Capítulos (Física Aplicada I)

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Spectral irradiance, ground and crop dynamic reflectance. Key determinants in predicting photocurrent for agrovoltaic systems
(Elsevier, 2024-07) Barragán Sánchez-Lanuza, Miguel; Lillo Bravo, Isidoro; Egea Cegarra, Gregorio; Delgado Sánchez, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética; Universidad de Sevilla. TEP122: Termodinámica y Energías Renovables; Universidad de Sevilla. AGR278: Smart Biosystems Laboratory
This research delves into the nuanced dynamics influencing photocurrent generated in bifacial photovoltaic modules within the framework of agrovoltaic applications. Our findings underscore the necessity of using spectral data over absolute values regards to the wavelength dependence for precise energy yield predictions. Particularly, it is demonstrated that the ground reflectance plays a pivotal role. The type of soil (compact or tilled) and crop growth cycle contribute to temporal variations, significantly affecting energy production. In order to validate the proposed methodology for estimating photocurrent generated by APV systems based on spectral data, we conducted tests in two different irradiance conditions, deliberately chosen for their contrast: clear sky and hazy sky conditions. Experimental measurements were conducted for global, direct, and diffuse irradiance spectral components in both atmospheric scenarios. Additionally, we performed comprehensive spectral reflectance measurements for various soil types and crops throughout an entire growth cycle to depict the temporal variations in these values. It is observed an overestimation in the ratio between front and rear photocurrent generated by the bifacial PV module when the model relies on absolute values of solar irradiance and ground reflectance, compared to utilizing spectral input data. Furthermore, the analysis of absolute values fails to reveal a significant dependence on atmospheric conditions. In summary, this research discussed the implications of spectral data, geometry and atmospheric conditions, for bifacial PV modules in agrovoltaic applications.
Educación desde la estética de las competencias
(Dykinson, 2024) Delgado Sánchez, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Universidad de Sevilla. TEP122: Termodinámica y Energías Renovables
Determination of U-234/U-238 isotope ratios in environmental waters by quadrupole ICP-MS after U stripping from alpha-spectrometry counting sources
(SPRINGER; SPRINGER HEIDELBERG, 2006) Más Balbuena, José Luis; Ma, Renli; McLeod, Cameron; González-Labajo, Jesús; Cox, Alan; Watson, Paul; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
The 234U/238U isotope ratio has been widely used as a tracer for geochemical processes in underground aquifers. Quadrupole-based inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) equipped with a high-efficiency nebulizer and a membrane desolvator was employed for the determination of 234U/238U isotope ratios in natural water samples. The instrumental limit of detection for 234U was at the low pg L-1 level with very low sample consumption. Measurement precision (234U/238U) was 3-5% for bottled mineral water with elevated uranium concentration (>1 μg L-1). For the analysis of groundwater samples from the Almonte-Marisma underground aquifer (Huelva, Spain), uranium was stripped from stainless steel planchets that had previously been used as radiometric counting sources for alpha-particle spectrometry. Potential spectral interferences from other metals introduced during the dissolution were investigated. Matrix-matched blank solutions were needed to subtract the background on 234U due to the formation of platinum argides, and to allow for mass bias correction and background correction. The Pt appears to be an impurity present in the stainless steel, either as a minor component by itself or after extraction from the anode and a subsequent uranium electrodeposition. The 234U/238U isotope ratio data were in very good agreement with those of alpha spectrometry, while precision was improved by a factor of up to 10 and counting time was reduced down to ~20 min (10 replicate measurements).
A sequential determination of Sr-90 and Po-210 in food samples
(ELSEVIER SCI LTD, 2017) Hurtado Bermúdez, Santiago José; Más Balbuena, José Luis; Villa Alfageme, María; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
The latest EU Council Regulation 2016/52/Euratom updates the emergency limits on radionuclides in foods including 210Po and 90Sr, two of the most important radionuclides for radiological dose from the ingestion pathway. A novel and straightforward method has been developed for sequential determination of 90Sr and 210Po in food samples using ultra low-level liquid scintillation counting and alpha-particle spectrometry. For 90Sr analysis, the method makes use of stable strontium as yield tracer, and 210Po is determined through self-deposition using 209Po as a yield tracer. The quantification limit for this method is 25.0 and 2.0 Bq kg−1 for 90Sr and 210Po, respectively. The proposed radiochemical separation can be completed within 2 days for a batch of 12 samples. The radiochemical procedure was validated by its application for the measurement of IAEA certified reference materials, and through participation in a national intercomparison exercise. Results are also presented in seafood from the Mediterranean coast.
Solar selective coatings and materials for high-temperature solar thermal applications
(ScienceDirect, 2021) Escobar-Galindo, Ramón; Krause, Matthias; Niranjan, K.; Barshilia, Harish; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
Discrete Nonlinear Schrödinger Equations with Time-Dependent Coefficients (Management of Lattice Solitons)
(Springer, 2009) Cuevas-Maraver, Jesús; Malomed, Boris A.; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
Solitary Waves in the Nonlinear Dirac Equation at the Continuum Limit: Stability and Dynamics
(Nova, 2015) Cuevas-Maraver, Jesús; Kevrekidis, Panayotis G.; Saxena, Avadh; Cooper, Fred; Mertens, Franz G.; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
In the present work, we give a comparative summary of different recent contributions to the theme of the linear stability and nonlinear dynamics of solitary waves in the nonlinear Dirac equation in the form of the Gross-Neveu model. We indicate some of the key controversial statements in publications within the past few years and we attempt to address them to the best of our current understanding. The conclusion that we reach is that the solitary wave solution of the model is spectrally stable in the cubic nonlinearity case, however, it may become unstable through an instability amounting to the violation of the Vakhitov-Kolokolov criterion for higher exponents. We find that for the Dirac model, the interval of instability is narrower. A fundamental numerical finding of our work is that, contrary to what is the case in the nonlinear Schrodinger analogue of the model, the unstable dynamical evolution, does not lead to collapse (blowup) and hence it appears that the relativistic nature of the model mitigates the collapse instability. Various issues associated with different numerical schemes are highlighted and some possibilities for future alleviation of these is suggested.
Experimento docente sobre Dinámica I (Leyes de Newton): una propuesta de innovación teórico-práctica
(Universidad de Sevilla, 2022) López Santos, Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Universidad de Sevilla. FQM196: Nanotecnología en Superficies y Plasma
Se describe aquí una propuesta de ciclo de mejora en el aula para la asignatura de Física I de primer curso del Grado en Ingeniería Química Industrial de la Universidad de Sevilla, centrado en la docencia del tema de Dinámica I: Leyes de Newton. El trabajo en el diseño de contenidos, tareas metodológicas y herramientas de evaluación del nivel de aprendizaje alcanzado se ha inspirado en la aplicación del método científico-deductivo, basado en pautas de investigación docente. Para ello se ha intentado involucrar activamente al alumnado haciéndolo consciente de sus ideas previas y enfrentándolo a actividades de contraste antes y después de recibir información en el formato típico de lección magistral, cuya frecuencia se ha pretendido minimizar. Además, se han incorporado al ciclo de mejora las sesiones prácticas de laboratorio, que se integran temporalmente con las de teoría intentando coordinar y armonizar la metodología.
Modelling the dispersion of radionuclides in estuarine environments: the Odiel river estuary
(Elsevier, 2003) Periáñez Rodríguez, Raúl; Abril Hernández, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Scott, E. Marian; Dirección General de Investigación Científica y Técnica (DGICYT). España; European Commission (EC); Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT). España; Universidad de Sevilla. RNM138: Física Nuclear Aplicada
DNLS with Impurities
(Springer, 2009) Cuevas-Maraver, Jesús; Palmero Acebedo, Faustino; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Kevrekidis, Panayotis G.; Universidad de Sevilla. FQM280: Física no Lineal
The past few years have witnessed an explosion of interest in discrete models and intrinsic localized modes (discrete breathers or solitons) that has been summarized in a number of recent reviews [1–3]. This growth has been motivated by numerous applications of nonlinear dynamical lattice models in areas as broad and diverse as the nonlinear optics of waveguide arrays [4], the dynamics of Bose–Einstein condensates in periodic potentials [5, 6], micro-mechanical models of cantilever arrays [7], or even simple models of the complex dynamics of the DNA double strand [8]. Arguably, the most prototypical model among the ones that emerge in these settings is the Discrete Nonlinear Schrödinger (DNLS) equation, the main topic of this book.
Discrete breathers in Φ4 and related models
(Springer Nature, 2019) Cuevas-Maraver, Jesús; Kevrekidis, Panayotis G.; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Kevrekidis, Panayotis G.; Cuevas-Maraver, Jesús; Universidad de Sevilla. FQM280: Física no Lineal
In this Chapter, we touch upon the wide topic of discrete breather (DB) formation with a special emphasis on the prototypical system of interest, namely the 4 model. We start by introducing the model and discussing some of the application areas/motivational aspects of exploring time periodic, spatially localized structures, such as the DBs. Our main emphasis is on the existence, and especially on the stability features of such solutions.We explore their spectral stability numerically, as well as in special limits (such as the vicinity of the so-called anti-continuum limit of vanishing coupling) analytically. We also provide and explore a simple, yet powerful stability criterion involving the sign of the derivative of the energy vs. frequency dependence of such solutions. We then turn our attention to nonlinear stability, bringing forth the importance of a topological notion, namely the Krein signature. Furthermore, we briefly touch upon linearly and nonlinearly unstable dynamics of such states. Some special aspects/extensions of such structures are only touched upon, including moving breathers and dissipative variations of the model and some possibilities for future work are highlighted. While this Chapter by no means aspires to be comprehensive, we hope that it provides some recent developments (a large fraction of which is not included in time-honored DB reviews) and associated future possibilities.
Nonlinearity and Topology
(Springer Nature, 2020) Saxena, Avadh; Kevrekidis, Panayotis G.; Cuevas-Maraver, Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Kevrekidis, Panayotis G.; Cuevas-Maraver, Jesús; Saxena, Avadh; Universidad de Sevilla. FQM280: Física no Lineal
The interplay of nonlinearity and topology results in many novel and emergent properties across a number of physical systems such as chiral magnets, nematic liquid crystals, Bose-Einstein condensates, photonics, high energy physics, etc. It also results in a wide variety of topological defects such as solitons, vortices, skyrmions, merons, hopfions, monopoles to name just a few. Interaction among and collision of these nontrivial defects itself is a topic of great interest. Curvature and underlying geometry also affect the shape, interaction and behavior of these defects. Such properties can be studied using techniques such as, e.g. the Bogomolnyi decomposition. Some applications of this interplay, e.g. in nonreciprocal photonics as well as topological materials such as Dirac andWeyl semimetals, are also elucidated.
Pileta Integral. Miradas desde el siglo XXI. Nuevas Tecnologías para una cueva excepcional
(Universitat d´Alacant / Universidad de Alicante, Instituto Universitario de Investigación en Arqueología y Patrimonio Histórico (INAPH), 2019) Cortés Sánchez, Miguel; Simón Vallejo, María Dolores; Parrilla Giráldez, Rubén; Macías Tejada, Sara; Calle Román, Lydia; Martínez Aguirre, Aránzazu; Odriozola Lloret, Carlos Patricio; Jiménez Barredo, Fernando; Mayoral Valsera, Juan; Esparza Saínz, Laura; Universidad de Sevilla. Departamento de Prehistoria y Arqueología; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; García Atiénzar, Gabriel; Barciela González, Virginia; Universidad de Sevilla. HUM949: Tellus. Prehistoria y Arqueología en el sur de Iberia; Universidad de Sevilla. RNM-293 Geomorfología Ambiental y Recursos Hídricos
La primera presentación, la más exhaustiva y completa del arte prehistórico de La Pileta se debe a Henri Breuil (Breuil et al., 1915). Este autor propone dos grandes fases, una paleolítica, distribuidas en tres ciclos artísticos paleolíticos y una segunda postpaleolítica. A mediados del siglo XX diversos autores realizaron revisiones parciales de algunos paneles (p.ej. F. Jordá o E. Ripoll). Más tarde, y en la década de 1970, Lya y Marcel Dams trabajan durante varios años en La Pileta pero sus calcos son poco fidedignos. Por último, en noviembre de 1985 y en el marco de su tesis doctoral, J.L. Sanchidrián Torti realiza una revisión del arte de La Pileta. Este autor ha publicado diversos trabajos sobre La Pileta (p.ej. Sanchidrián, 1997). La Pileta ha sido objeto de diversas campaña de excavación en la sala de Vacas y de los Murciélagos en 1912 y 1942. No obstante, ninguno de estas excavaciones ha sido presentada en detalle y de los materiales obtenidos no se conservan más que algunos de selección (vid. Cortés y Simón 2007, Cortes et al., 2016). En otro orden de cosas, el primer plano topográfico de la Cueva de la Pileta fue realizado por el cartógrafo Willoughby Verner en 1912 (Breuil et al., 1915). En 1932 se realiza una nueva topografía, probablemente basada en otra muy similar que se encuentra en el Archivo Temboury. Posteriormente, se realiza una topografía por parte de grupos espeleológicos y, años más tarde, se publica el realizado por el Grupo de Espeleólogos Marbellíes. No obstante, los planos topográficos levantados hasta el momento tenían un fin meramente espeleológico y carecían de la resolución y precisión necesarias para un uso arqueológico. A comienzos del siglo XXI, pusimos en marcha una investigación integral de La Pileta de la cual hemos ido avanzando algunas novedades (Cortés y Simón 2007, Cortes et al., 2016, 2019) y que pretendía abordar desde una perspectiva holística la complejidad del yacimiento.
Estudio arqueoastronómico y arqueométrico de la arquitectura religiosa de Bujalance
(Real Academia de Ciencias, Bellas Letras y Nobles Artes de Córdoba, 2018) Más Balbuena, José Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Cosano Moyano, José; Abril Hernández, José María; Universidad de Sevilla. RNM138: Física Nuclear Aplicada
Cuando observamos una iglesia desde el cielo podemos ver cómo su eje principal se orienta con respecto a los puntos cardinales, y medir el ángulo que forma con el Norte, denominado acimut. Esta orientación puede guardar significados que hasta ahora han permanecido poco estudiados. Las Constituciones Apostólicas de los siglos III-IV constituyen las referencias escritas más tempranas, e indican que las iglesias se deben construir como naves alargadas, con la cabecera dirigida hacia oriente. Varias razones explicarían esta orientación: la Divina Majestad dispuso el movimiento de los cielos desde el este; allí estaba situado el paraíso, el este es el símbolo de la luz espiritual, y el lugar desde donde se espera la segunda y gloriosa venida de Jesucristo (Mateo, xxiv. 27). El este podría entenderse de forma amplia como el lugar por donde se eleva el Sol, que en nuestra latitud geográfica cubre unos sesenta grados en el horizonte de levante. Entre los siglos V y XIII diversos autores, entre ellos el Papa Virgilio, Isidoro de Sevilla y Guillermo Durando, precisan que la orientación debe ser hacia el este, al equinoccio (véase la revisión de Vogel et al., 1962, o el sumario de Gangui et al., 2014).Otras prácticas de orientación han podido coexistir con la anterior orientación canónica. Así, desde que en 1823 el poeta inglés William Wordsworth escribiera que la mayoría de las iglesias antiguas en Inglaterra fueron alineadas hacia el orto solar en la festividad del santo patrón, diversos autores han tratado de encontrar evidencias empíricas de su aplicación real en iglesias medievales de distintas regiones de Europa, aunque con escaso éxito. No obstante lo anterior, cada fábrica particular hubo de resolver el encaje del edificio en la parcela disponible, con los considerandos, entre otros, de estructuras arquitectónicas previas, la pendiente del terreno, los viarios preexistentes, los accesos y los detalles del diseño funcional del edificio. La definición de equinoccio no siempre se ha correspondido con el concepto actual de equinoccio astronómico (declinación solar nula), pudiéndose aplicar, entre otros, el equinoccio canónico (25 de marzo), el punto medio espacial o temporal entre solsticios, el equinoccio griego (21 de marzo), la entrada del Sol en el signo de Aries, o la igual duración del día y la noche. Durante la vigencia del calendario juliano, las referencias calendáricas habrían estado sujetas a la deriva asociada a la precesión de los equinoccios. En la actualidad, la estrella polar (α-UMi) nos permite localizar los puntos cardinales con razonable precisión, pero en el siglo III, por la precesión del eje de la Tierra, distaba más de 10º del polo norte celeste, y la separación aún era superior a los 3º a mediados del XVI, de modo que los mareantes que cruzaban el Atlántico aún necesitaban el apoyo de las Guardas del Norte. La localización de los puntos cardinales podía resolverse con las técnicas de gnomónica descritas por Vitruvio en su De Architectura (escrita entre el 30 y el15 AC), pero estos conocimientos no estaban al alcance de todos los maestros y canteros del mundo de la construcción. La observación del orto solar sobre el horizonte local, contemplado desde el emplazamiento donde se ubicaría el altar y en la fecha del equinoccio u otra relevante, habría proporcionado iglesia. En definitiva, la formación de los constructores, los medios técnicos a su alcance, el desconocimiento o la laxitud en la observancia de la norma, y la multiplicidad de matices interpretativos, ha dado como resultado una distribución continua de orientaciones de iglesias, que cubren la práctica totalidad de los 360 grados de la línea de horizonte. Sólo el análisis estadístico de grupos amplios de iglesias puede revelar algunos patrones de orientación inequívocos. En lo que sigue se destacan algunos de estos estudios. Blaauw (2012) estudió las primeras iglesias cristianas en Roma, concluyendo que en el siglo IV se prefirió orientar el ábside al oeste, aunque en los siglos siguientes las orientaciones al este y oeste fueron equivalentes. Más tarde, en el siglo IX, la orientación hacia el este se hizo dominante. Esta evolución estuvo ligada a los cambios en la orientación litúrgica. Gangui et al.12 (2014), compilando datos de la literatura especializada, publican el histograma de acimuts para un conjunto de 1274 iglesias medievales de Europa, que muestra una distribución monomodal con 27º de anchura a mitad de altura, y con su máximo ligeramente desplazado hacia el norte del equinoccio astronómico. En Inglaterra, Benson (1956) encontró que la mayoría de las iglesias medievales de Oxfordshire habrían seguido el principio de orientación descrito por Wordsworth. En estudios posteriores, Ali y Cunich (2001) afirman que esta regla podría explicar el 43% de las alineaciones para el conjunto de 143 iglesias medievales de Inglaterra incluidas en su estudio. Sin embargo, los estudios de 183 iglesias realizados por Hoare y Sweet (2000), y los de aproximadamente 2000 iglesias, realizado por Hinton (2010), encontraron que la mayoría de las iglesias no siguieron los patrones solares anteriores. Estos últimos autores encontraron una distribución continua de acimuts centrada alrededor de los 86°-88°, y con una desviación estándar de aproximadamente 12°. Pérez Valcárcel (1998) estudió la orientación de 187 iglesias románicas del Camino de Santiago, concluyendo que la regla de Wordsworth estaba ausente. González-García y Belmonte (2015) encontraron resultados similares para 167 iglesias pre-románicas en la Península Ibérica, tal vez con la excepción de iglesias erigidas después del descubrimiento de la tumba del apóstol Santiago. En Eslovenia, Čaval (2014) encontró que el 7.5% de las iglesias del período románico estaban orientadas hacia el amanecer / atardecer en la fiesta de su santo titular. Una revisión de otros trabajos sobre la orientación de las iglesias en Europa puede encontrarse, entre otros, en los artículos de Yilmaz (2012) y de González-García (2016). Estos estudios sobre la relación entre las construcciones antiguas y el cielo se enmarcan en el campo de la Arqueoastronomía. El sur de España fue el escenario para el encuentro de estudiosos latinos y árabes. Estos últimos habían preservado y mejorado muchos aspectos de la cultura clásica, especialmente la astronomía ptolemaica y la cosmología aristotélica. La orientación de las iglesias en este contexto geográfico e histórico había sido escasamente estudiada. En un reciente trabajo de este autor, medimos los acimuts de todas las iglesias parroquiales dedicadas a la Virgen de la Asunción en Andalucía, Extremadura, y los episcopados de Ciudad Real, Albacete, Cartagena y Orihuela (lo que aproximadamente se corresponde con el dominio musulmán a mediados del siglo XII). Cuando se representa la distribución de frecuencias encontramos iglesias orientadas en casi cualquier dirección, aunque con mayor densidad hacia el horizonte de levante. El hecho más sobresaliente es un pico muy intenso alrededor de los 75º; esto es, un grupo de iglesias (sobre el 10%) ha adoptado un patrón bien definido de orientación, que destaca claramente sobre la distribución continua de fondo. Usando modelos digitales del terreno y cálculos astronómicos, demostramos que estas iglesias se orientan al punto del horizonte local por donde se eleva el Sol en la festividad de la Virgen de la Asunción (15 de agosto, teniendo en cuenta el calendario juliano o gregoriano vigente en la fecha de su construcción). Un estudio estadístico similar, realizado con todas las iglesias parroquiales de España dedicadas a San Francisco de Asís, muestra en su distribución de frecuencias un pico alrededor de los 78.5º, que se corresponde con el punto del ocaso solar sobre el horizonte local en la festividad del santo titular. Dentro de la provincia de Córdoba, las iglesias de la Asunción de Castro del Río, Cañete de las Torres y Bujalance muestran este singular patrón de orientación, y en esta última localidad también encontramos este patrón de orientación solar para su iglesia parroquial de San Francisco. En el presente trabajo revisamos los principales resultados de nuestro estudio sobre las orientaciones de las iglesias de la Asunción y San Francisco en el sur de España. Para buscar nueva luz sobre los singulares patrones de orientación antes descritos complementamos el estudio con el análisis estadístico de la distribución de la orientación de las iglesias bajomedievales construidas ex novo en las principales ciudades de Andalucía después de la reconquista cristiana. Finalmente consideramos en detalle el estudio de caso de Bujalance, que se extiende a la ermita de Jesús Nazareno, la Iglesia del Hospital de San Juan de Dios, la conventual de las Carmelitas Descalzas, y a la arqueometría del conjunto.
Nonlinear Beam Propagation in a Class of Complex Non-PT -Symmetric Potentials
(Springer Nature Singapure, 2018) Cuevas-Maraver, Jesús; Kevrekidis, Panayotis G.; Frantzeskakis, Dimitri J.; Kominis, Yannis; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Universidad de Sevilla. FQM280: Física no Lineal
The subject of PT -symmetry and its areas of application have been blossoming over the past decade. Here, we consider a nonlinear Schrödinger model with a complex potential that can be tuned controllably away from being PT - symmetric, as it might be the case in realistic applications. We utilize two parameters: the first one breaks PT -symmetry but retains a proportionality between the imaginary and the derivative of the real part of the potential; the second one, detunes from this latter proportionality. It is shown that the departure of the potential from the PT -symmetric form does not allow for the numerical identification of exact stationary solutions. Nevertheless, it is of crucial importance to consider the dynamical evolution of initial beam profiles. In that light, we define a suitable notion of optimization and find that even for non PT -symmetric cases, the beam dynamics, both in 1D and 2D –although prone to weak growth or decay– suggests that the optimized profiles do not change significantly under propagation for specific parameter regimes.
Solitary waves in the Nonlinear Dirac Equation
(Springer Nature Switzerland AG, 2018) Cuevas-Maraver, Jesús; Boussaïd, Nabile; Comech, Andrew; Lan, Ruomeng; Kevrekidis, Panayotis G.; Saxena, Avadh; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Apñicada I; Universidad de Sevilla. FQM280: Física no Lineal
In the present work, we consider the existence, stability, and dynamics of solitary waves in the nonlinear Dirac equation. We start by introducing the Soler model of self-interacting spinors, and discuss its localized waveforms in one, two, and three spatial dimensions and the equations they satisfy. We present the associ- ated explicit solutions in one dimension and numerically obtain their analogues in higher dimensions. The stability is subsequently discussed from a theoretical per- spective and then complemented with numerical computations. Finally, the dynam- ics of the solutions is explored and compared to its non-relativistic analogue, which is the nonlinear Schr¨odinger equation.
Sine-Gordon Equation: From Discrete to Continuum
(Springer International Publishing, 2014) Chirilus-Bruckner, Martina; Chong, Christopher; Kevrekidis, Panayotis G.; Cuevas-Maraver, Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Universidad de Sevilla. FQM280: Física no Lineal
In the present Chapter, we consider two prototypical Klein-Gordon models: the integrable sine- Gordon equation and the non-integrable φ4 model. We focus, in particular, on two of their prototypical solutions, namely the kink-like heteroclinic connections and the time-periodic, exponentially localized in space breather waveforms. Two limits of the discrete variants of these models are contrasted: on the one side, the analytically tractable original continuum limit, and on the opposite end, the highly discrete, so-called anti-continuum limit of vanishing coupling. Numerical computations are used to bridge these two limits, as regards the existence, stability and dynamical properties of the waves. Finally, a recent variant of this theme is presented in the form of PT -symmetric Klein-Gordon field theories and a number of relevant results are touched upon.
Symmetry-breaking Effects for Polariton Condensates in Double-Well Potentials
(Springer Verlag, 2012) Rodrigues, Augusto S.; Kevrekidis, Panayotis G.; Cuevas-Maraver, Jesús; Carretero-González, Ricardo; Frantzeskakis, Dimitri J.; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Ministerio de Ciencia e Innovación (MICIN). España; Universidad de Sevilla. FQM280: Física no Lineal
We study the existence, stability, and dynamics of symmetric and anti-symmetric states of quasi-one-dimensional polariton condensates in double-well potentials, in the presence of nonresonant pumping and nonlinear damping. Some prototypical features of the system, such as the bifurcation of asymmetric solutions, are similar to the Hamiltonian analog of the double-well system considered in the realm of atomic condensates. Nevertheless, there are also some nontrivial differences including, e.g., the unstable nature of both the parent and the daughter branch emerging in the relevant pitchfork bifurcation for slightly larger values of atom numbers. Another interesting feature that does not appear in the atomic condensate case is that the bifurcation for attractive interactions is slightly sub-critical instead of supercritical. These conclusions of the bifurcation analysis are corroborated by direct numerical simulations examining the dynamics of the system in the unstable regime.
Hydrodynamic Transport Coefficients of Granular Gases
(Springer-Verlag, 2001) Brey Abalo, José Javier; Cubero Gómez, David; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
Some transport properties of granular gases are investigated. Starting from a kinetic theory level of description, the hydrodynamic transport equations to Navier-Stokes order are presented. The equations are derived by means of the Chapman-Enskog procedure. To test the existence of a normal solution and the possibility of a hydrodynamic description, the theoretical predictions are compared with numerical simulations of the underlying kinetic equation for small deviations around the reference homogeneous state. An excellent agreement is found for all the range of dissipation in collisions considered. Similar analysis is presented for self-diffusion and Brownian motion. In the former case, also Molecular Dynamics results are shown to agree with the theoretical predictions. Quantitative and also qualitative differences with the elastic limit are discussed.
Moving breather collisions in the Peyrard-Bishop DNA model
(Springer, 2009) Álvarez Chillida, María Azucena; Romero Romero, Francisco; Cuevas-Maraver, Jesús; Archilla, Juan F. R.; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Zhou, Jie
We consider collisions of moving breathers (MBs) in the Peyrard-Bishop DNA model. Two identical stationary breathers, sep- arated by a fixed number of pair-bases, are perturbed and begin to move approaching to each other with the same module of velocity. The outcome is strongly dependent of both the velocity of the MBs and the number of pair-bases that initially separates the stationary breathers. Some col- lisions result in the generation of a new stationary trapped breather of larger energy. Other collisions result in the generation of two new MBs. In the DNA molecule, the trapping phenomenon could be part of the complex mechanisms involved in the initiation of the transcription pro- cesses.

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