Scielo RSS <![CDATA[Revista mexicana de física]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0035-001X20020006&lang=en vol. 48 num. 6 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Técnicas biomagnéticas y su comparación con los métodos bioeléctricos</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600001&lng=en&nrm=iso&tlng=en Los seres vivos son capaces de generar campos magnéticos. Actualmente, estos campos, a pesar de ser muy débiles, pueden ser detectados por instrumentos sofisticados, lo que abre un nuevo campo de investigación. Estudios recientes sobre este fenómeno revelan que la detección y el análisis de los campos generados en órganos como el cerebro, corazón, pulmones, hígado y otros, pueden facilitar el diagnóstico y los tratamientos de diversas enfermedades, entre otras aplicaciones. En este trabajo se presenta una comparación entre las técnicas biomagnéticas y los métodos bioeléctricos estándares. El trabajo enfatiza la importancia del uso de ambas técnicas como métodos complementarios de investigación y su utilidad en el diagnóstico de enfermedades y resalta el hecho de que ambas están basadas en los mismos principios físicos.<hr/>Biological systems are able to generate magnetic fields. Despite these fields being so weak, now it is possible to detect them by means of sophisticated equipments, which opens a new research field. Recent studies on this phenomenon reveal that the measurement and analysis of the fields, generated in organs such as the brain, heart, lungs, liver, etc., can be useful in the detection and treatment of several sickness, among other applications. In this work a comparison between biomagnetic and standard bioelectric techniques is provided. The work emphasizes the importance of using both techniques as complementary methods in research and their usefulness in the diagnostic of pathologies and stand out the fact that both methods are based on the same physical principles. <![CDATA[<b>Effective magnetic moment of neutrinos in strong magnetic fields</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600002&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this paper we compute the effective magnetic moment of neutrinos propagating in dense high magnetized medium. Taking typical values of magnetic field and densities of astrophysical objects (such as the cores of supernovae and neutron stars) we obtain an effective type of dipole magnetic moment in agreement with astrophysical and cosmological bounds.<hr/>En el artículo se calcula el momento magnético efectivo de los neutrinos que se propagan en un medio denso y altamente magnetizado. Para ello se tomaron valores típicos del campo magnético y densidades presentes en objetos astrofísicos, tales como núcleos de supernovas y estrellas neutrónicas. Bajo estas condiciones se obtiene un valor para el momento magnético efectivo que se corresponde con las cotas astrofísicas y cosmológicas aceptadas en la literatura. <![CDATA[<b>Variational anisotropic model of Wannier excitons compared with fractional-dimensional space approach</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600003&lng=en&nrm=iso&tlng=en Binding energy of Wannier excitons in a quantum well of thickness L is studied using two models: a two-parameter trial wave function and a fractional-dimensional space with dimension 2 ≤ α ≤ 3. Since both models provide quantitative measures of the exciton spatial anisotropy as L changes, we give physical arguments for a plausible definition of α = α(L).<hr/>Se estudia la energía de amarre de excitones de Wannier en un pozo cuántico de ancho L utilizando dos modelos: una función de onda de prueba con dos parámetros y un espacio de dimensión fraccional con dimensión 2 ≤ α ≤ 3. Ya que ambos modelos proporcionan medidas cuantitativas de la anisotropía espacial del excitón al cambiar L, damos argumentos físicos para una plausible definición de α = α(L). <![CDATA[<b>Theoretical studies of energy photoemission spectra (XPS) of S and SO<sub>2</sub> adsorbed</b> <b>on Ni clusters by Hartree-Fock method</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600004&lng=en&nrm=iso&tlng=en Theoretical results of photoemission energy spectral of the atomic sulfur and of the SO2 molecule, adsorbed over surfaces of Ni(110) and Ni(111) clusters, are reported in this work. Clusters with 11, 13, 15 and 17 atoms of Ni were used for the model. The calculations were done by Hartree-Fock method, and basis sets of type STÓ-NG and p-q1G (p=3,6; q=2,3; N=3,6) were used. The ionization potentials (IP) were interpreted within the Koopmans Theorem. The results obtained for the IP of 1s, 2s and 2p orbitals are 2472.03 eV, 238.14 eV and 173.55 eV, respectively; while for the same orbitals of the sulfur in SO2 these values are 2481.30 eV, 246.61 eV and 182.17 eV. The theoretical results were compared with experimental results reported in the references, and the error ranges are between 5 eV and 30 eV, in agreement with the stardard for the Hartree-Fock method.<hr/>En este trabajo se reportan resultados teóricos de espectros de energía de fotoemisión (XPS), del azufre en estado atómico y en la molécula de SO2 adsorbidos sobre conglomerados de Ni(110) y Ni(111). Conglomerados con 11, 13, 15 y 17 átomos de Ni fueron usados en cada modelo. El potencial de ionización (PI), fue interpretado usando el teorema de Koopmans. Los resultados obtenidos para el PI de los orbitales 1s, 2s y 2p del azufre atómico son de 2472.03 eV, 238.14 eV y 173.55 eV, respectivamente; mientras que el valor para los mismos orbitales del azufre en la molécula SO2 fueron 2481.30 eV, 246.61 eV y 182.17 eV. Los resultados fueron comparados con datos experimentales reportados en la literatura y el error entre 5 eV y 30 eV es estándar en este método. <![CDATA[<b>The laser-backscattering equations and their application to the study of the</b> <b>atmospheric structure</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600005&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this work a method for interpreting backscattering signals acquired by a lidar is described. The method is based on the elastic scattering of laser radiation due to gases and particles suspended in the atmosphere (bulk effects). We propose a space-time diagram which helps to evaluate the arguments of the equation that serves to calculate the lidar signal in terms of the backscattering coefficient. We describe how the system detects gradients on this coefficient, along the laser optical path. To illustrate the method, we present some typical lidar results obtained in the neighborhood of Mexico City.<hr/>En este trabajo se describe el desarrollo de un método que sirve para interpretar las seriales de retrodispersión adquiridas por un sistema similar al radar conocido como lidar. El método se basa en la dispersión elástica de radiación laser, producida por gases y partículas suspendidas en la atmósfera (efecto global). Presentamos un diagrama de espacio-tiempo que ayuda a evaluar los argumentos de la ecuación que permite calcular la señal lidar en términos del coeficiente de retrodispersión. Explicamos también, el procedimiento que permite detectar los gradientes de ese coeficiente a lo largo de la trayectoria óptica láser. Se muestran algunos resultados de la aplicación del método en sitios vecinos a la Ciudad de México. <![CDATA[<b>Magnetic properties of Fe<sub>1</sub>/Cr<sub>N</sub> nanoinclusions in Fe</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600006&lng=en&nrm=iso&tlng=en The magnetic properties of Fe1 /CrN inclusions in a Fe matrix are calculated as a function of the Cr number of atoms N at zero temperature, and for N ≤ 168. The electronic structure is determined by using a realistic spd-band Hamiltonian. The local magnetic moments μ(i) at the various cluster sites i are calculated selfconsistently in the unrestricted Hartree-Fock approximation. The results show clearly the importance of the local geometry and the magnetic interactions between neighbors. The matrix Fe atoms couple always antiferromagnetically to the Cr atoms, imposing for small N spin arrangements that overcome the antiferromagnetic interactions of the Cr cluster. The antiferromagnetic arrangement becomes possible in the interior of the cluster as the number of Cr atoms becomes larger than 88.<hr/>Se calculan las propiedades magnéticas de inclusiones de Fe1 /CrN en una matriz de Fe, como una función del número N de átomos de Cr, a temperatura cero y valores de N ≤ 168. La estructura electrónica se determina usando un hamiltoniano que toma en cuenta electrones de los tipos s, p y d. Usando la aproximación irrestricta de Hartree-Fock se calcula autoconsistentemente el momento magnético local μ(i) en los diferentes sitios i del cúmulo. Los resultados muestran claramente la importancia de la geometría local y las interacciones magnéticas entre vecinos. Los átomos de Fe de la matriz se acoplan siempre antiferromagnéticamente a los átomos de Cr, imponiendo arreglos de espín que sobrepasan el antiferromagnetismo entre iones del cúmulo de Cr para valores pequeños de N. Los arreglos anti ferromagnéticos se presentan dentro del cúmulo de Cr cuando el numero de átomos de Cr es más grande que 88. <![CDATA[<b>The atomic and electronic structure of amorphous silicon nitride</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600007&lng=en&nrm=iso&tlng=en Using a novel approach to the ab initio generation of random networks we constructed two nearly stoichiometric samples of amorphous silicon nitride with the same content x=1.29. The two 64-atom periodically-continued cubic diamond-like cells contain 28 silicons and 36 nitrogens randomly substituted, and were amorphized with a 6 fs time step by heating them to just below their melting temperature with a Harris-functional based, molecular dynamics code in the LDA approximation. The averaged total radial distribution function (RDF) obtained is compared with some existing Tersoff-like potential simulations and with experiment; ours agree with experiment. All the partial radial features are calculated and the composition of the second peak also agrees with experiment. The electronic structure is calculated and the optical gaps obtained using both a HOMO-LUMO approach and the Tauc-like procedure developed recently that gives reasonable gaps.<hr/>Utilizando un enfoque innovador ab initio para la generación de redes estocásticas, hemos construido dos muestras casi estequiométricas de nitruro de silico amorfo con el mismo contenido x=1.29. Las dos celdas de 64 átomos, cúbicas tipo diamante, con condiciones periódicas, contienen 28 silicios y 36 nitrógenos substituidos al azar y fueron amortizadas con un time step de 6 fs calentándolas hasta una temperatura justo abajo de la de fusión, con un código de dinámica molecular, en la aproximación LDA, basado en la funcional de Harris. La función de distribución radial (RDF) total obtenida se compara con simulaciones clásicas que utilizan potenciales tipo Tersoff y con el experimento; las nuestras concuerdan con el experimento. Se calculan todas las características radiales parciales; la composición del segundo pico concuerda también con el experimento. La estructura electrónica también se calcula y las brechas (ópticas obtenidas, utilizando tanto un enfoque HOMO-LUMO, como el procedimiento tipo Tauc que desarrollaremos recientemente, dan brechas razonables. <![CDATA[<b>Pattern formation in oscillatory granular flows</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600008&lng=en&nrm=iso&tlng=en An experimental device has been used to examine the behavior of granular materials under vertical, horizontal and combined bi-axial vibrations. Containers with square, rectangular and circular cross sections geometries were used, with glass spheres, millet and lentil as granular media. The oscillating frequencies varied from 0 to 35 Hz, with amplitudes between 0 and 5.5 mm. Flow visualization was made possible with high-speed video cameras providing frontal and lateral views of the granular motion. Four different phenomena: heaping, arching, small amplitude surface waves and large amplitude surface waves were found. The onset of these phenomena depends basically on two dimensionless parameters; one involving the amplitude and frequency of oscillations coupled with gravity and the second one representing the amount of material in the vibrating container. In the case of vertical vibrations, results agreed well with those of Wassgren et al. (1996), although some discrepancies were found. For horizontal vibrations, convective cycles appeared rotating in opposite directions as well as lateral waves with one half the frequency of excitation. For the case of combined vibrations, a superposition of effects between those of horizontal and vertical vibrations was found and analyzed. Finally, comparison was made between experiments and numerical predictions based on molecular dynamics. The numerical solution agreed extremely well with experimental observations, particularly for the new results of combined vibrations.<hr/>Se examina experimentalmente el comportamiento de materiales granulares sujetos a vibraciones horizontales, verticales y combinaciones de ambas. Se utilizaron geometrías de sección cuadrada, rectangular y circular, con esferas de vidrio, mijo y lentejas como medios granulados. Las frecuencias de oscilación cubrieron el intervalo entre 0 y 35 Hz y las amplitudes se variaron entre 0 y 5.5 mm. Cámaras de video de alta velocidad localizadas frontal y lateralmente permitieron analizar los patrones de flujo. Cuatro distintos fenomenos fueron observados: apilamiento, arqueo, ondas superficiales de pequeña amplitud y ondas superficiales de gran amplitud. La aparición de dichos patrones depende básicamente de dos parámetros adimensionales: el primero involucra la amplitud, la frecuencia de oscilación y la aceleración gravitacional, mientras que el segundo es representativo de la cantidad de material granular en el contenedor experimental. Para vibraciones verticales, los resultados concuerdan con los reportados por Wassgren, et al. (1996), aunque con ciertas discrepancias. En el caso de vibraciones horizontales se presentaron ciclos convectivos que giraban en direcciones opuestas y ondas laterales a una frecuencia equivalente a la mitad de la frecuencia de excitación. Para el caso de vibraciones combinadas, una superposición de efectos entre los de vibración horizontal y vertical apareció y fue analizada. Finalmente, se compararon los resultados experimentales con predicciones numéricas basadas en dinámica molecular con resultados aceptables. <![CDATA[<b>Computerized DLTS system to characterize deep levels in semiconductors</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600009&lng=en&nrm=iso&tlng=en A computerized system for deep level characterization in semiconductors has been set up. It is based on the well known DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) technique, but high versatility for data manipulation is achieved through an analog-to-digital conversion card (A/D) that digitizes capacitance transients. These transients are analyzed to provide information on the traps within the semiconductor. A PC-based program in Basic control acquisition, storage, analysis and presentation of results. The system is able of obtaining the desired parameters by only one temperature scan, which is an important advantage, taking into account the experimental time experimentally needed for the measurement. Experimental results for a silicon PIN power structure are shown, to illustrate its performance.<hr/>Se construyó un sistema computarizado para caracterizar niveles profundos en semiconductores. Se basa en la bien conocida técnica DLTS (Espectroscopa de Transitorios de Niveles Profundos), pero se obtiene gran versatilidad en el manejo de los datos porque usa una tarjeta de conversión analógico-digital (A/D) para digitalizar transitorios de capacitancia. Estos transitorios son analizados para obtener información de las trampas dentro del semiconductor. Una computadora personal controla la adquisición, almacenamiento, análisis y presentación de los resultados de los datos. Se desarrolló un programa en lenguaje Basic para alcanzar todos estos objetivos. Además de su versatilidad, el sistema es capaz de obtener los parámetros deseados con solo un barrido en temperatura, lo cual es una ventaja importante en relación con el tiempo necesario experimentalmente para realizar la medición. Para ilustrar su funcionamiento, se muestran los resultados obtenidos para una estructura de potencia de silicio tipo PIN. <![CDATA[<b>Fabricación de niobato de litio periódicamente polarizado para óptica no lineal</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600010&lng=en&nrm=iso&tlng=en En este trabajo describimos el proceso de fabricación de niobato de litio periódicamente polarizado (PPLN), el cual es un material ferroeléctrico en donde la dirección de la polarización espontánea es invertida periódicamente; este material se usa primordialmente para la generación de radiación electromagnética de frecuencia sintonizable mediante la técnica del cuasiempatamiento de fases. Se describen brevemente los principios básicos de cuasiempatamiento de fases y de los cristales ferroeléctricos y posteriormente se describe en detalle el proceso de fabricación de PPLN. Con esta técnica elaboramos muestras de PPLN de más de 5 cm de largo con la calidad necesaria para obtener generación óptica paramétrica mediante cuasiempatamiento de fases.<hr/>We describe how to produce periodically-poled lithium niobate (PPLN), which can be used to generate electromagnetic radiation of different frequencies through quasi-phase-matching. First we describe the basic principles of quasi-phase-matching and of ferroelectric crystals (which are used to obtain quasi-phase-matching), and then we give a detailed description of the fabrication process of PPLN. Using this technique we obtained PPLN samples over 5 cm long of high enough quality to obtain optical parametric generation through quasi-phase-matching. <![CDATA[<b>Simple technique for root locus plotting</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600011&lng=en&nrm=iso&tlng=en We present a simple technique for calculating and plotting the root locus of a linear control system. Although several programs are commercially available for this purpose, and remarks on this subject can be found in dedicated texts, a complete description ofthe program code is desirable to provide the designer with versatility and deeper insight. This report describes our technique and includes complete program codes. In this technique, the roots of the system's characteristic function are found by providing a single, unique guess value to be used in a first derivative search algorithm in order to calculate the unknown set of roots. Similarly to other techniques, the root locus is found by calculating the system's set of roots as the gain varies in the range of interest. The resolution obtained depends on the sampling rate of the gain parameter. The technique is suitable for any programming language and there is basically no limit on the root order of the system. To illustrate the technique a four-pole order system is analyzed. Then, to improve the response of the system a lead compensation network is added.. The usefulness of the technique is illustrated by comparing the time response of the compensated network over the uncompensated one.<hr/>Presentamos una técnica sencilla para calcular y trazar el lugar de las raíces de un sistema de control lineal. Aunque existen diversos programas comerciales para este propósito y pueden encontrarse algunos tópicos sobre este tema en textos dedicados, es deseable tener una descripción completa del código del programa, permitiéndole al diseñador mayor versatilidad y profundizar más en el sistema bajo su estudio. Este reporte describe nuestra técnica e incluye códigos completos de la programación. En esta técnica las raíces de la función característica se calculan proporcionando un único valor de prueba que es utilizado en un algoritmo de búsqueda de derivada de primer orden. De manera similar a otras técnicas, el lugar de las raíces es construido mediante el cálculo del conjunto de las raíces del sistema en función del parámetro de ganancia. La técnica puede ser utilizada en cualquier lenguaje de programación y básicamente no hay límite en el orden del polinomio característico. Para ilustrar la técnica analizamos un sistema lineal de cuarto orden al cual posteriormente se le añade una red de compensación de adelanto de fase para mejorar la respuesta en el tiempo. La utilidad de la técnica es ilustrada comparando la respuesta en tiempo del sistema compensado con respecto al sistema original. <![CDATA[<b>The Wigner function in paraxial optics I</b>: <b>Matrix methods in Fourier optics</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600012&lng=en&nrm=iso&tlng=en The paraxial regime of scalar wave optics has the same structure as non-relativistic quantum mechanics, with wavelength taking the place of the Planck constant. The Wigner function is a central tool to explore the phase space of a system; in optics, moreover, it can be produced by purely optical means. In this first part, we present a matrix-based formalism for the study of paraxial optical systems, and apply it to the description of a setup that, as will be seen in the second part, produces the Wigner function.<hr/>El régimen parxial de la óptica ondulatoria escalar tiene la misma estructura que la mecánica cuántica no relativista, donde la longitud de onda juega el papel de la constante de Planck. La función de Wigner es una herramienta central para explorar el espacio fase de un sistema; además, en óptica, se puede producir con medios exclusivamente ópticos. En esta primera parte, presentamos un formalismo matricial para el estudio de los sistemas ópticos parxiales y lo aplicamos en la descripción de un arreglo, que como veremos en la segunda parte, produce la función de Wigner. <![CDATA[<b>Ciclo de Curzon y Ahlborn para un gas de van der Waals</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600013&lng=en&nrm=iso&tlng=en Se muestra que para una máquina térmica tipo Kurzon y Ahlborn con un gas de van der Waals, como substancia de trabajo, utilizando maximización de potencia y maximización de función ecológica, se obtienen las mismas expresiones que para la eficiencia en el caso de un gas ideal como substancia de trabajo, salvo la substitución de los volúmenes máximo y mínimo, subtendidos por la máquina, en la forma Vmax → Vmax - b y Vmin → Vmin - b, en donde sea necesario. Las ramas adiabáticas del ciclo se consideran no instantáneas.<hr/>For a Curzon and Ahlborn type heat engine with a van der Waals gas like a working substance, using maximization of power and maximization of ecological function, it is shown that the same expression of the efficiency for the ideal gas case as working substance, with the substitution of maximum volume and minimum volume spanned by the engine, Vmax → Vmax - b and Vmin → Vmin - b, are obtained. The adiabatic branches in the cycle are consider non instantaneous. <![CDATA[<b>Evaluation and measurement of forces between two conducting spheres</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600014&lng=en&nrm=iso&tlng=en The forces between pairs of conducting spheres at different separations and with fixed potential differences are evaluated using bispherical coordinates on the basis of Ref. 1. The experimental arrangement, the method and the results of the measurement of such forces are reported. The analysis of the measurements is carried out by comparison with the forces evaluated for the corresponding values of the geometrical and electrical parameters, finding a good agreement.<hr/>Se evalúan las fuerzas entre pares de esferas conductoras a diferentes separaciones y con diferencias de potencial fijas, usando coordenadas biesféricas con base en la Ref. 1. Se reportan el arreglo experimental, el método y los resultados de la medición de tales fuerzas. El análisis de las mediciones se realiza comparando con las fuerzas evaluadas para los valores correspondientes de los parámetros geométricos y eléctricos, mostrándose un buen acuerdo. <![CDATA[<b>Comportamiento asintótico para el periodo del péndulo simple</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2002000600015&lng=en&nrm=iso&tlng=en We investigate the asymptotic behaviors of the period for a simple pendulum with arbitrary initial conditions. The study of the vibrational and rotational solutions for the simple pendulum shows that in the asymptotic limit the behavior is of the same type for both motions, when the energy tends to mgl. Here we present a logical deduction for the behavior in both cases. We obtain that the asymptotic behavior of the period goes to infinity logarithmically for the two solutions of the pendulum.<hr/>Se estudia el comportamiento asintótico del periodo para un péndulo simple sometido a condiciones iniciales arbitrarias, analizando las soluciones vibracional y rotacional, las cuales muestran, en el límite asintótico, el mismo comportamiento cuando la energía tiende a mgl. Se presentan gráficamente resultados numéricos de las soluciones concluyendo que el comportamiento asintótico del periodo tiende a infinito de forma logarítmica.