Física Teórica

La Facultad de Ciencias como institución de enseñanza superior, requiere que las actividades del personal académico, especialmente de los Profesores de Carrera, abarquen tanto la Docencia como la Investigación. Esta última es indispensable para llevar a cabo una Docencia de calidad que se actualice y estimule a los estudiantes. Tomando en cuenta lo anterior, las actividades realizadas por los integrantes del Grupo de Física Teórica de la Facultad de Ciencias, incluyen Investigación, Docencia y Difusión.

Actividades de Investigación

Lo más sobresaliente del trabajo de investigación del Grupo de Física Teórica es que se trata de un trabajo sistemático que ha incidido en el área en el transcurso del tiempo. Es decir, se trata de un grupo activo y consolidado que ha generado a lo largo del tiempo varias líneas de investigación, cuyos resultados se han publicado en revistas arbitradas de prestigio y circulación internacional como Physical Review A y B, Modern Physics Letters, Solid State Communications, etc. Adicionalmente los resultados obtenidos se someten también al arbitraje de los expertos del campo presentando trabajos en Congresos Internacionales y publicando Memorias arbitradas de eventos como CITEC y M2S HTSC. Es importante resaltar que el grupo de Física Teórica ha mantenido permanentemente colaboración con otros profesores del Departamento de F´siica y con investigadores de otras dependencias de la UNAM.

En nuestro tranbajo de investigación se erequiere el empleo y/o desarrollo de métodos de la Física, con las peculiaridades y aproximaciones propias del sistema estudiado. La selección apropiada del método y la optimización de los cálculos correspondientes ha sido un problema central en el desarrollo de la investigación. Actualmente, en las diferentes líneas de investigación, la trayectoria a seguir es clara y sólo se verá modificada por la información que pueda surgir a partir de resultados experimentales.

Los sistemas de muchos cuerpos son el punto de partida para el estudio de los sistemas que se presentan en Materia Condensada, por lo que ha sido un problema de gran interés y de suma complejidad. De gran interés porque sus técnicas han sido utilizadas con éxito en la determinación de propiedades del estado base y de transporte en sistemas de Materia Condensada. En particular, el análisis sistemático de gases de partículas con diferentes interacciones es muy importante porque estos sistemas sirven como modelos para abordar una gran variedad de sistemas físicos. Se han desarrollado métodos matemáticos y técnicas computacionales que han sido empleados en muchas áreas y que se pueden ajustar a la situación particulkar que se quiere describir.

Actividades de Docencia

Las actividades de docencia relevantes son las siguientes:

Los integrantes del grupo impartimos regularmente los cursos de licenciatura que nos asigna el Departamento de Física y somos tutores activos del Programa de Posgrado en Ciencias Físicas, así como de otros Programas de Posgrado de la UNAM. La participación en los cursos Propedéuticos de Posgrado en Ciencias Físicas, así como en cursos de educación continua ha sido sistemática y hemos escrito material de apoyo a la docencia sobre diferentes temas. Reconocemos la importancia de preparar personal capacitado en todos los niveles y estamos especialmente interesados en continuar con esta importante actividad, por lo que en todas las líneas de investigación tenemos temas interesantes para dirigir tesis de licenciatura, maestría o doctorado.

Líneas de Investigación

Dentro de las líneas de investigación en las que actualmente trabaja el grupo, se encuentran las siguientes:

• El modelo del gas de electrones
• Superconductividad

El modelo del gas de electrones

El Modelo del Gas de Electrones es fundamental en la física de sistemas de muchas partículas. Utilizando una técnica que desarrollamos para el gas de electrones en modelo de jalea deformable, se han podido estudiar en forma unificada las regiones de densidades bajas, intermedias y altas. Esta técnica ha permitido abordar la descripción de sistemas tanto en 3 como en 2 dimensiones, así como sistemas tridimensionales que presentan un comportamiento anisotrópico en una o dos dimensiones. Nuestro trabajo ha contribuido a apoyar la hipótesis de Wigner sobre la transición de fase producida por la variación en la densidad electrónica de carga en el gas de electrones. En forma autoconsistente hemos obtenido el cristal de Wigner, a partir de la transición de la fase homogénea (conductora) a la fase localizada (aislante)[1]. Hemos estudiado también el comportamiento magnético del gas de electrones, obteniendo transiciones de fase magnéticas para este sistema, lo cual ha generado también mucho interés en años recientes [2]. En nuestro estudio de gases de electrones en tres dimensiones con localización a lo largo de una, dos o tres direcciones (1D, 2D, 3D) hemos determinado el estado magnético del sistema y la densidad electrónica a la cual se presenta cada una de estas transiciones. También hemos demostrado que bajo las condiciones de simetría que se establecieron, no son posibles las transiciones de localización en mD direcciones a una localización en nD direcciones, como algunos autores habían especulado [3].

El estudio de sistemas de electrones en dos dimensiones ha cobrado un gran interés en la comunidad científica internacional, debido a las importantes aplicaciones tecnológicas de estos sistemas en superconductividad, electrónica, etc. El comportamiento a bajas temperaturas de estructuras como el MOSFET de silicio y heteroestructuras de arseniuro de galio ha sido un gran reto, ya que las teorías tradicionales no lo explican. En esta línea tenemos varias contribuciones [4].

Superconductividad

A partir de 1986, el acceso a materiales superconductores de altas temperaturas críticas generó un impresionante interés en la investigación tanto teórica como experimental de estos materiales, principalmente debido a sus posibles aplicaciones tecnológicas. Entre estas se encuentran: La construcción de imanes superconductores para los aceleradores de partículas FERMOLAB y CERN; los electroimanes superconductores han mejorado las perspectivas del transporte levitado, actualmente el MAGLEV alcanza velocidades de más de 500km/h; las uniones Josephson, empleadas en transistores y SQUIDs han permitido el desarrollo y miniaturización de los circuitos integrados; en Química, Biología y Medicina también se han utilizado con éxito.

Hasta el momento no se ha podido establecer una teoría definitiva que explique el fenómeno. Por lo tanto, resulta muy importante la elaboración de modelos que reproduzcan los resultados experimentales y establezcan las conexiones entre las distintas observaciones experimentales. Un hecho característico de los cupratos superconductores de alta Tc es su estructura laminar, lo cual permite considerarlos como sistemas cuasi-bidimensionales. En esta línea de investigación hemos desarrollado dos métodos:

• Con un método basado en una generalización de la Supersimetría de Dirac, se muestra la equivalencia entre la formulación de Bogoliubov-Valantin y la Supersimetría de Dirac. Con este formalismo se escribe la ecuación para la brecha superconductora para sistemas multicomponentes, y se puede entender el origen de las altas temperaturas críticas [5], [6].
• Con un modelo basado en el esquema BCS con superficies de Fermi generalizadas, con traslape de bandas, se han explicado algunas características de los materiales superconductores de alta Tc en las regiones de acoplamiento débil [7], e intermedio [8].