Distribución de radionúclidos naturales (7Be y 210Pb) y antropogénicos (137Cs y 239,240Pu) en el Océano Ártico

La distribución de los radionúclidos (7Be, 137Cs, 210Pb y 239,240Pu) en los diferentes compartimentos (columna de agua, sedimentos del fondo y hielo) depende no sólo de las propiedades fisicoquímicas del propio radionúclido, sino también de los procesos que tienen lugar en el Océano Ártico. El hielo marino desempeña un papel relevante en la dispersión de los radionúclidos desde las áreas de formación del hielo a lo largo del Ártico debido a la liberación de éstos durante su tránsito o definitivamente en las áreas de ablación, especialmente en el Estrecho de Fram. Además, el hielo durante su deriva incorpora radionúclidos debido a la deposición atmosférica. Los radionúclidos conservativos (137Cs) permanecen disueltos en la columna de agua, mientras que los reactivos (210Pb e isótopos de Pu) se hallan predominantemente en los sedimentos de las plataformas continentales. En cambio, en las cuencas árticas centrales la mayor parte se encuentran en la columna de agua debido a la limitación en el arrastre por parte de las partículas (scavenging). En el Estrecho de Fram, como resultado de la liberación masiva de sedimentos se activa el proceso de scavenging y se observa como los inventarios de todos los radionúclidos estudiados en sedimentos aumentan en comparación con los valores de las cuencas centrales árticas. El inventario de radionúclidos en sedimentos del hielo (SIS) presenta valores inferiores a los otros compartimentos pero no es despreciable por la relevancia de la dispersión.

Fabricació de Lents Zonals de Fresnel per aplicació als raigs X tous

Estudi elaborat a partir d’una estada al Paul Scherrer Institut del Maig a l’Octubre del 2006 amb l’ajuda i supervisió dels Dr. Konstantins Jefimovs i Dr. Christian David. Focalitzar raigs X tous és una necessitat essencial per al microanàlisis, la microscopia, i fer imatges en moltes Instal·lacions de Radiació Sincrotró. Les Lents Zonals de Fresnel (FZP, de la denominació anglesa “Fresnel Zone Plates”) han demostrat donar uns punts focals amb una resolució espacial destacada i una baixa il·luminació de fons. Tanmateix, la fabricació de FZP és complexa i no totalment reproduïble. A més a més, el temps de vida de les FZP és força curt, ja que estant situades sobre membranes de nitrur de silici molt fines i altament absorbents. Per tant, hem fet esforços per implementar FZP de silici, que s’espera que siguin més resistents. L’element està fet d’una oblia de cristall de silici poc absorbent, i no presenta cap interfase entre materials. Així doncs, aquestes lents són especialment adequades per a aguantar les extremes càrregues de radiació de les fonts de raigs X més brillants. Particularment, això és molt important per a les aplicacions a les pròximes generacions de fonts de raigs X, com els Làsers d’Electrons Lliures (FEL, de la denominació anglesa “Free Electron Laser”). El silici també garanteix que no hi hagi cap banda d’absorció en el rang d’energies de la finestra de l’aigua (200-520 eV), fent aquestes lents ideals per a fer imatges de mostres biològiques. En aquest informe, hi ha una descripció detallada de tots els passos involucrats en la fabricació de les Lents Zonals de Fresnel de silici. En resum, les estructures de FZP es modelen sobre una resina utilitzant litografia per feix d’electrons i llavors el patró es transmet al silici mitjançant un gravat d’ions reactius (RIE, de la denominació anglesa ‘Reactive Ion Etching’) utilitzant una fina (20 nm) màscara de Crintermitja. Les membranes de silici es poden aprimar després de la fabricació de les estructures per a garantir una transmissió suficient fins i tot a baixes energies. Aquest informe també inclou l’anàlisi i la discussió d’alguns experiments preliminars per avaluar el rendiment de les Si FZPs fets a la línia de llum PolLux del Swiss Ligth Source amb l’ajuda dels Dr. Jörg Raabe i Dr. George Tzvetkov.

Determinació de la ubicació estructural dels ions Yb3+ i Nb3+ en Yb:RTP, Nb:RTP i (Nb,Yb):RTP

Estudi elaborat a partir d’una estada al Stony Brook University al juliol del 2006. El RbTiOPO4 (RTP) monocristal•lí és un material d' òptica no lineal molt rellevant i utilitzat en la tecnologia làser actual, químicament molt estable i amb unes propietats físiques molt destacades, entre elles destaquen els alts coeficients electro-òptics i l'alt llindar de dany òptic que presenta. En els últims anys s’està utilitzant tecnològicament en aplicacions d'òptica no lineal en general i electro-òptiques en particular. En alguns casos ja ha substituït, millorant prestacions, a materials tals com el KTP o el LNB(1). Dopant RTP amb ions lantànids (Ln3+) (2-4), el material es converteix en un material làser auto-doblador de freqüència, combinant les seves propietats no lineals amb les de matriu làser. El RTP genera radiació de segon harmònic (SHG) a partir d’un feix fonamental amb longituds d’ona inferiors a 990 nm, que és el límit que presenta el KTP.La determinació de la ubicació estructural i l’estudi de l'entorn local del ions actius làser és de fonamental importància per a la correcta interpretació de les propietats espectroscòpiques d’aquest material. Mesures de difracció de neutrons sobre mostra de pols cristal•lí mostren que els ions Nb5+ i Ln3+ només substitueixin posicions de Ti4+ (8-9). Estudis molt recents d'EPR (electron paramagnetic resonance) semblen indicar que quan la concentració d'ió Ln3+ es baixa, aquest ió presenta la tendència a substituir l'ió alcalí present a l'estructura (10).Després dels resultats obtinguts en el present treball a partir de la tècnica EXAFS a la instal•lació sincrotò del Brookhaven National Laboratory/State University of New York (Stony Brook) es pot concloure definitivament que els ions Nb s’ubiquen en la posició Ti (1) i que els ions Yb3+ es distribueixen paritariament en les dues posicions del Ti (1 i 2). Aquests resultats aporten una valuosa informació per a la correcta interpretació dels espectres, tant d’absorció com d’emissió, del material i per la avaluació dels paràmetres del seu comportament durant l'acció làser.

El cop de sol en pomera: causes i control

En les condicions climàtiques del Sud d’Europa, el cop de sol és un dels factors que més incideixen en la reducció del percentatge de fruits de primera categoria, especialment en certes varietats com ‘Granny Smith’, ‘Fuji’ o ‘Gala’. Existeixen encara certs dubtes respecte les causes del desenvolupament del cop de sol, tot i que està àmpliament acceptat que les altes temperatures del fruit hi juguen un paper important. En canvi, existeix més debat pel que fa al paper de la radiació. Els mecanismes fisiològics causants dels símptomes del cop de sol no són del tot clars. Existeixen diferents hipòtesis, des de la necrosis dels teixits fins a la degradació de pigments en funció del grau de cop de sol. El mètode més efectiu pel seu control és la selecció minuciosa de varietats ben adaptades a les condicions climàtiques locals, ja que mostren diferències en quant a la sensibilitat al cop de sol. Altres experiències de control avaluades en diferents zones del món inclouen la protecció amb xarxes antipedra, refrescament evaporatiu mitjançant reg per aspersió i aplicació d’un film de partícules de caolí amb diferents graus d’èxit i implementació.

Reconstrucció de les temperatures superficials de l’aigua i de l’aire del Skagerrak (Escandinàvia) dels darrers 2000 anys

S’han utilitzat uns proxies nous per a estimar les temperatures superficials de l’aigua i de l’aire dels darrers 2000 anys de la zona de l’estret del Skagerrak per tal d’estudiar l’evolució del clima en aquesta zona i comparar-la amb la tendència del pal d’hoquei observada en diversos registres de l’hemisferi Nord. Els proxies utilitzats estan basats el els GDGTS i són el TEX86, que permet estimar la SST, el MAAT que permet estimar la temperatura mitjana anual de l’aire, el BIT que permet estimar la proporció de material terrestre en sediments marins o lacustres i el CBT que permet estimar el pH del sòl. Aquestes estimacions s’han comparat amb altres registres de la mateixa zona d’estudi. S’observa que el senyal de temperatura estimat pel TEX86 prové d’una zona en la columna d’aigua situada entre la zona fòtica i el fons marí. L’estimació del MAAT permet observar un òptim climàtic medieval, una petita edat del gel i un increment accentuat de les temperatures en els darrers 200 anys en la zona d’estudi. D’altra banda sembla que el MAAT estima la temperatura anual de l’aire a nivell regional, no local. L’estimació del BIT permet observar que la major part del testimoni sedimentari analitzat prové de material autòcton. S’observen dos pics al voltant de 445 DC i 1462 DC que podrien indicar episodis de pluges torrencials i/o canvis en la dinàmica de les corrents marines al Skagerrak. Finalment el pH estimat mitjançant el CBT sembla ser no representatiu dels sòls de Noruega, per tant aquesta forma d’estimar el pH podria ser no vàlida per als sediments marins.

Augment de la resolució en la reconstrucció de les temperatures de l'aigua i de l'aire del llac Baikal (Sibèria) dels últims 60.000 anys

Aquest estudi consisteix en l’augment de la resolució en la reconstrucció de la temperatura de l’aigua i l’aire del llac Baikal durant els últims 60.000 anys mitjançant l’ús de les proxies de reconstrucció de la temperatura TEX86 i MAAT, i la d’aportació de matèria orgànica d’origen terrestre, el BIT. L’objectiu general d’aquesta investigació és incrementar la resolució temporal en el mostreig del testimoni CON-01-603-02 per tal de millorar el registre de dades obtingudes i d’aquesta manera poder contrastar la hipòtesi de la interconnexió climàtica global, així com identificar esdeveniments climàtics sobtats, tals com els Heinrich events i els esdeveniments D-O. Un cop obtinguts els resultats s’ha realitzat l’anàlisi de la qualitat i fiabilitat de les dades a les resolucions de 5, 10 i 20 Kanys, i es conclou que existeixen diferències globals estadísticament significatives amb els resultats realitzats per Escala et al., (r.n.p [resultats no publicats]), la resolució dels quals es volia augmentar. S’han tractat d’anular aquestes diferències restant o bé sumant la diferència mitjana obtinguda entre les dues mostres en cada un dels intervals de 5 Kanys en què s’han donat aquestes. Els resultats integrats d’Escala et al.,(r.n.p) i els d’aquest estudi, aporten dades que recolzen l’hipòtesi de la interconnexió climàtica global, ja que al comparar-los amb els registres climàtics de Grenlàndia (GRIP2) i l’Antàrtica (Vostok) mostren respostes similars tant per les forces de Milankovitch com per les de subMilankovitch.

Reconstrucció de les temperatures superficials marines dels últims dos milions d'anys al Corrent de Benguela utilitzant l'índex TEX86

Per tal de reconstruir i obtenir una evolució climàtica a partir de les temperatures superficials marines dels últims dos milions d’anys al Corrent de Benguela (costa oest sud-africana) s’han analitzat 60 mostres del testimoni amb ODP 175-1084. Per fer-ho, s’ha utilitzat la nova calibració de l’índex TEX86 (Kim et al., 2007) i s’han representat els resultats juntament amb els valors obtinguts amb altres índexs referents a les temperatures mitjanes anuals de l’aire (MAAT) i el grau d’aportació sedimentària d’origen continental als sediments marins (BIT). També s’han comparat amb els registres de temperatura d’altres estudis en la mateixa àrea obtinguts a partir de proxies diferents. Els resultats del TEX86 mostren certa concordança amb alguns dels valors obtinguts en altres estudis i proposen hipòtesis que relacionen de manera directa els tres índexs calculats.

Influencia de la altura, la distancia de los tubos a la calle, la anchura de la calle, el tráfico y la densidad de vehículos sobre la concentración de NO2

Durante las primeras décadas del s. XX se contempló un importante aumento de las enfermedades coronarias, este hecho estimuló la investigación sobre las causas de dichas enfermedades. En 1978, y para investigar este fenómeno se inició el estudio REGICOR en el Hospital Josep Trueta de Girona. En el s. XX también se contempló un creciente problema de contaminación de las atmósferas urbanas, esto hizo que diferentes científicos estudiaran las relaciones entre las enfermedades coronarias y la contaminación atmosférica en áreas urbanas (Godish, 1997; Krupa & Legge, 2000; Brook et al., 2004 y Krewski et al., 2004). El proyecto realizado está situado en el contexto del primer estudio realizado en España que investiga los efectos sobre la salud de la contaminación atmosférica (REGICOR 2000-AIR). En el proyecto se pretende investigar la influencia de diferentes factores (distancia de los tubos a la calle, altura de los tubos, anchura de la calle, tráfico y densidad de tráfico) sobre la contaminación atmosférica de las ciudades de Girona y Salt, con el fin de poder caracterizar lo mejor posible la exposición a contaminación atmosférica. Para este fin se utilizará el NO2 como marcador de contaminación atmosférica y se seleccionaran varios puntos de muestreo en las dos ciudades dónde se pondrán captadores de NO2 para la medición de dicha contaminación. Después, y mediante un análisis estadístico, se podrá determinar la influencia de los factores en la variación de concentración de NO2 en el área seleccionada.

Development of advanced silicon radiation detectors for high energy physics and medical imaging

The 1st chapter of this work presents the different experiments and collaborations in which I am involved during my PhD studies of Physics. Following those descriptions, the 2nd chapter is dedicated to how the radiation affects the silicon sensors, as well as some experimental measurements carried out at CERN (Geneve, Schwitzerland) and IFIC (Valencia, Spain) laboratories. Besides the previous investigation results, this chapter includes the most recent scientific papers appeared in the latest RD50 (Research & Development #50) Status Report, published in January 2007, as well as some others published this year. The 3rd and 4th are dedicated to the simulation of the electrical behavior of solid state detectors. In chapter 3 are reported the results obtained for the illumination of edgeless detectors irradiated at different fluences, in the framework of the TOSTER Collaboration. The 4th chapter reports about simulation design, simulation and fabrication of a novel 3D detector developed at CNM for ions detection in the future ITER fusion reactor. This chapter will be extended with irradiation simulations and experimental measurements in my PhD Thesis.

Estudi exploratori per a la reconstrucció de temperatures de l'aigua i de l'aire en la conca central del llac Baikal (Sibèria) en els últims 40000 anys

Aquest estudi consisteix en un anàlisi exploratori que té per objectiu principal la realització d’una reconstrucció de la temperatura de l’aigua i l’aire del llac Baikal durant els últims 40.000 anys. El treball s’ha dut a terme mitjançant l’ús de les proxys de reconstrucció de la temperatura y la utilització dels mètodes TEX86, MAAT, i la d’aportació de matèria orgànica d’origen terrestre, el BIT, aplicant-les a la mostra VER93-2 st GC-24, extreta pel Baikal Drilling Project a la conca central, amb l’objectiu de fer una aportació de dades paleoclimàtiques per tal d’aconseguir una millora en les interpretacions de futurs esdeveniments climàtics, i d’identificar esdeveniments climàtics sobtats, tals com els Heinrich events i els Youngers Dryas. Abans de la realització de l’anàlisi de les mostres s’ha dut a terme una extrapolació de l’edat en el testimoni, degut a que l’edat del core BDP VER93-2.st.GC-24 havia estat extrapolada fins a 277,5 cm de profunditat i en el present estudi s’ha ampliat l’anàlisi fins als 460 cm. de profunditat. Un cop obtinguts els resultats s’ha realitzat un càlcul de precisió i reproductibilitat per tal de conèixer una estimació quantitativa de la variabilitat de les dades obtingudes en les diferents proxys, en el qual ha estat demostrat una baixa variabilitat de les dades, exceptuant la variabilitat del TEX86 i la precisió del MAAT. Per a la localització dels diferents esdeveniments climàtics donats durant l’Holocè i el Plistocè s’han realitzat anàlisis gràfics dels propis resultats, juntament i en comparació dels resultats realitzats per Escala et al. (r.n.p [resultats no publicats]) en la conca sud, i de l’estudi publicat per Prokopenko et al., en el que s’analitza la presència de diatomees i matèria orgànica l’Atlàntic Nord. Els resultats integrats d’Escala et al.,(r.n.p) i els d’aquest estudi coincideixen en la datació dels diferents esdeveniments, amb alguna variació hipotèticament produïda per l’extrapolació d’edat realitzada en el present estudi i la gran aportació de matèria orgànica en el lloc d’extracció del testimoni per part del riu Selenga. Aquests resultats mostren una possible relació entre els esdeveniments climàtics i la variació de la temperatura de l’aigua.

Climate change in the Atlantic Ocean since the 1940's and the effects on the global climate

En aquest projecte s’ha estudiat la relació entre els canvis en les temperatures superficials de l’Oceà Atlàntic i els canvis en la circulació atmosfèrica en el segle XX. Concretament s’han analitzat dos períodes de estudi: el primer des del 1940 al 1960 i el segon des del 1980 fins al 2000. S’ha posat especial interès en les anomalies en les temperatures superficials del mar en la regió tropical de l’Oceà Atlàntic i la possible interconnexió amb els canvis climàtics observats i predits. Per a la realització de l’estudi s’han dut a terme una sèrie d’experiments utilitzant el model climàtic elaborat a la universitat d’UCLA (UCLA‐AGCM model). Els resultats obtinguts han estat analitzats en forma de mapes i figures per a cada variable d’estudi. També s’ha fet una comparació entre els resultats obtinguts i altres trobats en altres treballs publicats sobre el mateix tema de recerca. Els resultats obtinguts són molt amplis i poden tenir diverses interpretacions. Tot i així algunes de les conclusions a les quals s’ha arribat són: les diferències més significatives per a les variables estudiades i trobades a partir dels resultats obtinguts del model per als dos períodes d’estudi són en els mesos d’hivern i a la zona dels tròpics; concretament a parts del nord de sud Amèrica i a parts del nord d’Àfrica. S’han trobat també canvis significatius en els patrons de precipitació sobre aquestes mateixes zones. També s’ha observant un moviment cap al nord de la zona d’interconvergència tropical i pot ser degut a l’anòmal gradient trobat a la zona equatorial en les temperatures superficial de l’Oceà. Tot i així per a una definitiva discussió i conclusions sobre els resultats dels experiments, seria necessari un estudi més ampli i profund.

El canvi climàtic a les Terres de l'Ebre

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. En aquest treball s’estudia sobretot l’augment de les temperatures a les Terres de l’Ebre. Amb les temperatures facilitades per l’Observatori de l’Ebre s’han pogut realitzar prediccions de temperatures mitjanes, màximes i mínimes, per a saber les temperatures d’aquí uns 100 anys. Un cop fetes les prediccions, s’han consultat les condicions climàtiques de les plantes més característiques de la zona amb els científics de l’Institut de recerca i tecnologia agroalimentària i així poder fer una predicció i veure fins quan podríem gaudir de les nostres plantes, o fins quan la seva producció seria fins com la d’avui en dia. A més a més, un altre tema que afecta sobretot aquestes terres és la pujada del nivell del mar, ja que tenim una costa molt vulnerable a aquesta situació. Per aquest fet hi trobareu mapes de la zona amb inundacions per cada metre que pugés el nivell del mar.

Estudi de la configuració magnètica de l'experiment LTP (LISA Technology Package)

La Teoria de la Relativitat General preveu que quan un objecte massiu és sotmès a una certa acceleració en certes condicions ha d’emetre ones gravitacionals. Es tracta d’un tipus d’on altament energètica però que interacciona amb la matèria de manera molt feble i el seu punt d’emissió és força llunyà. Per la qual cosa la seva detecció és una tasca extraordinàriament complicada. Conseqüentment, la detecció d’aquestes ones es creu molt més factible utilitzant instruments situats a l’espai. Amb aquest objectiu, neis la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Es tracta aquesta d’una missió conjunta entre la NASA i l’ESA amb llançament previst per 2020-2025. Per reduir els riscs que comporta una primera utilització de tecnologia no testejada, unit a l’alt cost econòmic de la missió LISA. Aquesta missió contindrà instruments molt avançats: el LTP (LISA Technoplogy Package), desenvolupat per la Unió Europea, que provarà la tecnologia de LISA i el Drag Free flying system, que s’encarregarà de provar una sèrie de propulsors (thrusters) utilitzats per al control d’actitud i posició de satèl•lit amb precisió de nanòmetres. Particularment, el LTP, està composat per dues masses de prova separades per 35 centímetres, i d’un interferòmetre làser que mesura la variació de la distància relativa entre elles. D’aquesta manera, el LTP mesurarà les prestacions dels equips i les possibles interferències que afecten a la mesura. Entre les fonts de soroll es troben, entre d’altres, el vent i pressió de radiació solar, les càrregues electrostàtiques, el gradient tèrmic, les fluctuacions de voltatge o les forces internes. Una de les possibles causes de soroll és aquella que serà l’objecte d’estudi en aquest projecte de tesi doctoral: la presència dintre del LTP de camps magnètics, que exerceixen una força sobre les masses de prova, la seva estimació i el seu control, prenent en compte les caracterírstiques magnètiques de l’experiment i la dinàmica del satèl•lit.

Modelado de una cámara de onda milimétrica

En aquest projecte s'ha dissenyat i simulat una càmera d'ones mil·limètriques mitjançant "Spinning Reflectors" amb l'objectiu d'estudiar la qualitat de les imatges obtingudes, així com determinar la configuració de reflectors acceptable per a la nostra càmera. Per al seu disseny, s'ha realitzat el model d'una antena Cassegrain amb botzina alimentadora a FEKO i s'han simulat els diagrames de radiació corresponents als diferents angles de rotació d'ambdós reflectors al voltant de l'eix en el qual estan situats. Finalment, a partir del principi de funcionament de la nostra càmera, s'ha exposat la seva implementació física i s'ha representat en Matlab la seva PSF (Point Spread Function) i la imatge d'un objecte arbitrari d'acord amb les tècniques de formació d'imatges.

Primordial Perturbations in Einstein-Aether theories

El nostre objectiu es l'estudi d'extensions de la Relativitat General i, en particular, estem interessats en les teories que continguin camps vectorials addicionals. En aquests tipus de teories es necessari imposar que el vector ha de tenir norma fixa per evitar la presència d'un fantasma o grau de llibertat amb terme cinètic negatiu, i això implica que la simetria Lorentz està trencada espontàniament. El camp del aether només interactua gravitatòriament i la seva presència es difícil de detectar, no obstant això, durant inflació les fluctuacions del buit a escales petites d'un camp lleuger pot deixar una empremta en observables com les anisotropies del fons de radiació de microones. Les fluctuacions del Einstein-aether es comporten com els camps sense massa i això fa que inflació generi modes de longitud de ona llarga en els sectors escalar i vectorial. Hem estudiat la signatura del Einstein-aether dins l'espectre de pertorbacions primordials lluny del límit de de Sitter de inflació. Aquests modes escalars i vectorials poden deixar una empremta significativa en la radiació de fons de microones en funció dels paràmetres del model. Les observacions del fons de radiació de microones imposen restriccions fenomenològiques que redueixen els límits existents per aquesta classe de teoria. Amb aquest estudi del aether també esperem millorar el coneixement que tenim de una classe més ampla de teories que exhibeixen el mateix tipus de trencament de simetria.