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Estudiante del Doctorado en Ciencias Físicas de la PUCV recibió distinción en Congreso Internacional realizado en Europa

La estudiante del Doctorado en Ciencias Físicas de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), Karin Alfaro, se mostró feliz con el reconocimiento y expresó: “Estoy cumpliendo un sueño, porque desde pequeña quise generar conocimiento, viajar para mostrarlo y enseñar a las nuevas generaciones”

La estudiante de Doctorado en Ciencias Físicas de la PUCV, Karin Alfaro, fue distinguida como la mejor presentación de póster en el XXXVII Congreso europeo Dynamics Days, prestigioso evento académico internacional, realizado en el mes de junio en Szeged, Hungría. En la oportunidad, la joven investigadora agradeció el apoyo de Conicyt y presentó algunos resultados de su tesis doctoral: "Propagación de ondas no-lineales en medios inhomogéneos", la que trabaja hace un año y medio.

De esta manera, el póster presentado en Dynamics Days Europa, fue realizado en el marco de la investigación "π-kink propagation in the damped Frenkel-Kontorova Model", liderada por los profesores René Rojas – tutor de tesis de la estudiante premiada - Mónica García Ñustes (PUCV) y Marcel Clerc (U.Chile). En el marco de esta investigación de frentes estable-estable, Karin Alfaro dio un giro más amplio estudiando la relación estable-inestable.

Sobre los inicios de esta investigación, la joven investigadora PUCV explicó, que hay muchos fenómenos en la naturaleza cuya propagación ocurre en un medio discreto y, sin embargo, se explican matemáticamente como si fuese un proceso continuo, dada la dificultad que representa hacerlo en el medio original. Desde esta óptica, manifestó la necesidad de develar qué se está obviando al analizar la dinámica del sistema desde una perspectiva continua, cuando realmente la propagación ocurre en un medio discreto.

¿En qué consiste tu trabajo de investigación?

Este trabajo tiene el propósito saber si los modelos matemáticos continuos describen de forma correcta un sistema que es discreto. Para esto tomamos una cadena de péndulos en el límite sobreamortiguado sin despreciar el término inercial, tal que la propagación global es un frente de onda que une un estado inestable con uno estable. 

Dentro de los resultados numéricos encontramos que la velocidad del corazón del frente es oscilatoria y es función de la constante de acoplamiento. Además encontramos que el frente se comporta como una partícula extendida, a diferencia del modelo continuo que considera que la velocidad del frente es constante y este se comporta como un sólido rígido.

Ahora bien, dentro de la descripción analítica se encontró una expresión para la velocidad media en función del acoplamiento (descripción discreta) y se elaboró un modelo efectivo continuo que básicamente nos permite describir analíticamente la velocidad oscilatoria y cualitativamente el comportamiento del sistema en el discreto (descripción continua).

¿Podrías darnos un ejemplo de propagación de frente del tipo estable-inestable?

Para que la gente entienda de qué se trata mi trabajo, debe imaginar una cadena de fósforos ubicados uno al lado de otro. Bajo esta configuración tenemos dos posibles estados para cada uno de los fósforos que constituyen la cadena, estable e inestable. La cerilla no quemada juega el rol del estado inestable dado que al perturbarla o encenderla, la saco de su estado original, quedando finalmente quemada y, como podrán deducir, la cerilla quemada representa el estado estable ya que si trato de perturbarla no vuelve a prender.

Ahora, cómo sucede la propagación en la cadena, debemos considerar que al prender el primer fósforo parte de esa energía (calor) pasa a la siguiente cerilla, pero no de forma instantánea, sino que demora en prender. En forma concreta, si escuchamos la propagación nos daremos cuenta de que existe una dilación del sonido que hace cada cerilla al momento de prenderse y que es distinto a prender por ejemplo una hoja de papel que sería un medio continuo.

De esta manera, como la propagación no sucede en un medio continuo, el sonido que emerge cuando se propaga el fuego de una cerilla a otra, es periódico. Entonces mi investigación trata de analizar cuáles son los efectos de la discretitud en la propagación del frente. Para esto tomamos un modelo físico sencillo, que cumple con las características mencionadas en el ejemplo de los fósforos. El modelo es una cadena de péndulos sobreamortiguada, donde todos los péndulos se encuentran inicialmente arriba (estado inestable) y al perturbar uno, se genera una caída hasta la posición inferior (estado estable) y no produce oscilaciones a ésta. Lo último es importante, ya que si volvemos a nuestro ejemplo de las cerillas implicaría que la cerilla quemada volver a prender, y realizamos el experimento vemos que esto no ocurre.

¿Cómo podría llevarse este ejemplo a la realidad?

Esto lo vemos en un tema actual por estos días, los apagones de electricidad. El apagón se realiza por bloques, no es todo en el mismo instante. Por lo que, saber los efectos que tiene la discretitud en en este tipo de sistemas, podría dar lugar a que los ingenieros investigaran a partir de la velocidad de propagación, la manera de cortar el apagón en algún sector y así evitar su propagación.

¿En qué momento decides seguir esta línea de investigación?

Primero, por el trabajo que realizo con mi tutor de tesis, el profesor René Rojas. No obstante ello, debo reconocer que, en un principio, si bien sabía que quería entrar a la parte de la física no lineal, mi principal motivación eran los fluidos. Finalmente, en el camino académico del doctorado que realizo en la PUCV, me encontré con la propagación de ondas no lineales, cuyo campo es más amplio y me permite - por ejemplo - desarrollar nuevas investigaciones en otra de las áreas de mi interés, como es la óptica no lineal. 

¿Cuál fue la recepción del póster entre la comunidad de investigadores asistentes a Dynamics Days?

Nos fue muy bien, porque como dije antes, hay muchos sistemas en la naturaleza que son discretos y se analizan de manera incompleta. Por ello y entendiendo que hay muy poca investigación en medios discretos, llama poderosamente la atención este trabajo, primero, porque nos enfrentamos a una velocidad de propagación oscilatoria y, segundo, porque el frente ya no es una partícula vista como un todo y con una misma velocidad, sino que cada punto tiene una velocidad instantánea distinta. También es de interés porque mayoritariamente los físicos e investigadores, en general, realizan simulaciones de los sistemas que estudian y, en este punto, a veces surgen interrogantes relacionadas con los resultados, ya que al simular discretizamos la red con la que trabajamos y por ende debemos conocer cuales son los efectos debidos a la discretización y cuáles son los resultados que espero de mi sistema.

Así, el póster cumplió su objetivo, tanto al generar interés, y  por la retroalimentación que hubo interés por parte de mis pares, ya que cuando lo elaboré, pensé en que las personas que lo miraran tuvieran la necesidad de recibir una explicación del contenido, lo que fue mi labor durante los tres días de los cinco días del Congreso.

¿Cómo evaluarías tu participación?

Poder transmitir mi trabajo de tesis en otro idioma, explicar a otros una línea que no es de conocimiento general y la generación de nuevas ideas a partir de los comentarios, son parte importante y muy significativa para quienes dedicamos la vida a generar nuevo conocimiento y, en mi caso personal, me da mucha experiencia y motivación para seguir adelante, entendiendo que a futuro, seré yo quien deba motivar a otros investigadores para alcanzar sus objetivos.

¿Qué te motivo a estudiar en la PUCV y que visualizas en tu futuro como investigadora?

Elegí la PUCV por el profesor, por sus redes y porque fue la opción más cercana a mis intereses que se relacionan con el perfil del graduado y la calidad de vida que me ofrece la región. En el futuro inmediato, pretendo terminar y defender mi tesis doctoral en agosto del próximo año, lo que es coincidente con el término de mi período como becaria Conicyt. Después de esto, me proyecto a seguir un postdoctorado en Europa, pero antes de elegir alguna universidad o país donde hacerlo, quiero definir  bien qué línea de investigación continuaré.

Finalmente, ¿qué pondrías aconsejar a quiénes están evaluando seguir la carrera de investigador?

En lo personal, investigar es mi vida y mi pasión. En este sentido, al tomar la decisión hay que considerar que lo que se va a hacer, se debe disfrutar. Además, hay que saber que uno va a estar toda la vida estudiando y aprendiendo, incluso como profesor universitario o investigador, uno debe estar en permanente relación con el nuevo conocimiento.

Desde otra mirada, descubrir cosas es apasionante y para ello nunca me detengo en la finalidad. Bien lo sabe Einstein y todos quienes descubrieron cosas sobre la mecánica cuántica, porque de seguro que nunca imaginaron que sus conocimientos terminarían en computadores y en el desarrollo de nuevas tecnologías. Su motivación era la misma que la mía: saber más.

La aplicabilidad posterior de ello, es tema de los ingenieros. Este camino es maravilloso y más aún, sabiendo que en Chile faltan científicos que aporten al desarrollo del país, podría resumirse en la frase del matemático y físico francés Henri Poincaré: "El científico no estudia la naturaleza por la utilidad que le pueda reportar; la estudia por el gozo que le proporciona, y este gozo se debe a la belleza que hay en ella. La belleza intelectual se basta a sí misma, y es por ella, más que quizá por el bien futuro de la humanidad, por lo que el científico consagra su vida a un trabajo largo y difícil".