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Context. Wolf–Rayet (WR) stars are massive evolved stars that exhibit particularly fast and dense stellar winds. Although they constitute a very short phase near the end of a massive star’s life, they play a crucial role in the evolution of massive stars and have a substantial impact on their surrounding environment. Aims. We present the most comprehensive and deepest X-ray study to date of the properties of the richest Wolf–Rayet population observed in a single stellar cluster, Westerlund 1 (Wd1). By examining the X-ray signatures of WR stars, we aim to shed light on the hottest plasma in their stellar winds and gain insights into whether they exist as single stars or within binary systems. Methods. This work is based on 36 Chandra observations obtained from the “Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey” (EWOCS) project, plus 8 archival Chandra observations. The overall exposure depth Ms) and baseline of the EWOCS observations extending over more than one year enable us to perform a detailed photometric, colour, and spectral analysis, as well as to search for short- and long-term periodicity. Results. In X-rays, we detect 20 out of the 24 known Wolf–Rayet stars in Wd1 down to an observed luminosity of ~7 × 1029 erg s−1 (assuming a distance of 4.23 kpc to Wd1), with 8 WR stars being detected in X-rays for the first time. Nine stars show clear evidence of variability over the year-long baseline, with clear signs of periodicity. The X-ray colours and spectral analysis reveal that the vast majority of the WR stars are hard X-ray sources (kT≥2.0 keV). The Fe XXV emission line at ~6.7 keV, which commonly originates from the wind–wind collision zone in binary systems, is detected for the first time in the spectra of 17 WR stars in Wd1. In addition the ~6.4 keV fluorescent line is observed in the spectra of three stars, which are among the very few massive stars exhibiting this line, indicating that dense cold material coexists with the hot gas in these systems. Ov

We have determined the depth-dose curve, penetration range, and water equivalent ratio for proton beams of clinical energies in cortical bone by means of a detailed and accurate simulation that combines molecular dynamics and Monte Carlo techniques. The fundamental input quantities (stopping power and energy loss straggling) for the simulation were obtained from a reliable electronic excitation spectrum of the condensed-phase target, which takes into account the organic and mineral phases that form it. Our simulations with these inputs, which are in excellent agreement with the scarce data available for a cortical bone target, deviate from simulations performed using other stopping quantities, such as those provided by the International Commission on Radiation Units and Measurements in its widely used Report No. 49 [M. J. Berger et al., Stopping powers and ranges for protons and alpha particles, International Commission on Radiation Units and Measurements, Bethesda, Maryland, 1993]. The results of this paper emphasize the importance of an accurate determination of the stopping quantities of cortical bone to advance towards the millimetric precision for the proton penetration ranges and deposited dose needed in radiotherapy.

In this paper, we investigate the theoretical possibility that a Lagrangian fixed point, when applied to cosmological models, can drive dynamical evolution towards a bouncing universe. We analyze the physics of a Lagrangian fixed point within the context of a gravitational average effective action featuring scale-dependent couplings. To explore this concept, we develop a toy model set in a four-dimensional, spatially flat spacetime, anchored by a Lagrangian fixed point. Solving the cosmological equations of this model analytically, we identify several non-trivial solution branches. These branches are characterized by a modified scale factor and dynamic gravitational couplings, offering new insights into the behavior of cosmological models under these conditions.

Current models of stellar evolution predict that stars more massive than ∼6 M⊙ should have completely depleted all lithium (Li) in their atmospheres by the time when they reach the He core burning phase. Against this, a non-negligible number of red giants with masses ≳6 M⊙ presenting strong Li lines have recently been reported. Motivated by this finding, we have carried out a spectroscopic survey of red supergiants (RSGs) in the Perseus Arm and a selection of young open clusters in the Magellanic Clouds to assess the presence of the Li i 6708Å doublet line. Based on a sample of> 70 objects, close to one third of RSGs in the Perseus Arm display noticeable Li lines, with perhaps a trend towards a lower fraction among more luminous stars. The samples in the Magellanic Clouds are not as large, but hint at a metallicity dependence. Twenty one RSGs in 5 LMC clusters show a very high fraction of Li detection, around 40%. Conversely, 17 RSGs in 5 SMC clusters give only one secure detection. The interpretation of these observational results is not straightforward, but a mechanism for Li production seems most likely. Further characterisation work is ongoing, while theoretical studies into this matter are urgently needed.

The aim of this survey is the homogeneous characterization of a large sample of H ii regions with active star formation in order to detect observational trends supporting the two main models of massive star formation.

Neutron stars are the dense and highly magnetic relics of supernova explosions of massive stars. The quest to constrain the equation of state (EOS) of ultradense matter and thereby probe the behaviour of matter inside neutron stars is one of the core goals of modern physics and astrophysics. A promising method involves investigating the long-term cooling of neutron stars, comparing theoretical predictions with various sources at different ages. However, limited observational data, and uncertainties in source ages and distances, have hindered this approach. Here, by re-analysing XMM-Newton and Chandra data from dozens of thermally emitting isolated neutron stars, we have identified three sources with unexpectedly cold surface temperatures for their young ages. To investigate these anomalies, we conducted magneto-thermal simulations across diverse mass and magnetic fields, considering three different EOSs. We found that the ’minimal’ cooling model failed to explain the observations, regardless of the mass and the magnetic field, as validated by a machine learning classification method. The existence of these young cold neutron stars suggests that any dense matter EOS must be compatible with a fast cooling process at least in certain mass ranges, eliminating a significant portion of current EOS options according to recent meta-modelling analysis.

Mature neutron stars are thought to be sufficiently cold that nuclei in the outer layers freeze, solidifying a crust. Crustal elasticity allows the star to support a set of seismic modes, such as torsional oscillations. These axial-parity modes can couple to the polar sector in a number of ways, for example via rotation or a magnetic field. Even in a static, spherically symmetric star, however, these modes can couple at nonlinear order. In this study, such couplings in the crust are examined for the first time: we derive the axisymmetric perturbation equations for second-order axial eigenfunctions, which are sourced by axial-polar couplings at first order, and solve the resulting equations in the time domain. Through our studies, we find that the second-order spectrum contains additional oscillation modes, not predicted by the linear analysis with either axial or polar perturbations, which can be excited to relatively large amplitudes.

Massive stars are the objects that condition the evolution of the interstellar medium by the amount of energy released during their lives and especially by their death as a supernova explosion. All the data provided by the previous and ongoing missions of ground and space telescopes have saturated us with the amount of information, which is no longer easy to process daily by human routines. To this end, we present the development of a massive star spectroscopic interactive database designed for scientific research.

Helical molecules have been proposed as candidates for producing spin-polarized currents, even at room conditions, due to their chiral asymmetry. However, describing their transport mechanism in single molecular junctions is not straightforward. In this work, we show the synthesis of two novel kinds of dithia[11]helicenes to study their electronic transport in break junctions among a series of three helical molecules: dithia[n]helicenes, with n = 7, 9, and 11 molecular units. Our experimental measurements and clustering-based analysis demonstrate low conductance values that remain similar across different applied voltages and molecules. Additionally, we assess the length dependence of the conductance for each helicene, revealing an exponential decay characteristic of off-resonant transport. This behavior is primarily attributed to the misalignment between the energy levels of the molecule–electrodes system. The length dependence trend described above is supported by ab initio calculations, further confirming an off-resonant transport mechanism.

We investigate the structure and radial oscillations of anisotropic compact stars composed of dark energy, using the vanishing complexity factor formalism within general relativity. This novel approach establishes a direct link between the energy density and anisotropic factor, providing a robust framework for studying these exotic stellar objects. Employing an Extended Chaplygin Gas equation of state, we numerically compute interior solutions for both isotropic and anisotropic stars, revealing distinct differences in their properties. Additionally, we examine the oscillation modes and frequencies of these stars, highlighting the impact of anisotropy on their pulsational behaviour. Our results reveal distinct differences in the stellar properties, such as the metric potentials, pressure, speed of sound, and relativistic adiabatic index, between the two cases. Furthermore, we calculate the large frequency separation for the fundamental and first excited modes, offering insights relevant for future asteroseismology studies. Our findings shed light on the complex interplay of gravity, matter, and anisotropy in compact stars, providing a new perspective on dark energy's role in their structure and dynamics.

During the last years we have carried out different studies in the Cygnus OB2 association based on new spectroscopic data and benefiting from the unprecedented Gaia astrometry. They include membership, chemical and structure studies, that allowed us to discern for the first time ever between two stellar groups separated by several hundred parsecs within the association and find at least two star-forming bursts at ∼3 and ∼5 Myr. Using these studies as a template and combining upcoming spectroscopic WEAVE data and the expected accuracy that Gaia will reach in the Cygnus-X area (DR3 and forthcoming releases), we will be able to perform the deepest multi-dimensional study ever done before in a massive star-forming complex. The results of this project will lead to an important improvement of our knowledge of star formation and evolution of star-forming regions and clusters, including our understanding of the dynamics and kinematics of OB associations and stellar groups.

The Alicante Survey of MAssive Stars in Hii Regions (A-SMASHeR) is aimed at finding the ratio of massive stars that are born in isolation. We present LIRIS/WHT images and EMIR/GTC spectra of the massive stellar content in A-SMASHeR regions. Our preliminary analysis yields ∼20% of regions hosting relatively (or truly) isolated massive stars.

The thermal evolution of isolated neutron stars is a key element in unravelling their internal structure and composition and establishing evolutionary connections among different observational subclasses. Previous studies have predominantly focused on one-dimensional or axisymmetric two-dimensional models. In this study, we present the thermal evolution component of the novel three-dimensional magnetothermal code MATINS (MAgneto-Thermal evolution of Isolated Neutron Star). MATINS employs a finite volume scheme and integrates a realistic background structure, along with state-of-the-art microphysical calculations for the conductivities, neutrino emissivities, heat capacity, and superfluid gap models. This paper outlines the methodology employed to solve the thermal evolution equations in MATINS, along with the microphysical implementation that is essential for the thermal component. We test the accuracy of the code and present simulations with non-evolving magnetic fields of different configurations (all with electrical currents confined to the crust and a magnetic field that does not thread the core), to produce temperature maps of the neutron star surface. Additionally, for a specific magnetic field configuration, we show one fully coupled evolution of magnetic field and temperature. Subsequently, we use a ray-tracing code to link the neutron star surface temperature maps obtained by MATINS with the phase-resolved spectra and pulsed profiles that would be detected by distant observers. This study, together with our previous article focused on the magnetic formalism, presents in detail the most advanced evolutionary code for isolated neutron stars, with the aim of comparison with their timing properties, thermal luminosities and the associated X-ray light curves.

Surface-emitting organic distributed feedback (DFB) lasers are attractive devices for label-free sensing applications. Of particular interest for cost-reduction purposes are devices in which both active material and resonator are based on solution-processable polymeric materials. Here, the capability for label-free refractive index sensing of DFB devices consisting of top-layer resonators (1D relief gratings) of dichromated gelatin layers is reported, deposited on top of active films of polystyrene doped with perylene orange. The devices show successful operation for both transversal electric and transversal magnetic modes, with a larger sensor sensibility for the latter (Sb = 38 nm RIU−1). The overall device operation (emission laser wavelength, laser threshold in addition to the sensitivity) has been optimized through the adjustment of the active film thickness and the grating period. This is possible thanks to the versatility offered by the holographic procedure used to fabricate the resonator, and to the top-layer resonator geometry. Remarkably, the fact that the resonator is based on gelatin (a food-grade biopolymer), offers great potential for the development of wearable and bio-compatible sensing applications.

We present UVIT/Astrosat UV photometry of the RSG population of the Small Cloud galaxy (SMC). As RSGs are extremely faint in the far-UV, these observations directly probe potential companion stars. From a sample of 861 SMC RSGs, we find 88 have detections at far-UV wavelengths: a clear signature of binarity. Stellar parameters are determined for both components, which allows us to study - for the first time - the mass-ratio (q) distribution of RSG binary systems. We find a flat mass-ratio distribution best describes the observations up to MRSG ∼15M⊙. We account for our main observing bias (i.e. the limiting magnitude of the UVIT survey) to determine the intrinsic RSG binary fraction of 18.8 ± 1.5 %, for mass-ratios in the range 0.3.

In the present work, we perform a comparative study of different interacting dark energy (DE) models using the Statefinder diagnostics. In particular, 17 different forms of the energy transfer rate Q between DE and dark matter (DM) were focused on, belonging to the following categories: (i) linear models in energy densities of DE and DM, (ii) non-linear models, (iii) models with a change of direction of energy transfer between DE and DM, (iv) models involving derivatives of the energy densities, (v) parametrized interactions through a function of the coincidence parameter, and finally we also consider (vi) two kinds of models with a self-interaction between DM, without DE. These models have been already studied in the literature and constrained with observational data available at that time. In order to discriminate between them at background level, we use the Statefinder diagnostic, based on the computation and study of the so-called Statefinder parameters r, s in addition to the deceleration parameter q. We plot the evolution trajectories for the several interacting models on the r −q, r −s planes, and we find some distinctive features and departures from CDM and other DE models, as Quintessence, Chaplygin Gas, running vacuum models (RVM) and Galileon.

The study of open-shell nanographenes has relied on a paradigm where spins are the only low-energy degrees of freedom. Here we show that some nanographenes can host low-energy excitations that include strongly coupled spin and orbital degrees of freedom. The key ingredient is the existence of orbital degeneracy, as a consequence of leaving the benzenoid/half-filling scenario. We analyze the case of nitrogen-doped triangulenes, using both density-functional theory and Hubbard model multiconfigurational and random-phase approximation calculations. We find a rich interplay between orbital and spin degrees of freedom that confirms the need to go beyond the spin-only paradigm, opening a new avenue in this field of research.

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) have demonstrated potential as active laser materials, showing good Amplified Stimulated Emission (ASE) properties. However, the molecular origin of their ASE properties is still unclear and depends on the particular compound. In this work we study the ASE properties of polystyrene films hosting three different perylene-based PAHs YZ-1, YZ-2 and YZ-3, where only YZ-3 has displayed ASE. Their molecular structure has been systematically changed to establish the connection between their molecular structure and their ASE properties. A complete spectroscopic study, with ground state and time-resolved techniques, show that, even at low yields, triplets play a critical role as a major loss mechanism. Their slow relaxation to ground state completely hinders the required unbalance of the S1 and S0 states for succesful ASE. Quantum chemical calculations suggest that a lower triplet density of states for YZ-3 is responsible for the blockage in triplet formation and, therefore, does not restrict ASE. This work not only presents a new PAH showing ASE, but also unequivocable proves the massive importance of triplet states in the development of organic lasers.

HESS J1832−093 is a member of the rare class of gamma-ray binaries, as recently confirmed by the detection of orbitally modulated X-ray and gamma-ray emission with a period of ∼86 d. The spectral type of the massive companion star has been difficult to retrieve as there is no optical counterpart, but the system is coincident with a near-infrared source. Previous results have shown that the infrared counterpart is consistent with an O or B-type star, but a clear classification is still lacking. We observed the counterpart twice, in 2019 and 2021, with the X-Shooter spectrograph operating on the Very Large Telescope (VLT). The obtained spectra classify the counterpart as an O6 V-type star. We estimate a distance to the source of 6.7 ± 0.5 kpc, although this estimate can be severely affected by the high extinction towards the source. This new O6 V classification for the companion star in HESS J1832−093 provides further support to an apparent grouping around a given spectral type for all discovered gamma-ray binaries that contain an O-type star. This may be due to the interplay between the initial mass function and the wind momentum–luminosity relation.

The present paper introduces a new risk-informed based tool that can support disaster management authorities in making decisions in response to earthquakes at local and regional scales by using estimated physical and socio-economic losses. The risk-informed based tool is building upon existing risk assessment methods, and multi-criteria decision-making (MCDM) methodology. The integrated risk assessment methods are adapted from the earthquake loss estimation tool SELENA. The integrated MCDM methodology, allowing selection of optimal mitigation measures by taking into account the priorities and preferences of disaster management authorities, was developed within the EU Horizon 2020 TURNkey project [1]. The new tool presented in this study also allows easy integration and incorporation of existing database and models that can be openly available. The tool is characterized with user-friendly interface and flexible format of the input and output data, that can be easily understood by different actors in disaster risk management.

Blida (Algeria) is characterized by a high level of seismic exposure and vulnerability due to its dense population and the presence of aging buildings. The historical earthquake that occurred in 1825, with a moment magnitude (Mw7.1), underscored the urgent need for a thorough assessment of seismic risk in the area. Here, an extensive study conducted in downtown of the city of Blida to evaluate seismic risk and its consequences is presented. Geounits 141 and 148 emerged as the most severely affected in all the simulated earthquake scenarios indicating severe damage and casualties mainly for closest earthquakes (Blida and Bounaian, both with moment magnitude Mw7.1) but also for furthest earthquakes as Mouzaia El Affroun (Mw6.6), and Hammam Melouane (Mw.5). The sensitivity analysis demonstrated the importance of the selection of the performance point computation method (improved displacement coefficient method -IDCM, modified capacity spectrum-MADRS, and nonlinear analysis method-N2) and the choice of the ground motion prediction equation. IDCM results are less influenced by the choice of the GMPE, but they provide higher damage results expressed as a mean damage ratio. Moreover, the study estimated potential human impacts in the Blida region, highlighting varying levels of impact on different geounits under different earthquake scenarios. The study's primary findings from seismic risk assessments in the studied region highlight its high susceptibility to earthquakes and can be summarized as follows: The mean damage ratio will be 52.6% ± 1.4%, 50.9% ± 1.6%; 31.8% ± 3.4% and 21.4% ± 3.1% for the Blida, Bounaian, Mouzaia El Affroun and Hammam Melouane earthquakes respectively.

The widespread use of the noninteracting ground state as the initial state for the digital quantum simulation of the Fermi-Hubbard model is largely due to the scarcity of alternative easy-to-prepare approximations to the exact ground state in the literature. Exploiting the fact that the spin- 1/2 Heisenberg model is the effective low-energy theory of the Fermi-Hubbard model at half-filling in the strongly interacting limit, here we propose a three-step deterministic quantum routine to prepare an educated guess of the ground state of the Fermi-Hubbard model through a shallow circuit suitable for near-term quantum hardware. First, the ground state of the Heisenberg model is initialized via a hybrid variational method using an ansatz that explores only the correct symmetry subspace. Second, a general method is devised to convert a multi-spin- 1/2 wave function into its fermionic version. Third, taking inspiration from the Baeriswyl ansatz, a constant-depth single-parameter layer that adds doubloon-holon pairs is applied to this fermionic state. Numerical simulations on chains and ladders with up to 12 sites confirm the improvement over the noninteracting ground state of the overlap with the exact ground state for the intermediate values of the interaction strength at which quantum simulation is found to be most relevant. More broadly, the general scheme to convert a multi-spin- 1/2 state into a half-filled fermionic state may bridge the gap between quantum spin models and lattice models of correlated fermions in the realm of digital quantum simulation.

Context. With a mass exceeding several 104 M⊙ and a rich and dense population of massive stars, supermassive young star clusters represent the most massive star-forming environment that is dominated by the feedback from massive stars and gravitational interactions among stars. Aims. In this paper we present the Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey (EWOCS) project, which aims to investigate the influence of the starburst environment on the formation of stars and planets, and on the evolution of both low and high mass stars. The primary targets of this project are Westerlund 1 and 2, the closest supermassive star clusters to the Sun. Methods. The project is based primarily on recent observations conducted with the Chandra and JWST observatories. Specifically, the Chandra survey of Westerlund 1 consists of 36 new ACIS-I observations, nearly co-pointed, for a total exposure time of 1 Msec. Additionally, we included 8 archival Chandra/ACIS-S observations. This paper presents the resulting catalog of X-ray sources within and around Westerlund 1. Sources were detected by combining various existing methods, and photon extraction and source validation were carried out using the ACIS-Extract software. Results. The EWOCS X-ray catalog comprises 5963 validated sources out of the 9420 initially provided to ACIS-Extract, reaching a photon flux threshold of approximately 2 × 10−8 photons cm−2 s−1. The X-ray sources exhibit a highly concentrated spatial distribution, with 1075 sources located within the central 1 arcmin. We have successfully detected X-ray emissions from 126 out of the 166 known massive stars of the cluster, and we have collected over 71 000 photons from the magnetar CXO J164710.20-455217.

Motivated by recent experimental breakthroughs, we propose a strategy for designing two-dimensional spin–lattices with competing interactions that lead to nontrivial emergent quantum states. We consider S = 1/2 nanographenes with C3 symmetry as building blocks, and we leverage the potential to control both the sign and the strength of exchange with first neighbors to build a family of spin models. Specifically, we consider the case of a Heisenberg model in a triangle-decorated honeycomb lattice with competing ferromagnetic and antiferromagnetic interactions whose ratio can be varied in a wide range. On the basis of the exact diagonalization of both Fermionic and spin models, we predict a quantum phase transition between a valence bond crystal of spin singlets with triplon excitations living in a Kagomé lattice and a Néel phase of effective S = 3/2 in the limit of dominant ferromagnetic interactions.

Ordinary metals contain electron liquids within well-defined ‘Fermi’ surfaces at which the electrons behave as if they were non-interacting. In the absence of transitions to entirely new phases such as insulators or superconductors, interactions between electrons induce scattering that is quadratic in the deviation of the binding energy from the Fermi level. A long-standing puzzle is that certain materials do not fit this ‘Fermi liquid’ description. A common feature is strong interactions between electrons relative to their kinetic energies. One route to this regime is special lattices to reduce the electron kinetic energies. Twisted bilayer graphene is an example, and trihexagonal tiling lattices (triangular ‘kagome’), with all corner sites removed on a 2 × 2 superlattice, can also host narrow electron bands for which interaction effects would be enhanced. Here we describe spectroscopy revealing non-Fermi-liquid behaviour for the ferromagnetic kagome metal Fe3Sn2 (ref. 6). We discover three C3-symmetric electron pockets at the Brillouin zone centre, two of which are expected from density functional theory. The third and most sharply defined band emerges at low temperatures and binding energies by means of fractionalization of one of the other two, most likely on the account of enhanced electron–electron interactions owing to a flat band predicted to lie just above the Fermi level. Our discovery opens the topic of how such many-body physics involving flat bands could differ depending on whether they arise from lattice geometry or from strongly localized atomic orbitals.

Este Trabajo de Fin de Grado se centra en el análisis de todos los eslabones de la cadena de valor del hidrógeno, desde su producción hasta su aplicación directa, pasando por los diferentes sistemas de almacenamiento y los tipos de transporte asociados. Inicialmente se exploran las diferentes fuentes de producción de hidrógeno posibles, destacando el proceso de electrólisis, técnica con cero emisiones asociadas. Se estudian en este apartado las posibilidades de integrar los sistemas de producción de hidrógeno con fuentes de energía renovable, de forma que el hidrógeno se constituya como una fuente energética completamente limpia y sostenible a nivel medioambiental, en forma de hidrógeno verde. Se resalta la importancia de esta unión para la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, destacando el potencial medioambiental del hidrógeno. Posteriormente se detallan los métodos de almacenamiento y transporte más relevantes a día de hoy y sus principales limitaciones, así como los avances potenciales a futuro. Estos dos eslabones de la cadena de valor son críticos, ya que requieren condiciones especiales debido a las propiedades físicas del hidrógeno. Con el análisis de ambos procesos se reafirma, en cualquiera de sus estados de agregación, la definición de vector energético para el hidrógeno. Más adelante se estudia en detalle el proceso de electrólisis inversa, mecanismo a través del cual se obtiene la energía del hidrógeno para uso en aplicaciones, mediante su transformación en corriente eléctrica. En este apartado se examina de forma técnica el funcionamiento de una pila de combustible, atendiendo a sus bases física y química, para después analizar sus distintos tipos y sus casos de uso específicos. El trabajo termina con la exposición de las limitaciones económicas y técnicas para la implementación de tecnologías de hidrógeno en el mercado actual. Se examinan en este apartado las posibilidades de las empresas tecnológicas emergentes para conseguir financ

Graphene-like molecules with multiple zigzag edges are emerging as promising gain materials for organic lasers. Their emission wavelengths can vary widely, ranging from visible to near-infrared (NIR), as molecular size increases. Specifically, rhombus-shaped molecular graphenes with two pairs of parallel zigzag edges, known as [n]rhombenes, are excellent candidates for NIR lasers due to their small energy gaps. However, synthesizing large-size rhombenes with emission beyond 800 nm in solution remains a significant challenge. In this study, we present a straightforward synthesis of an aryl-substituted [4]rhombene derivative, [4]RB-Ar, using a method that combines intramolecular radical-radical coupling with Bi(OTf)3-mediated cyclization of vinyl ethers. The structure of [4]RB-Ar was confirmed through X-ray crystallographic analysis. Bond length analysis and theoretical calculations indicate that aromatic sextets are predominantly localized along the molecule's long axis. Significantly, [4]RB-Ar demonstrates narrow amplified spontaneous emission at around 834 nm when dispersed in polystyrene thin films. Moreover, solution-processed distributed feedback lasers employing [4]RB-Ar as the active gain material display tunable narrow emissions in the range of 830 to 844 nm.

En este trabajo, se pretende ilustrar en qué consiste el formalismo 3+1 y cómo aplicarlo a las ecuaciones de campo de Einstein. En un primer capítulo, hablaremos sobre las características del espacio-tiempo como variedad diferenciable y sobre el papel del tensor métrico en este espacio, dando lugar a las variedades semi-Riemannianas. Además, introduciremos los conceptos previos al cálculo tensorial haciendo énfasis en el concepto de derivada de Lie, pues es lo que nos permitirá calcular una evolución en el tiempo de herramientas matemáticas como la métrica y la curvatura. A continuación, mostraremos cómo se puede construir una hipersuperficie embebida en una variedad y analizaremos qué propiedades hereda de la misma y de qué manera lo hace; también se darán algunos resultados importantes de la geometría diferencial de variedades que resultarán clave para el desarrollo de las ecuaciones de Einstein en este formalismo. Luego, trataremos de evolucionar estas propiedades en el tiempo e introducir así el concepto de foliación. Y, por último, terminaremos proyectando las ecuaciones de campo de Einstein en su parte espacial y temporal en base a una foliación previa dando paso al formalismo 3+1 y daremos una expresión final que pueda ser implementada numéricamente. Al final, se presenta un ejemplo práctico de cómo aplicar todo el desarrollo teórico en una foliación hiperbólica del espacio-tiempo de Minkowski.

Strain is a powerful tool for tuning the properties of two-dimensional materials. Here, we investigated the effects of large, uniform biaxial compressive strain on the superconducting phase transition of multilayered 2H-NbSe2 flakes. We observed a consistent decrease in the critical temperature of NbSe2 flakes induced by the large thermal compression of a polymeric substrate (>1.2%) at cryogenic temperatures. For thin flakes (∼10 nm thick), a strong modulation of the critical temperature up to 1.5 K is observed, which monotonically decreases with increasing flake thickness. The effects of biaxial compressive strain remain significant even for relatively thick samples up to 80 nm thick, indicating efficient transfer of strain not only from the substrate to the flakes but also across several van der Waals layers. This work demonstrates that compressive strain induced from substrate thermal deformation can effectively tune phase transitions at low temperatures in 2D materials.

A lo largo de este trabajo, se explorará la aplicación de diferentes técnicas de aprendizaje automático sobre datos estelares. Se utilizarán como herramientas principales Aladin, para la extracción de los datos, y Python, para su posterior limpieza, manipulación y visualización de resultados haciendo uso de librerías como Numpy, Pandas y Seaborn. Para el desarrollo de los algoritmos, se hará uso de la librería Scikit-Learn. Inicialmente se planteará un modelo para detectar la población candidata a pertenecer a un cúmulo estelar a partir de los datos de Gaia y algoritmos de clustering no supervisados como Kmeans. Posteriormente, se desarrollará exitosamente un modelo de aprendizaje automático para realizar una búsqueda por edad usando la fotometría de Gaia y mediante cortes de paralaje y movimientos propios encontrar poblaciones de estrellas viejas candidatas a pertenecer a los cúmulos estudiados. Se han encontrado 137 candidatos para Messier 67, 402 para NGC 2477 y 261 para NGC 1817, todos ellos cúmulos con una edad superior a los 500 millones de años. Para cúmulos jóvenes como Valparaíso 1 y NGC 3766, el modelo no ha encontrado ningún candidato viejo, como era esperado.

Las estrellas son cuerpos esféricos masivos cuya estabilidad surge del equilibrio entre la fuerza gravitacional debida a su masa, atractiva hacia el centro, y la presión. La gran mayoría de las estrellas mantienen este equilibrio durante gran parte de sus vidas, convirtiendo hidrógeno en helio y, posteriormente, elementos más pesados a través de procesos de fusión nuclear. Este camino evolutivo define el ciclo de vida de la estrella y moldea su estructura hasta el punto de colapso, en el momento que se rompe el equilibrio entre presión y fuerza gravitatoria. En este estudio, caracterizaremos la evolución estructural de estrellas en diferentes etapas mediante simulaciones numéricas basadas en el algoritmo de Henyey (1959). Para la elaboración de este algoritmo se emplearán los lenguajes de programación Python y Julia, así como técnicas de resolución de ecuaciones diferenciales de manera iterativa.

Desde que se postuló la existencia del axión en la década de 1970, se han puesto en marcha innumerables esfuerzos por obtener evidencias experimentales del mismo. Dicho interés viene motivado en gran parte por la extendida creencia de que el axión podría ser el constituyente principal de la materia oscura, ya que, de existir, se prevé que las propiedades de estas partículas deberían estar en consonancia con las observaciones astronómicas. Aunque el candidato mejor motivado es el axión de QCD, existen muchas otras nuevas partículas pseudoescalares derivadas de una gran variedad de extensiones del Modelo Estándar (ALPs) a considerar. Tan amplio catálogo de partículas hace que el espacio de parámetros a explorar abarque un gran número de órdenes de magnitud, lo que imposibilita que un único experimento pueda sondearlo por completo. Por esta razón, se han venido desarrollando numerosas técnicas experimentales y mecanismos de búsqueda enfocadas en diferentes regiones del espacio de parámetros con la esperanza de que el axión pueda llegar a ser detectado en las próximas décadas. En particular, en los últimos años se está depositando mucha confianza en las estrellas de neutrones, puesto que sus condiciones extremas podrían convertirlas en excelentes laboratorios lejanos de axiones. En este trabajo se da una visión general del paradigma actual del axión, repasando tanto las propiedades del axión de QCD como de las ALPs y haciendo especial hincapié en acoplamiento axión-fotón por su relevancia en las labores de detección. El objetivo final es el de simular los posibles efectos apreciables de los axiones presentes en las estrellas de neutrones por medio de la resolución numérica de las ecuaciones de movimiento para dos escenarios diferentes. De este modo, se pretende observar tanto la influencia del axión en la evolución estelar como la posibilidad de producir axiones en este tipo de ambientes.

En este trabajo se estudiará el teorema de Penrose. Primero, presentando conceptos clave de relatividad general. Tras esto, se introducirá el conocimiento que se tenía antes sobre la aparición de singularidades (con el modelo de Snyder y Oppenheimer sobre un colapso estelar con simetría esférica y sin tomar en cuenta la presión) y se explicará la ecuación de Raychaudhuri. Con esto presentado, se estudiará el teorema de Penrose (llegando a la conclusión de que todas las geodésicas que puede seguir un rayo de luz no pueden ser completas). Por último, se analizarán las consecuencias de este teorema en relatividad general, en particular sobre como sentó las bases para la formulación de futuros teoremas de singularidad.

En este trabajo desarrollamos el formalismo y la teoría necesarios para dar una demostración de los teoremas de Gödel. En primer lugar, expondremos el concepto de lenguaje formal y las nociones de modelo y estructura. Seguidamente, enunciaremos las reglas de deducción de los lenguajes de primer orden y daremos una definición de teoría formal y de la consistencia y completitud de las mismas. A continuación, formalizaremos las ideas de decibilidad y computabilidad mediante funciones recursivas parciales. Por último, mostraremos una subteoría aritmética con propiedades que permiten representar proposiciones metamatemáticas dentro de la misma, la aritmética de Robinson, y el teorema del punto fijo, lo que nos permitirá demostrar los teoremas de Gödel, a saber, las extensiones de la aritmética de Robinson son inconsistentes o incompletas y, de ser consistentes, no sería posible probar su consistencia.

Lo que hoy en día conocemos como agujeros negros fueron considerados durante años como meros artefactos matemáticos de la Relatividad General. En la actualidad existen varios objetos catalogados como posibles agujeros negros y tenemos indicios de que se forman como resultado del colapso de estrellas masivas. En este trabajo estudiamos el colapso estelar, principalmente desde el punto de vista de la Relatividad General. Para ello derivamos las ecuaciones hidrodinámicas del colapso adiabático en simetría esférica e introducimos como solución analítica de las mismas el modelo de Oppenheimer-Snyder, que trata la estrella como una nube homogénea de partículas de polvo. De este modelo se pueden deducir algunas de las características claves del colapso que después son confirmadas al compararlas con soluciones numéricas más complejas y realistas de las ecuaciones hidrodinámicas. El código empleado para obtener estas soluciones se utiliza también para comprobar que, debido a los efectos de la ecuación de estado a altas densidades, es posible que se produzca un rebote capaz de detener el colapso. Se cree que este es el origen de las estrellas de neutrones. Además, se intenta demostrar que los distintos efectos que rompen la simetría esférica de la estrella, como su rotación o su campo electromagnético, no afectan significativamente el resultado final del colapso. Esto se realiza, para la región exterior a la estrella, considerando las fuentes de asimetría como perturbaciones y, en el interior de la estrella, mediante la aplicación de teoremas que garantizan la formación de la singularidad.

A method to fabricate gold nanoparticles in gelatin films and pattern them into gratings with periods down to 200 nm is reported. The procedure, based on holographic lithography, dry etching and temperature annealing, enables tuning the size and particle distribution. These materials offer potential for wearable and bio-compatible plasmonic-based applications.

En este estudio, nos hemos enfocado en encontrar la población oscurecida de estrellas tipo OB en la región de Cygnus-X, conocida por su intensa formación estelar. Para realizar un análisis de esta región, hemos utilizado datos fotométricos y astrométricos de múltiples fuentes, incluyendo Gaia, 2MASS y Spitzer. Comenzamos realizando una selección de datos ajustando los catálogos a nuestra región de estudio y asegurándonos con límites de cubrir las estrellas ópticamente más débiles. A continuación, utilizamos los datos de Gaia y 2MASS para realizar un diagrama color-magnitud junto con vectores de enrojecimiento calculados mediante el método propuesto por Comerón et al., 2002, lo que permitió realizar una primera clasificación espectral aproximada. Seguidamente, realizamos un diagrama color-color que nos permitió identificar estrellas tipo OB dentro de una región habitual para este tipo estelar. Para asegurar que no se omitieran posibles estrellas OB debido a variaciones en el enrojecimiento y errores fotométricos, extendimos esta región, abarcando así una muestra adicional de candidatas. Esta selección nos permitió identificar 108 candidatas estrictas de tipo O y 19 adicionales, sumando un total de 127 estrellas candidatas de tipo O, así como 195 candidatas estrictas de tipo B temprano, junto con 45 catalogadas como candidatas adicionales, lo que hace un total de 203 candidatas de tipo B temprano. Además, ampliamos la búsqueda de estrellas masivas adicionales, incluyendo estrellas Wolf-Rayet, utilizando de nuevo diagramas color-color y color-magnitud con datos de 2MASS y Spitzer. Estos diagramas, basados en el método de Mauerhan et al., 2011 nos permitieron realizar una nueva selección con 1402 estrellas candidatas. Únicamente se encontraron 18 estrellas comunes a ambos métodos, donde se lograron identificar 2 estrellas de tipo O, 2 estrellas de tipo B temprano y 14 estrellas de tipo espectral intermedio entre tipo OB y Wolf-Rayet.

El láser conforma un tema de estudio recurrente en el ámbito de la óptica-electrónica debido a su alta aplicabilidad a una gran variedad de entornos profesionales. Por ello, el interés en conseguir que este tipo de dispositivos sea lo más eficiente y versátil posible ha llevado a grandes avances en el área. No obstante, sigue siendo necesaria la profundización en aspectos tales como la fotoestabilidad de los colorantes y materiales activos de carácter orgánico que los componen, con el fin de que sean viables a nivel comercial. En este trabajo se ha llevado a cabo el estudio exhaustivo de la degradación del colorante perileno naranja (PDI-O) disperso en láminas delgadas de poliestireno (PS) mediante un nuevo método ultrasensible que permite caracterizar dicho fenómeno con gran precisión. Para llevar a cabo dicho estudio, se han fabricado numerosos dispositivos conocidos como láseres de retroalimentación distribuida (DFB). Los láseres DFB suponen una gran ventaja a la hora de estudiar este tipo de fenómenos ópticos gracias a su capacidad sensora y alta sensibilidad. El hecho de que el PDI-O es un material orgánico muy estable es ampliamente conocido. La manera habitual de estudiar la fotodegradación de este tipo de dispositivos consiste en analizar decaimiento de la intensidad láser en función del tiempo, haciendo incidir el bombeo sobre un punto fijo de la muestra. En este trabajo se ha demostrado que la fotodegradación también implica un desplazamiento del pico de emisión, siendo este fenómeno extremadamente sensible. Por otro lado, se ha dispuesto de este colorante y el propio dispositivo en distintas circunstancias de composición y fabricación con el objetivo de identificar los parámetros más influyentes en la emisión láser. El análisis de resultados ha revelado que tal aspecto parece ser la concentración del colorante en la matriz de PS, suponiendo un menor porcentaje una menor degradación y con ello una mayor fotoestabilidad. Como estudio complementario, se ha a

El creciente auge de las redes neuronales en una amplia gama de ámbitos ha dado lugar al uso de estas en el campo de las resoluciones numéricas de problemas físicos. Este trabajo se centra concretamente en las PINN’s (Physics-Informed Neural Networks), las cuales no son entrenadas con una gran cantidad de datos, como es común en otros tipos de redes neuronales, sino que se emplea el concepto de diferenciación automática (intrínseco en una red neuronal) para minimizar una función pérdida. Es en esta función pérdida en la que se incluyen las ecuaciones diferenciales propias del problema físico estudiado. En ella también se pueden incluir otras características esenciales del sistema como pueden ser las condiciones iniciales o las condiciones de contorno del dominio estudiado, pero no es necesario para que la red neuronal se considere una PINN. En este trabajo se estudian las ventajas e inconvenientes de esta nueva y prometedora metodología como alternativa a los métodos numéricos clásicos. Para ello, se ha realizado un estudio sistemático de los efectos de varios parámetros e hiperparámetros en la precisión de las soluciones obtenidas y en la eficiencia del código, principalmente para el problema físico de advección. Para ello se han desarrollado programas en lenguaje Julia en alguno de sus marcos habituales (Flux, Lux, Zygote).

Los sistemas binarios en rayos X de gran masa, o HMXB por sus siglas en inglés, son objetos astrofísicos de gran interés, puesto que nos pueden ayudar a comprender muchos procesos que ocurren en las estrellas masivas y los objetos compactos. En este trabajo se dará una introducción teórica a este tipo de sistemas, explicando en primer lugar qué son las estrellas supergigantes y sus etapas evolutivas. Después se hablará sobre las estrellas de neutrones, ya que en los sistemas a estudiar el objeto compacto será una estrella de neutrones. Seguiremos con la introducción hablando en detalle de los HMXB, tanto de su formación como de los tipos de sistemas que existen y de los mecanismos de interacción entre los dos cuerpos. Así como las consecuencias que puede tener esta interacción, como peculiaridades en las abundancias químicas o rotaciones anormalmente rápidas. En este trabajo se estudiarán 4 HMXB: IGR J17544−2619, AX J18450−0433, XTE J1855−026 y V662 Cas. Emplearemos principalmente los espectros de las contrapartidas ópticas de estos sistemas, obtenidos en el GTC usando el instrumento MEGARA, los cuales hemos reducido y limpiado para el posterior análisis, aunque también se emplearán datos bibliográficos para corroborar que nuestros resultados sean coherentes y completar la información que tengamos de estos, sobre todo de su fotometría. Después se analizarán los espectros con Astro+, que es una base de datos de estrellas masivas que cuenta con herramientas de análisis espectroscópico automáticas y nos dará los parámetros estelares fundamentales como Teff , log g y v sin i. Pero antes explicaremos cómo utilizar la herramienta, así como el proceso automático que realiza para analizar los espectros, desde que se suben a la base de datos hasta que obtenemos los parámetros de las estrellas, donde comprobaremos que los resultados sean coherentes con las características de estos objetos. Continuaremos realizando los diagramas HR, con la fotometría obtenida de estudios previ

In this work we characterize all the static and spherically symmetric vacuum solutions in f(R) gravity when the principal null directions of the Weyl tensor are non-expanding. In contrast to General Relativity, we show that the Nariai spacetime is not the only solution of this type when general f(R) theories are considered. In particular, we find four different solutions for the non-constant Ricci scalar case, all of them corresponding to the same theory, given by f(R)=r−10∣∣R−3/r20∣∣1/2, where r0 is a non-null constant. Finally, we briefly present some geometric properties of these solutions.

Este trabajo consiste en la modelización de la propagación de luz visible en diversos tipos de guías de onda ópticas. El objetivo fundamental es aprender a utilizar el programa de software COMSOL Multiphysics, basado en el método de los elementos finitos, que es un programa muy potente que permite resolver las ecuaciones de Maxwell en sistemas de diferente complejidad. En primer lugar, se utilizará un programa de simulación de acceso abierto que permite simular sistemas multicapa homogéneos, tales como guías de onda planares, y cuyos resultados pueden compararse con soluciones analíticas. A continuación, se utilizará el programa COMSOL Multiphysics, en primer lugar, para reproducir los resultados de estructuras sencillas obtenidos anteriormente; y en segundo lugar, y en la medida de lo posible, para abordar sistemas más complejos, tales como los consistentes en guías de onda con una capa superior que tiene una modulación periódica de su espesor (una red de difracción de relieve). Este tipo de estructura es la que tienen los láseres con realimentación distribuida, que son utilizados en una gran diversidad de aplicaciones. Siguiendo este proceso, se han estudiado diferentes sistemas de guías de onda, variando diversos parámetros (espesores, índices de refracción y longitud de onda) para, de esta forma, estudiar los parámetros necesarios para una propagación óptima de la luz en una guía de ondas. Para contrastar la información, se han comparado los resultados de los dos softwares verificando su similitud y confirmando el correcto uso de ambos programas.

In this review, the concepts of quantum tunneling and parity violation are introduced in the context of chiral molecules. A particle moving in a double well potential provides a good model to study the behavior of chiral molecules, where the left well and right well represent the L and R enantiomers, respectively. If the model considers the quantum behavior of matter, the concept of quantum tunneling emerges, giving place to stereomutation dynamics between left- and right-handed chiral molecules. Parity-violating interactions, like the electroweak one, can be also considered, making possible the existence of an energy difference between the L and R enantiomers, the so-called parity-violating energy difference (PVED). Here we provide a brief account of some theoretical methods usually employed to calculate this PVED, also commenting on relevant experiments devoted to experimentally detect the aforementioned PVED in chiral molecules. Finally, we comment on some ways of solving the so-called Hund’s paradox, with emphasis on mean-field theory and decoherence.

En este trabajo se han estudiado propiedades mecánicas de nanohilos cilíndricos de aluminio mediante simulaciones de dinámica molecular. Para lograr esto, se han llevado a cabo numerosas simulaciones en las cuales se aplica un esfuerzo de tracción sobre uno de los extremos del nanohilo para así poder observar cómo se producía su deformación y posterior rotura. Además, se han variado parámetros como la longitud inicial, radio, temperatura a la que se encuentra el nanohilo y velocidad a la que se realiza la tracción. Para describir la interacción entre los átomos de nuestros nanohilos hemos utilizado un potencial interatómico de tipo EAM (Embedded-Atom Model), el cual describe la energía potencial de interacción entre los átomos como la función de una suma de funciones de separación entre un átomo y sus vecinos. En nuestro estudio, el potencial que hemos utilizado para nuestras simulaciones es el que desarrolló Y. Mishin et al. en 1999. El código de dinámica molecular usado para realizar las simulaciones ha sido LAMMPS, a la hora de generar y visualizar las películas 3D se ha utilizado el programa OVITO, y las gráficas se han obtenido mediante OriginPro 8. En este estudio, nos hemos centrado en graficar la curva tensión-deformación de los nanohilos con los datos de nuestras simulaciones, para obtener información sobre el módulo de Young del nanohilo así como del valor de la tensión máxima que alcanzan, y tratar de estudiar posibles dependencias con los parámetros que hemos ido variando en las simulaciones. Tras analizar los resultados obtenidos, no hemos observado dependencias entre la velocidad de tracción, en el rango de velocidades simuladas, y el valor del módulo de Young ó el de la tensión máxima. De igual manera, tampoco hemos observado dependencia alguna al variar longitud inicial de los nanohilos para el rango de valores simulado. Sin embargo, en nuestros resultados apreciamos dependencias entre las propiedades elásticas que estamos analizando y el radio del n