

Columna 1

Experimentos al ritmo de una “hamaca” con luz, electrones y sonido

Por Alex Fainstein*

El experimento es así: envías un haz de luz continuo (láser) sobre el dispositivo. Continuo quiere decir que es un flujo constante de fotones, siempre la misma cantidad, uniforme. Y la luz que sale emitida del material (eso medimos) en lugar de ser continua es pulsada. Es decir, el número de fotones emitidos oscila en el tiempo. 

¿Cómo lo sabemos? Primero nos dimos cuenta, porque la luz que es continua es monocromática, es decir que tiene un único color. En cambio, si oscila en el tiempo de manera periódica tiene en principio dos o más colores. Tenemos un sistema que resuelve los colores con súper-alta resolución, algo que otros grupos en el mundo no usan, y eso nos permitió tener la primera evidencia (de alguna manera, serendipia).  

Luego armamos otro experimento que usa el fenómeno de interferencia de la luz emitida, y eso nos permitió tener una evidencia directa de que el número de fotones emitidos está oscilando en el tiempo. 

¿Dónde aparecen los fonones, el sonido?: Es que para una cierta potencia del láser incidente, encontramos que la frecuencia de estos “pulsos” de fotones se “clava” (se fija) en unos 20GHz, que es una frecuencia que, por otros estudios realizados, sabemos que tienen las vibraciones mecánicas de ese sistema. 

El modelado teórico del fenómeno (liderado por Gonzalo Usaj) nos permitió describir lo que ocurre: a baja potencia del láser el sistema de luz y electrones oscila solo (el cristal de tiempo). Cuando aumentamos la potencia del láser su frecuencia de oscilación llega a ser igual a la de las vibraciones mecánicas. En esa instancia el modelo muestra que las auto-oscilaciones de la luz y los electrones fuerzan las vibraciones mecánicas, las inducen. Notablemente, una vez “despertadas” estas oscilaciones mecánicas actúan a su vez sobre la luz y los electrones fijando la frecuencia de la oscilación como si fueran un metrónomo, un reloj. 

Esto es de alguna manera (pictóricamente) como tu hijo en una hamaca (la hamaca con él sentado serían las vibraciones mecánicas del sistema): para moverla, tenés que empujarla con un ritmo preciso, que es el ritmo de la hamaca. Ese empuje (lo que hacés vos) es equivalente a lo que hace el sistema auto-oscilante de luz y electrones que oscila: “empujan” las oscilaciones mecánicas del sistema. Pero fijate que de alguna manera la hamaca te condiciona a vos: si alguien te mira de lejos, verá que, en definitiva, terminás vos moviéndote al ritmo de la hamaca y todos se mueven con el mismo ritmo, vos, la hamaca, tu hijo. Algo así le pasa a nuestro sistema, luz, electrones, y sonido (que son ondas mecánicas) terminan oscilando todos al mismo ritmo...

*Alejandro (Alex) Fainstein es egresado y docente del Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO) y es uno de los autores del paper publicado en Science. Creó el Laboratorio de Fotónica y Optomecánica del Centro Atómico Bariloche. Investigador de CNEA y CONICET e INN.

Columna 2

Cristales en el Tiempo: Cuando la física nos acerca a la simple complejidad de la vida

Por Horacio M. Pastawski*

Es una alegría ver el trabajo del grupo de Bariloche plasmado en un artículo publicado en Science, revista estandarte de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.

El grupo liderado por Alex Fainstein tiene gran experiencia en estudiar el acoplamiento entre excitaciones electrón-hueco (excitones) con vibraciones de un cristal.

En el límite cuántico estas constituyen una cuasi-partícula denominada polariton. Es un objeto microscópico que a pesar de tener un origen complejo tiene propiedades muy simples como impulso, localización y energía que lo hace parecido a una pelota de fútbol microscópica. Pero con propiedades cuánticas, es decir inherentemente ondulatorias. 

Esta vez, llevaron la complejidad más allá de la frontera previamente explorada. Mediante un flujo de radiación láser intensa, logran que estas partículas tengan propiedades novedosas. En particular, se autogenera una estructura periódica en el tiempo que no coincide con la frecuencia sino que duplica su período. Esto es posible gracias a la complejidad de las interacción y al flujo continuo de energía inyectado en el sistema.

Esto les exigió controlar detalladamente los mecanismos experimentales microscópicos gobiernan las interacciones entre la luz, las cargas electrónicas y los iones moleculares, en conjunto con la resolución autoconsistente de notable complejidad matemática. Así como un cristal mineral es un arreglo de átomos en el espacio organizado como las naranjas en una caja, ahora ciertos eventos aparecen en una secuencia temporal periódica que no coincide con la perturbación externa.

Se crea así un estado que oscila en el tiempo con período propio, un cristal en el tiempo. Aparece aquí la necesidad de describir el flujo de energía entrando y escapando del material observado. Esto nos coloca en otra novedosa área de estudio, la de los sistemas abiertos. Hasta ahora, los físicos procuraban estudiar átomos, moléculas y cristales, como entes ideales, que estén lo más aislados posible de los efectos ambientales.

Este grupo, sin embargo, procuró aprovechar al máximo el intercambio con el medio externo, en realidad, esta es la estrategia aprovechada por la Naturaleza, para hacer la vida sustentable. Esta investigación nos acerca un poco más a ese flujo vital que nos sustenta.

No debe usarse la mala traducción “cristales de tiempo”, sino la establecida por Investigación y Ciencia cuando publicó el artículo de divulgación escrito por el premio Nobel Frank Wilzcek (https://dialnet.unirioja.es/ejemplar/552034 / o ver también SciAm_201911- XtalTiempo.pdf )

Si bien este trabajo es realizado con colaboradores europeos, es claro que constituye el destilado de un esfuerzo continuado realizado por el grupo liderado por Fainstein, y que se encuentra bien documentado en las referencias. El Dr. Alex Fainstein ha sido designado este año miembro correspondiente de la Academia Nacional de Ciencias.

 *Horacio M. Pastawski, Académico de Número de la Academia Nacional de Ciencias, Universidad Nacional de Córdoba e Instituto de Física Enrique Gaviola.

 

Enlace al paper: Solid-state continuous time crystal in a polariton condensate with a built-in mechanical clock / Science / https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn7087

Enlace a una Web Story en cuenta de Instagram del IB, realizada por Agostina Valentino del ACIyP-IB: https://www.instagram.com/stories/institutobalseiro/3380263073581948180/?igsh=YjM1ZXF2cTh3bzNy

 

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Nota: Laura García Oviedo

Área de Comunicación Institucional y Prensa (ACIyP- IB)

Crédito fotos: 1 y 6: Ilustraciones A. Kuznetsov (PDI) / 2 y 3: Ramiro Sáenz Valenzuela / 4 y 5: Gentileza 

Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 31/05/2024

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Un equipo de profesionales de física e ingeniería del Instituto Balseiro presentó experimentos y dialogó con quienes se acercaron al stand, entre el 1 y el 6 de mayo en Zona Explora, en la edición nro. 48 de la Feria Internacional del Libro de Buenos Aires. También se presentó la oferta académica del Instituto Balseiro y se dictó un taller para docentes escolares sobre transición energética.

Fecha de publicación: 10/05/2024

La Feria del Libro siempre es una invitación a conocer más sobre los fenómenos que ocurren en la naturaleza y su relación con la ciencia y la tecnología. Así, en el stand de Zona Explora, ubicado en el Pabellón Amarillo de la feria, desde el miércoles 1 hasta el lunes 6 de mayo, entre las 14 y las 17.30 hs, un equipo de profesionales del Instituto Balseiro se presentó para realizar experimentos sobre los fenómenos de la luz, electromagnetismo, radiaciones en la vida cotidiana y transformaciones de la energía. A partir del sábado 4 se sumaron profesionales del Instituto Sabato y Dan Beninson que comentaron cómo se estudian los materiales y las aplicaciones de las radiaciones en medicina.

En el mismo espacio, el 1 de mayo a las 19 hs el físico Diego Mazzitelli ofreció una charla titulada “¿Cuál es la utilidad de la investigación en física básica?”. Mientras que la ingeniera Lourdes Torres presentó la segunda edición de su libro “Las radiaciones en la vida cotidiana” el sábado 4 de mayo también a las 19 hs. Además, el equipo de profesionales respondió preguntas y brindó información a quienes se interesaron por las carreras de física y de ingeniería nuclear, mecánica y telecomunicaciones que se dictan en el Instituto Balseiro.

Sumado a estas actividades para todo público, el martes 7 se realizó el Taller "Conceptos y prácticas para llevar al aula la producción de hidrógeno verde" en la edición nro. 21 del Foro Internacional de Enseñanza de Ciencias y Tecnologías, dirigido a docentes escolares. Estuvio a cargo de los físicos Andrés Biasetti y Pierre Arneodo Larrochette del Instituto Balseiro.

Así, durante una semana se pudo dialogar con personal de investigación, docencia y de comunicación de ciencia y tecnología del Instituto Balseiro, dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO). También, se sumaron representantes del Instituto Dan Beninson y del Instituto Sabato (CNEA-UNSAM), con más propuestas y talleres sobre ciencia. Además, Germán Guido Lavalle y Luis Rovere, presidente y vicepresidente de CNEA, visitaron el stand del Balseiro en la Feria del Libro de Bueno Aires. 


Además de los experimentos y las charlas en Zona Explora, el Balseiro participó en el 21° Foro Internacional de la Enseñanza de Ciencias y Tecnologías.

En esta edición los doctores en física Andrés Biasetti y Pierre Arneodo Larochette del Instituto Balseiro presentaron un taller titulado “Conceptos y prácticas para llevar al aula la producción de hidrógeno verde” especialmente orientado a docentes de educación secundaria o técnica. Esa actividad tuvo lugar el Martes 7 de 11 a 13.30 hs.

"En la búsqueda de la transición energética hacia la eliminación de Gases de Efecto Invernadero, el hidrógeno, producido a través de fuentes renovables, se posiciona en un lugar ventajoso. La generación limpia y eficiente del, así llamado, Hidrógeno Verde, es un desafío en términos tecnológicos y económicos. En este taller teórico práctico se brindaron nuevos conocimientos sobre este eslabón de la cadena de valor. Se integraron conceptos fisicoquímicos en relación al principio de funcionamiento y eficiencia de un electrolizador alcalino para producir hidrógeno, que incluyó la descripción detallada de sus componentes y el ensamblado de los mismos", así lo informaron desde la Secretaría de Extensión y Cultura Científica del Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO).

 

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Por  Área de Comunicación Institucional y Prensa / Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO)

Crédito foto: Secretaría de Extensión y Cultura Científica del Instituto Balseiro

Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 2/04/2024

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Con amplia experiencia en investigación, docencia y gerencia de grandes proyectos, dos Ingenieros Nucleares del Instituto Balseiro asumieron los cargos de presidente y vicepresidente de la CNEA.

Fecha de publicación: 15/05/2024

Germán Guido Lavalle ingresó a la carrera de Ingeniería Nuclear del Instituto Balseiro en 1984. Luis Rovere se había recibido un año antes de la misma carrera y el mismo Instituto. Desde mayo de 2024, los dos Ingenieros Nucleares son el presidente y el vicepresidente respectivamente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Durante los últimos 40 años, desplegaron una amplia trayectoria en tareas de docencia, investigación e innovación. Además, estuvieron al frente de instituciones y/o grandes proyectos tecnológicos.

Durante su reciente paso por su alma mater, el Instituto Balseiro, que es a su vez una institución pública que depende de la CNEA y la Universidad Nacional de Cuyo, dieron una charla al personal del Centro Atómico Bariloche y del Balseiro. Asimismo, brindaron una entrevista al Área de Comunicación Institucional y Prensa de este Instituto, que se puede ver en su canal principal de YouTube (bit.ly/youtubebalseiro).

Ante la consulta de qué significa estar al frente de la CNEA siendo egresados del Balseiro, el presidente de dicha institución, el Doctor en Ingeniería Nuclear Germán Guido Lavalle respondió: “Es un orgullo enorme presidir la Comisión Energía Atómica, siendo ingeniero nuclear. Es el lugar necesario, conveniente, para hacer buenas cosas”.

“Estar en este lugar en este momento es un honor y una responsabilidad muy grande. Entendemos que hay una oportunidad enorme de hacer cosas por la relevancia que la energía nuclear y sus aplicaciones tienen, y por las capacidades enormes, particularmente de recursos humanos, que tiene la Comisión de Energía Atómica”, agregó Guido Lavalle, que en otros hitos en su carrera fue rector del Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA), de la Universidad de la Empresa Argentina (UADE) y que fundó su propia empresa de tecnología.

El vicepresidente de la CNEA, el Ingeniero Nuclear Luis Rovere, coincidió: “Es efectivamente un honor y una tremenda responsabilidad”. Además comentó que la CNEA dispone de una enorme cantidad de recursos, laboratorios e ideas que surgen todo el tiempo. “Es realmente un desafío tremendo poder potenciar y articular todas esas posibilidades que tienen un impacto en el país. La esperanza es poder contribuir a coordinar algunas cosas y hacer crecer algunos sectores. Me parece que va a tener un impacto muy positivo para el país”, dijo el ingeniero, que fue gerente hasta hace poco de la Fundación Intecnus y que fue también gerente del Centro Atómico Bariloche.

Otra pregunta que respondieron ambas autoridades fue qué enseñanza principal del Balseiro aplicaron en sus trayectorias profesionales. “El Balseiro me enseñó a pensar”, respondió Guido Lavalle y contó que después de doctorarse en esta institución en 1992, trabajó en el campo de la simulación con modelos computacionales, en el análisis de seguridad de la Central Nuclear Atucha.

“Modelar es entender las relaciones causales entre distintas variables, entre distintos parámetros. Los ingenieros tratamos de poner esas relaciones en una ecuación para explicar, por qué, por ejemplo, la Tierra atrae un objeto o por qué funciona un reactor nuclear. Entonces a mí el instituto me enseñó a hacer eso, a construir modelos, buscar esas relaciones causales entre las cosas y en este caso llevarlo a una aplicación concreta que es cómo reacciona un reactor nuclear”, contó Guido Lavalle.

Para Rovere, la enseñanza principal que le dejó el Balseiro fue el aspecto experimental. “Para mí es haber estado expuesto durante la carrera a diferentes temas y a la fantástica opción de tener laboratorios disponibles. En esa época inclusive estaban abiertos los laboratorios 24 horas. Estabas haciendo un informe un sábado a la noche y resulta que había un punto en una curva que no daba exactamente. Volvías al laboratorio a medir o ibas a la biblioteca, sacabas el libro, dejabas la tarjetita en el buzón. Era una cosa única que realmente dio un contexto de aprendizaje fantástico”, dijo.

“Si uno pudiera resumir en una sola variable, en un solo producto, el más significativo, diría que sería el perderle miedo a hacer cosas nuevas (…) Aprender a interactuar con otras personas, con el equipo, con el afuera. Es esa valentía o ese coraje de no arrugar frente a desafíos”, sintetizó Rovere, quien a inicios de su carrera profesional también trabajó en modelado de reactores, en su caso en los Estados Unidos.

En la entrevista completa, que se puede ver en el canal principal de YouTube del Instituto Balseiro, también cuentan detalles sobre sus trayectorias profesionales. Ambos han desarrollado extensas carreras dando clases y también administrando proyectos de distintos sectores, incluyendo la salud como en el caso de Rovere o la Inteligencia Artificial en el caso de Guido Lavalle.

En el video, ambos opinan, con la perspectiva de haberse egresado hace cuatro décadas y ahora dirigir la CNEA, sobre qué significa el Balseiro para el país, cuáles son los desafíos centrales en la nueva etapa de gestión de la CNEA y qué consejo les darían a estudiantes que se están formando en carreras afines. Para mirar la entrevista completa, publicada en la serie “Visitas IB”, se puede ingresar a este link: https://www.youtube.com/watch?v=APZUza6bP-Y 


 

Fe de erratas 16/05/2024: Se corrigió el año de ingreso y egreso en el primer párrafo. 

 

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Por  Área de Comunicación Institucional y Prensa (ACIyP)  / Instituto Balseiro (IB / CNEA-UNCUYO)

Crédito foto: Ramiro Sáenz Valenzuela - Prensa Instituto Balseiro

Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 15/05/2024

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