Degenerate and chiral states in the extended Heisenberg model on the kagome lattice

We present a study of the low-temperature phases of the antiferromagnetic extended classical Heisenberg model on the kagome lattice, up to third-nearest neighbors. First, we focus on the degenerate lines in the boundaries of the well-known staggered chiral phases. These boundaries have either semiextensive or extensive degeneracy, and we discuss the partial selection of states by thermal fluctuations. Then, we study the model under an external magnetic field on these lines and in the staggered chiral phases. We pay particular attention to the highly frustrated point, where the three exchange couplings are equal. We show that this point can be mapped to a model with spin-liquid behavior and nonzero chirality. Finally, we explore the effect of Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interactions in two ways: a homogeneous and a staggered DM interaction. In both cases, there is a rich low-temperature phase diagram, with different spontaneously broken symmetries and nontrivial chiral phases.Fil: Gómez Albarracín, Flavia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Pujol, Pierre. Universite Pierre Et Marie Curie. Laboratoire de Physique Theorique Et Hautes Energies; Franci

Estudio de la composición de rayos cósmicos de ultra alta energía en el Observatorio Pierre Auger

La presente Tesis fue realizada con el análisis de datos registrados por el Observatorio Pierre Auger entre enero del 2004 y agosto del 2009, colectados con el detector de superficie y también con técnica híbrida. El objetivo principal es presentar un método para obtener información de la composición de la partícula primaria para energías mayores a 10 18.5 eV a partir de la gran cantidad de datos colectada por el detector de superficie. En el capítulo 2 se presentan los observables sensibles a la masa de la partícula primaria utilizados por diferentes experimentos, y se muestran los resultados más recientes. En el capítulo 3, se describe el Observatorio Pierre Auger, y se detalla cómo se obtiene información de la partícula primaria a partir de la detección de la cascada generada en la atmósfera. Los principales resultados obtenidos por la Colaboración Pierre Auger se presentan en el capítulo 4. Los capítulos restantes incluyen el aporte original de esta Tesis. En el capítulo 5 se introduce un nuevo observable sensible a composición, se estudia su comportamiento y sus sesgos. La relación de este nuevo parámetro con la profundidad del máximo de partículas en la atmósfera se explora en el capítulo 6, y se presenta un método para estudiar composición a partir de la relación obtenida. En el capítulo 7, se describen estudios preliminares adicionales sobre el nuevo parámetro. Finalmente, se presentan las conclusiones de esta Tesis.Facultad de Ciencias Exacta

Phase ordering dynamics of reconstituting particles

We consider the large-time dynamics of one-dimensional processes involving adsorption and desorption of extended hard-core particles (dimers, trimers,⋯, k-mers), while interacting through their constituent monomers. Desorption can occur whether or not these latter adsorbed together, which leads to reconstitution of k-mers and the appearance of sectors of motion with nonlocal conservation laws for k≥3. Dynamic exponents of the sector including the empty chain are evaluated by finite-size scaling analyses of the relaxation times embodied in the spectral gaps of evolution operators. For attractive interactions it is found that in the low-temperature limit such time scales converge to those of the Glauber dynamics, thus suggesting a diffusive universality class for k≥2. This is also tested by simulated quenches down to T=0, where a common scaling function emerges. By contrast, under repulsive interactions the low-temperature dynamics is characterized by metastable states which decay subdiffusively to a highly degenerate and partially jammed phase.Fil: Gómez Albarracín, Flavia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Rosales, Héctor Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Grynberg, Marcelo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentin

Machine learning techniques to construct detailed phase diagrams for skyrmion systems

Recently, there has been an increased interest in the application of machine learning (ML) techniques to a variety of problems in condensed-matter physics. In this regard, of particular significance is the characterization of simple and complex phases of matter. Here, we use a ML approach to construct the full phase diagram of a well-known spin model combining ferromagnetic exchange and Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interactions where topological phases emerge. At low temperatures, the system is tuned from a spiral phase to a skyrmion crystal by a magnetic field. However, thermal fluctuations induce two types of intermediate phases, bimerons and skyrmion gas, which are not as easily determined as spirals or skyrmion crystals. We resort to large-scale Monte Carlo simulations to obtain low-temperature spin configurations and train a convolutional neural network (CNN), taking only snapshots at specific values of the DM couplings, to classify between the different phases, focusing on the intermediate and intricate topological textures. We then apply the CNN to higher-temperature configurations and to other DM values to construct a detailed magnetic-field-temperature phase diagram, achieving outstanding results. We discuss the importance of including the disordered paramagnetic phases in order to get the phase boundaries, and, finally, we compare our approach with other ML algorithms.Fil: Gómez Albarracín, Flavia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ciencias Básicas; ArgentinaFil: Rosales, Héctor Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ciencias Básicas; Argentin

Phase transitions, order by disorder, and finite entropy in the Ising antiferromagnetic bilayer honeycomb lattice

We present an analytical and numerical study of the Ising model on a bilayer honeycomb lattice including interlayer frustration and coupling with an external magnetic field. First, we discuss the exact T=0 phase diagram, where we find finite entropy phases for different magnetizations. Then, we study the magnetic properties of the system at finite temperature using complementary analytical techniques (Bethe lattice) and two types of Monte Carlo algorithms (Metropolis and Wang-Landau). We characterize the phase transitions and discuss the phase diagrams. The system presents a rich phenomenology: There are first- and second-order transitions, low-temperature phases with extensive degeneracy, and order-by-disorder state selection.Instituto de Física La Plat

Phase transitions, order by disorder, and finite entropy in the Ising antiferromagnetic bilayer honeycomb lattice

We present an analytical and numerical study of the Ising model on a bilayer honeycomb lattice including interlayer frustration and coupling with an external magnetic field. First, we discuss the exact T=0 phase diagram, where we find finite entropy phases for different magnetizations. Then, we study the magnetic properties of the system at finite temperature using complementary analytical techniques (Bethe lattice) and two types of Monte Carlo algorithms (Metropolis and Wang-Landau). We characterize the phase transitions and discuss the phase diagrams. The system presents a rich phenomenology: There are first- and second-order transitions, low-temperature phases with extensive degeneracy, and order-by-disorder state selection.Fil: Gómez Albarracín, Flavia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Rosales, Héctor Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Serra, Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentin

Phase transitions, order by disorder, and finite entropy in the Ising antiferromagnetic bilayer honeycomb lattice

We present an analytical and numerical study of the Ising model on a bilayer honeycomb lattice including interlayer frustration and coupling with an external magnetic field. First, we discuss the exact T=0 phase diagram, where we find finite entropy phases for different magnetizations. Then, we study the magnetic properties of the system at finite temperature using complementary analytical techniques (Bethe lattice) and two types of Monte Carlo algorithms (Metropolis and Wang-Landau). We characterize the phase transitions and discuss the phase diagrams. The system presents a rich phenomenology: There are first- and second-order transitions, low-temperature phases with extensive degeneracy, and order-by-disorder state selection.Instituto de Física La Plat

Phase ordering dynamics of reconstituting particles

We consider the large-time dynamics of one-dimensional processes involving adsorption and desorption of extended hard-core particles (dimers, trimers,⋯, k-mers), while interacting through their constituent monomers. Desorption can occur whether or not these latter adsorbed together, which leads to reconstitution of k-mers and the appearance of sectors of motion with nonlocal conservation laws for k≥3. Dynamic exponents of the sector including the empty chain are evaluated by finite-size scaling analyses of the relaxation times embodied in the spectral gaps of evolution operators. For attractive interactions it is found that in the low-temperature limit such time scales converge to those of the Glauber dynamics, thus suggesting a diffusive universality class for k≥2. This is also tested by simulated quenches down to T=0, where a common scaling function emerges. By contrast, under repulsive interactions the low-temperature dynamics is characterized by metastable states which decay subdiffusively to a highly degenerate and partially jammed phase.Instituto de Física La Plat

Virtualidad en la pandemia de covid-19: experiencias en la comisión G25 de Física II

Aquí presentamos un relato de la experiencia de virtualidad impuesta por la pandemia de COVID-19 en la comisión G25 de la cátedra de Física II, primer cuatrimestre 2020 y 2021. La situación sanitaria en marzo de 2020 llevó a la imposición de una cuarentena obligatoria, que implicó un abrupto corte del dictado presencial de clases. Desde la UNLP, y en particular en Física II, se retomaron las clases en abril, de manera virtual. Nuestra intención es compartir la experiencia de la comisión G25 de los primeros cuatrimestres de 2020 y 2021, donde se mantuvo el equipo formado por la Profesora (Flavia Albarracín), la Jefa de Trabajos Prácticos (Clara Bianchi) y la Ayudante Diplomada Cintia Perrone. En el 2020 Matías Villares formó parte del cuerpo docente como Ayudante Alumno, y en 2021, Maximiliano Haucke y Pablo Girardin como Ayudantes Diplomados. Desde la incertidumbre inicial de cómo llevar un curso improvisado de manera virtual, y con una circunstancia muy particular, pasando por las evaluaciones y las distintas estrategias que fuimos ensayando, nuestra idea es registrar aquí todas nuestras impresiones, pruebas y errores.Investigación en Metodologías Alternativas para la Enseñanza de las Ciencia

Metastable and scaling regimes of a one-dimensional Kawasaki dynamics

We investigate the large-time scaling regimes arising from a variety of metastable structures in a chain of Ising spins with both first- and second-neighbor couplings while subject to Kawasaki dynamics. Depending on the ratio and sign of these former, different dynamic exponents are suggested by finite-size scaling analyses of relaxation times. At low but nonzero temperatures these are calculated via exact diagonalizations of the evolution operator in finite chains under several activation barriers. In the absence of metastability the dynamics is always diffusive.Instituto de Física La PlataDepartamento de Físic