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- The impact of rotation and magnetic fields on the dynamics and potential observables of core‐collapse supernovae(2026) Cusinato, Marco; Obergaulinger, M.; Aloy Torás, Miguel Ángel; Escola de DoctoratCore-collapse supernovae mark the final, explosive stage in evolution of massive stars. Besides playing a central role in the synthesis of heavy elements, they are among the prime targets of multimessengers astrophysics, emitting neutrinos, gravitational waves, and electromagnetic radiation. These signals provide complementary probes of the collapsing core: neutrinos trace the energetics of the explosion, while gravitational waves encode the dynamical evolution of the proto-neutron star and its surroundings. However, interpreting these signals remains a major challenge, as they are shaped by complex, nonlinear dynamics and exhibit significant degeneracies with respect to the progenitor’s rotation, magnetic field configuration, and the microphysical equation of state. In this thesis, we establish quantitative links between these physical parameters, the core-collapse dynamics, and the resulting multimessenger signals. To this end, we perform state-of-the-art multidimensional simulations of core-collapse supernovae in special-relativistic magnetohydrodynamics using the Aenus-ALCAR code. Our models follow the collapse phase and extend from a few hundreds of milliseconds up to several seconds post-bounce. We consider multiple progenitor types, such as a red supergiant and two Wolf-Rayet stars, six different tabulated equations of state, varying degrees of initial rotation and different initial magnetic field strengths. In a suite of 29 axisymmetric simulations of the red supergiant progenitor, we investigate the connection between hydrodynamic convection and the gravitational-wave signal in the early post-bounce phase. Using ensemble empirical mode decomposition in combination with spectral analysis, we show that the signal can be decomposed into six intrinsic mode functions. The first three are associated with oscillations of the proto-neutron star, including the fundamental f-mode, while the remaining components arise from convective activity. We find that strong magnetic fields reduce rotational support and alter mode excitation, whereas convection robustly drives a persistent low-frequency component independent of the initial rotation. Moreover, we find that the commonly assumed dominance of the core-bounce signal at early times does not hold in all cases: prompt convection can produce gravitational-wave emission of comparable or greater amplitude within similar frequency ranges, complicating the identification of these features in observational data. For a Wolf–Rayet progenitor, we identify a regime of pre-collapse core rotation that leads to a sustained enhancement of gravitational-wave emission. This amplification originates from a resonance between the proto-neutron star’s quadrupolar f-mode and epicyclic oscillations at the boundary of the inner core. The resonance operates intermittently over timescales of several hundred milliseconds and imprints a correlated modulation on the neutrino signal at the same characteristic frequencies. With characteristic gravitational-wave frequencies of O(1 kHz), the resonantly enhanced signal may become detectable for events up to O(1 Mpc) with current and generation interferometers, offering a distinctive multimessenger signature of the underlying dynamics. Finally, we perform fully three-dimensional simulations of a rapidly rotating, weakly magnetized Wolf–Rayet progenitor to assess the impact of the nuclear equation of state. While all models develop strong non-axisymmetric instabilities, we find that the equation of state leaves distinct signatures in the multimessenger emission. In particular, the peak frequency of the gravitational-wave signal depends sensitively on the stiffness of the equation of state. Moreover, the equation of state significantly influences the proto-neutron star structure, angular momentum redistribution, magnetic-field amplification, and the morphology of the ejecta. Overall, this work demonstrates how multimessenger observations can be used to constrain the physical properties of core-collapse supernova progenitors and the nuclear equation of state, providing a pathway toward interpreting future detections with next-generation observatories.
- Analysis of urban heat environment combining satellite, airborne data and in-situ measurements(2026) Wei, Letian; Sobrino Rodríguez, José A.; Escola de DoctoratCompared with rural areas, cities bear a heavier heat burden under global warming. According to the United Nations, cities are warming at twice the global average rate. Therefore, promoting sustainable and equitable urban cooling has become an indispensable part of urban development strategies. To prepare cities for frequent overheating, effective mapping tools are essential to identify the at-risk areas and propose targeted interventions. València, Spain, featured with a typical Mediterranean climate, was selected as the study area for this thesis. The main objective is to conduct a city-scale thermal environment research using state-of-the-art data and methods, aiming to provide insights for building a sustainable and climate-resilient city. Land surface temperature (LST) and Outdoor thermal comfort (OTC) are two focused aspects. First, a 10 m Local climate zone (LCZ) division was generated using Geographic information system (GIS)-based method and the WorldCover map, which was used as an important basemap for spatial analysis. Two thermal comfort indices, Mean radiant temperature (Tmrt) and Universal thermal climate index (UTCI) were estimated using meteorological parameters simulated by Weather Research and Forecasting (WRF) model. From the perspectives of resistibility and recoverability, a novel Thermal resilience index (HRI) was developed. Results show that coastal areas exhibit a stronger HRI. Moreover, open/low-rise/sparse buildings (LCZ 5-9) demonstrate greater thermal resilience compared to compact buildings (LCZ 1-3). Both canopy-level (CUHI) and surface-level (SUHI) Urban Heat Island intensities were enhanced in LCZ 1-3 at night during heatwave period, with SUHI showing a greater magnitude. Furthermore, influenced by the heatwave, nighttime UHI intensity of LCZ 1-3 was higher than other categories. The UHI continued to linger in compact LCZs during post-HW period, demonstrating the thermal inertia effect of heatwaves on UHI. Following the same method, hourly UTCI was obtained on the day of SDGSAT-1 overpasses to analyze the relationship between 30 m LST and OTC. Results from Generalized additive model (GAM) show that LST contributes 22.68% and 20.89% to UTCI during daytime and nighttime, respectively, and these contributions slightly decrease to 19.84% and 20.44% when only built-up areas are considered. Furthermore, the effects of the ocean on SUHI and UTCI were quantified, results show that ocean not only attenuates UTCI levels, especially within 1 km from the coastlines; but also exerts distinct daytime/nighttime influences on SUHI: daytime SUHI increases with distance, while nighttime SUHI decreases with distance beyond 7 km, as the heat capacity of ocean makes it a hotspot at night. The urban campaign conducted in València on 10 September 2024 provided valuable airborne imagery and ground measurements for this research. Using Discrete anisotropic radiative transfer (DART) model, the Complete urban surface temperature (Tc), View-dependent temperature (Tv) based on component fractions and brightness temperature (Tb), as well as directional Tb from DART and Urban thermal anisotropy (UTA) were estimated. Results consistently indicated the contribution of wall temperature to at-sensor radiance in oblique observations. This preliminary work is an attempt to characterize three-dimensional (3D) surface temperature. For multi-angle satellites in the near future, developing angle correction algorithms based on digital twins is a promising direction. This dissertation studied urban thermal environment from a multi-source and multi-scale framework, integrating satellite observations, airborne imagery, ground measurements and numerical modelling. It advances the understanding of urban thermal patterns, offers insights to enhance heat resilience and develop climate adaptation strategies. A series of interesting questions were woven throughout the investigation. Hopefully, the process of addressing them could provide readers with inspiration and potential solutions for future research.
- All-In-One application for automatic identification and reconstruction of mass spectra in Ultra-High Vacuum systems(2026) Garcés-Iniesta, Juan José; Soria-Olivas, Emilio; Jenninger, Berthold; Mateo Jiménez, FernandoThe identification of contaminants within mass spectra is a crucial task in various fields, particularly in Ultra-High Vacuum environments where Residual Gas Analysis plays a significant role. In this paper, we present the development of an All-In-One web application designed to automate the process of mass spectrum component identification and its reconstruction from the detected species. Leveraging machine learning techniques for multilabel classification, the application provides an estimation of the present gas species and their relative contribution to the mass spectrum in terms of partial pressure to ultimately reconstruct the approximate mass spectrum following a novel iterative deconvolution process. The implemented classifier is based on an ensemble of independent extreme gradient boosting (XGBoost) trees. The classifier yields an average Area Under the ROC curve (AUC) higher than 0.96 and a Hamming loss of 0.0114 on the test set for all gas species, while the enhanced deconvolution process is robust against variations in input gas order and improves gas detection precision by reducing the reconstruction error while maintaining a consistent number of detected gases. All these processes and their respective settings are seamlessly integrated in the designed web application.
- Nonequilibrium dynamics of high energy transitions in monolayer WSe2(2026) Dogadov, Oleg; Cervantes Villanueva, Jorge; Olsen, Nicholas; Trovatello, Chiara; Zhu, Xiaoyang; Cerullo, Giulio; Molina Sánchez, Alejandro; Sangalli, Davide; Dal Conte, StefanoHigh-energy optical transitions in monolayer transition-metal dichalcogenides exhibit characteristics that are markedly distinct from those of lower-lying band-edge excitons. These differences arise from the involvement of electronic states located at regions of the Brillouin zone that are displaced from the valleys. In this work, we investigate the ultrafast dynamics of these high-energy excitations by employing broadband ultrafast transient absorption spectroscopy spanning the visible to ultraviolet spectral range. We observe that the formation and relaxation dynamics of one of the high energy transitions display a distinct behavior compared to the lower-energy excitonic resonances, developing on a significantly slower timescale. First-principles calculations of the excitonic landscape allow us to account for this delayed response and attribute it to the phonon-mediated formation of momentum-dark excitons.
- Exploring Extended Higgs Sector through Search for Heavy Neutral Higgs Bosons Decaying to Tau-Lepton Pairs with the ATLAS Detector(2026) Aikot, Arya; Fiorini, Luca; Escola de DoctoratThis thesis presents two main contributions to the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. The first part focuses on the Tile Calorimeter Phase-II upgrade, where a monitoring framework was developed and validated for the new FELIX-based readout architecture. The framework performs event-by-event comparisons between the legacy and upgraded readout systems, ensuring data integrity during the detector transition. Validation using test-beam data demonstrated excellent agreement in reconstructed amplitudes and pulse shapes, confirming the readiness of the upgraded readout for future ATLAS operation. The second part presents a search for heavy neutral Higgs bosons decaying into pairs of tau leptons in the fully hadronic final state using the complete Run 2 dataset and the currently available Run 3 data. The analysis employs improved object reconstruction, including RNN-based tau identification and the GN2 b-tagging algorithm, together with dedicated data-driven methods to estimate the dominant fake backgrounds. Expected exclusion limits are derived using a profile likelihood fit and interpreted within the MSSM framework. The results extend previous ATLAS searches, while studies indicate that future developments, such as Graph Neural Network-based tau identification and the full Run 3 dataset, will further improve the sensitivity to heavy Higgs bosons.
- A model-independent fit to Planck and BICEP2 data(2014) Barranco, Laura; Boubekeur, Lotfi; Mena Requejo, OlgaInflation is the leading theory to describe elegantly the initial conditions that led to structure formation in our Universe. In this paper, we present a novel phenomenological fit to the Planck, WMAP polarization (WP) and the BICEP2 data sets using an alternative parametrization. Instead of starting from inflationary potentials and computing the inflationary observables, we use a phenomenological parametrization due to Mukhanov, describing inflation by an effective equation of state, in terms of the number of e-folds and two phenomenological parameters alpha and beta. Within such a parametrization, which captures the different inflationary models in a model-independent way, the values of the scalar spectral index n(s), its running and the tensor-to-scalar ratio r are predicted, given a set of parameters (alpha, beta). We perform a Markov Chain Monte Carlo analysis of these parameters, and we show that the combined analysis of Planck and WP data favors the Starobinsky and Higgs inflation scenarios. Assuming that the BICEP2 signal is not entirely due to foregrounds, the addition of this last data set prefers instead the phi(2) chaotic models. The constraint we get from Planck and WP data alone on the derived tensor-to-scalar ratio is r < 0.18 at 95% C.L., value which is consistent with the one quoted from the BICEP2 Collaboration analysis, r = 0.16(-0.05)(+0-06), after foreground subtraction. This is not necessarily at odds with the 2 sigma tension found between Planck and BICEP2 measurements when analyzing data in terms of the usual n(s) and r parameters, given that the parametrization used here, for the preferred value n(s) similar or equal to 0.96, allows only for a restricted parameter space in the usual (n(s), r) plane.
- Advanced data analytics workflow in echocardiography: application in patients with aortic stenosis(2026) Agüero, Jaime; Garcés-Iniesta, Juan José; Calvo-Asensio, María; Vila Francés, Joan; Moreno, A.; Lozano Edo, Silvia; Gil-Molina, M.; Murillo-Varona, G.; Rad-Garcia, G.; Rodríguez Serrano, María; Buendía Fuentes, Francisco; Osa Sáez, Ana M.; Arnau-Vives, Miguel Ángel; Magdalena Benedicto, José Rafael; Martínez Dolz, Luis VicenteRecent studies based on machine learning techniques suggest that the identification of phenotypes or clusters of several variables provide useful insights for several cardiac diseases, particularly in aortic stenosis (AS). Imaging data derived from echocardiography as the main imaging modality in this setting is a key component of these phenotypes. However, translation of this novel knowledge into clinical practice is complex and requires new data workflows with advanced analytics capabilities.
- Hybrid probabilistic deep learning for drought monitoring(2025) Zhang, Mengxue; Camps-Valls, Gustau; Fernández Torres, Miguel Ángel; Escola de DoctoratDroughts are one of the costliest natural disasters, with severe consequences for ecosystems, agriculture, economies, and societies. Despite the increasing number of reports in recent years concerning large-scale global issues, drought modeling remains challenging because of its complex physical mechanisms and its multifaceted, prolonged impacts across systems and sectors. The IPCC Sixth Assessment Report estimates that drought events will increase in frequency, intensity with global warming, and more area will be exposed to drought risks. The trend will increase the number of people exposed to drought, disproportionately affecting vulnerable populations in developing countries. Confronting these realities, the effective detection, accurate forecasting, comprehensive understanding, and robust management of extreme drought events and agricultural risks have become an increasingly critical and urgent priority. However, existing approaches show critical limitations in terms of representation, generalization, reliability and physical consistency, undermining their practical utility. To address these challenges and enhance predictive capabilities under changing climate conditions, this thesis develops and validates new hybrid models that integrate advanced deep learning techniques with process-based domain knowledge for probabilistic drought modeling, enabling more accurate and responsible drought assessments. Probabilistic drought modeling offers a comprehensive framework for quantifying and understanding spatiotemporal drought events by assessing the likelihood and uncertainty associated with both data variability and model limitations. In this context, probabilistic deep learning models emerge as powerful tools for capturing the complexities of meteorological and hydrological dynamics, providing accurate predictions and nuanced insights into potential drought extreme. Hybrid models are emerging as a transformative paradigm in the Earth and climate system modeling. These models hold substantial promise for improving predictive accuracy, addressing Earth observations and modeling gaps, reducing epistemic and aleatoric uncertainties, and enhancing the representation of complex Earth system processes and feedback mechanisms. Integrating process-based knowledge with data-driven approaches, especially advanced deep learning methods, holds significant potential to improve the generalization and physical consistency of drought models. Hybrid models that merge these elements are increasingly recognized as effective means of enhancing the predictive skill for meteorological and hydroclimatic extremes such as droughts. This thesis presents several novel probabilistic hybrid approaches that jointly enhance statistical reliability and physical consistency on drought applications. These frameworks are designed for detecting rare and influential drought events or forecasting long-term surface soil moisture anomalies. To improve the model's capability to capture highly intricate land-atmosphere feedback mechanisms and the spatiotemporal variability implicit in climate data, a two-step model calibration algorithm and various uncertainty quantification techniques are examined to provide probabilistic rather than deterministic predictions. The probabilistic frameworks enhance predictive robustness, provide comprehensive uncertainty quantification, support reliable detection and monitoring, and enable uncertainty-aware decision-making under drought risks. The calibration methodology yields the lowest expected calibration error (0.31%) and the precision of the uncertainty-based decision-making is improved from 72.27% to 74.06% and 76.59%, based on different uncertainty-based strategies. Two distinct fusion strategies for integrating process-based drought knowledge are explored: expert-knowledge-guided learning and physics-aware regularization. These approaches enable proposed deep learning models not only to represent likelihood information learned from existing observations but also to embody probabilistic prior evidence or underlying dynamical regularization. The proposed integration strategies of drought knowledge effectively improve the detection and regression accuracy (ROC-AUC and R²) from 74.8%, 65.89% to 84.3%, 72.21%. Process-based knowledge enhances the ability to extrapolate across unseen climate regimes, aligning more effectively with drought processes while maintaining flexibility.
- Implicitization of 3D rational surfaces using iterated univariate resultants and avoiding extraneous factors(2025) Magdalena Benedicto, José Rafael; Pérez Díaz, Sonia; Fernández de Sevilla, MarianThis paper presents an interpretation for the extraneous factors appearing in the computation of iterated resultants with respect to a variable for three multivariate polynomials defined from the rational parametrization of a surface. We introduce a method for deriving the implicit equation of a surface using only two univariate resultants, whose polynomials match the degree of the parametrization. Our results provide a new approach to extracting the implicit representation of rational surfaces.
- Infinity branches and asymptotic analysis of algebraic space curves: New techniques and applications(2025) Pérez Díaz, Sonia; Shen, Li-Yong; Wang, Xin-Yu; Magdalena Benedicto, José RafaelLet represent an irreducible algebraic space curve defined by the real polynomials 𝑓𝑖(𝑥1, 𝑥2, 𝑥3 ) for 𝑖 = 1, 2. It is a recognized fact that a birational relationship invariably exists between the points on and those on an associated irreducible plane curve, denoted as 𝑝. In this work, we leverage this established relationship to delineate the asymptotic behavior of by examining the asymptotes of 𝑝. Building on this foundation, we introduce a novel and practical algorithm designed to efficiently compute the asymptotes of , given that the asymptotes of 𝑝 have been ascertained.
- Visión del color en el mundo animal: adaptaciones y evolución(2026) Cerdán Medina, Lucía; Díez Ajenjo, María AmparoLa visión del color es un fenómeno sensorial complejo que varía entre especies y está influenciado por sus necesidades ecológicas. Este estudio analiza cómo la percepción cromática en distintos tipos animales (terrestre, marino y aéreo) se adapta a su modo de vida y entorno, evaluando si responde a exigencias de supervivencia. Se seleccionaron tres especies representativas de hábitats diversos: el halcón, que habita en el medio aéreo y depende de una agudeza visual extrema para cazar; el ciervo, adaptado a un entorno terrestre donde detectar alimento es crucial, y el camarón mantis, cuya visión excepcionalmente compleja en el medio acuático le permite identificar presas y competidores. Para comprender mejor la visión del ciervo, se realizó una simulación utilizando la App CvSimulator, aproximando su visión dicromática a la de un humano protanope (falta de conos L). Comparando estas especies, el estudio busca comprender hasta qué punto la evolución visual ha optimizado la detección de estímulos relevantes en cada nicho ecológico, y qué mecanismos han desarrollado para mejorar su interacción con el medio que los rodea. Palabras clave: visión del color, fotorreceptores, adaptaciones visuales, evolución sensorial, percepción animal.
- Study of cavity resonance effects on board-level shields(2026) Martínez Delgado, Pedro A.; Amaro, Andrea; Suárez Zapata, Adrián; Alcarria, Antonio; Herráiz, Roberto; Torres País, José; Solera, Victor; Soret Medel, JesúsThe achievement of optimized performance, miniaturization, and the development of new advanced functionalities in electronic devices has a significant impact on their electromagnetic compatibility (EMC). The use of a board-level shield (BLS) is an effective approach to minimize electromagnetic interference (EMI) and improve EMC in electronic devices. Shielding cabinets are commonly used in electronic systems to contain and reduce EMI. However, the increasing operating frequencies of modern electronic systems can cause cavity resonance in shielding cabinets, increasing EMI levels within specific frequency ranges and potentially causing interference. This study presents a refined analytical and numerical approach to accurately predict the resonant frequency of shielding cabinets mounted on printed circuit boards (PCBs). An effective dielectric constant formulation is introduced to account for the combined influence of air and the PCB substrate within the cavity, significantly improving the accuracy of theoretical predictions. The analytical model is validated using Finite Element Method (FEM) simulations and two complementary experimental setups: transmission loss measurements and re-radiation characterization. The results demonstrate excellent agreement between theory, simulation, and measurements, with resonance prediction errors below 0.18 GHz. The findings provide practical design guidelines for anticipating and mitigating cavity resonance effects during PCB and shielding cabinet development, ensuring that shielding solutions enhance rather than degrade EMC performance.
- Study of beta decay of exotic nuclei interesting for fundamental and applied physics with Total Absorption Gamma-Ray Spectroscopy (TAGS) technique : the case of 85 Se(2026) Pépin, Julien; Algora, Alejandro; Fallot, Muriel; Porta, Amanda; Escola de DoctoratBeta decay plays an important role in reactor physics, where the beta decay of fission products contributes to the decay heat, the main source of energy after the reactor shutdown, a key parameter for nuclear safety. It is also at the origin of reactor antineutrinos, whose study depends on beta decay schemes, at the heart of recently observed anomalies. In nuclear astrophysics, beta decay governs the evolution of the r-process, responsible for the nucleosynthesis of heavy elements. These applications require precise nuclear data, often biased by the Pandemonium effect, due to the poor efficiency of conventional Ge gamma detectors. The TAGS technique, based on very high efficiency calorimeters, allows to overcome this limitation by measuring the total energy of electromagnetic cascades and to access reliable beta intensity distributions. In the frame of this thesis work, we used this technique to study the decay of 85Se nucleus due to its contribution to the decay heat. This work presents all the work done from the experimental measurement of this nucleus, carried out at the JYLF accelerator (Jyväskylä, Finland), up to its analysis.
- Vacuum-Deposited Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells(2026-07-02) Chozas Barrientos, Sofía; Bolink, Henk; Ventosinos, Federico; Escola de DoctoratLa transición hacia sistemas energéticos sostenibles requiere el despliegue acelerado de tecnologías limpias y renovables. En este contexto, la energía fotovoltaica se posiciona como una solución clave gracias a su alta escalabilidad y a la continua reducción de costes. Sin embargo, las células solares basadas en silicio, que dominan el mercado actual, se aproximan a su límite teórico de eficiencia, lo que impulsa el desarrollo de nuevas tecnologías capaces de superarlo. Entre ellas, las células solares tándem de perovskita/silicio han emergido como una tecnología altamente prometedora, al combinar la madurez del silicio con las excelentes propiedades optoelectrónicas de los materiales perovskita.A pesar de los notables avances logrados con los dispositivos fotovoltaicos de perovskita, la mayoría de los celdas de alta eficiencia se fabrican mediante métodos en solución. Aunque estas técnicas han permitido un rápido progreso a escala de laboratorio, su transferencia a la industria resulta compleja debido a la sensibilidad de los procesos a múltiples parámetros interdependientes, como las interacciones entre disolventes, la química de los precursores y las condiciones de procesado. En contraste, las técnicas de deposición en fase de vapor están ampliamente consolidadas en la fabricación industrial de dispositivos optoelectrónicos de capa fina, como los diodos orgánicos emisores de luz, ofreciendo ventajas en términos de control del proceso, pureza de materiales y uniformidad en grandes áreas. No obstante, su aplicación en células solares de perovskita ha sido hasta ahora limitada, en parte debido a las bajas velocidades de deposición asociadas a métodos convencionales como la co-sublimación.Cerrar la brecha entre las demostraciones a escala de laboratorio y la producción industrial requiere el desarrollo de estrategias de deposición que combinen las ventajas del procesado en vacío con capacidades de alta productividad. En este marco, el objetivo de esta tesis es avanzar en la comprensión y el desarrollo de células solares tándem de perovskita/silicio completamente procesadas en vacío, con especial atención las técnicas de diagnóstico con resolución por sub-celda y los procesos de fabricación escalables. En primer lugar, se investiga el papel de la unión de recombinación en dispositivos tándem depositados en vapor, revelando su influencia crítica en la propagación de “shunts” y en el rendimiento global del dispositivo. En segundo lugar, se desarrolla un marco de diagnóstico integral que permite descomponer el comportamiento eléctrico de las sub-celdas individuales en dispositivos monolíticos de dos terminales mediante la combinación de técnicas como Suns-VOC con iluminación selectiva, medidas de eficiencia cuántica externa y el modelado mediante circuitos equivalentes. Finalmente, la tesis introduce la sublimación en espacio próximo (CSS) como una técnica de deposición en fase de vapor de alta velocidad y potencialmente escalable para la fabricación de absorbedores de perovskita de banda ancha. A partir de un análisis detallado del proceso, se establece una comprensión mecanística que permite desarrollar estrategias robustas de control composicional mediante precursores en fase de vapor. El proceso desarrollado se aplica con éxito tanto a dispositivos de unión simple como a celdas tándem monolíticas sobre sustratos de silicio planos y texturizados, demostrando un alto rendimiento y una notable tolerancia del proceso.En conjunto, este trabajo demuestra que la fabricación completamente en vacío de celdas solares tándem de perovskita/silicio no solo es científicamente viable, sino también tecnológicamente prometedora, proporcionando una vía hacia la producción escalable y de alta productividad de tecnologías fotovoltaicas de próxima generación.
- Probabilistic machine learning for aerosol remote sensing(2026) Pelucchi, Paolo; Vicent Servera, Jorge; Camps-Valls, Gustau; Escola de DoctoratAerosols and their radiative forcing remain the largest source of uncertainty in our understanding of the Earth’s energy budget and anthropogenic climate change. This uncertainty is closely linked to the limitations of aerosol observations. Retrieving aerosol properties from satellite remote sensing involves solving a highly underdetermined inverse problem, and piecing together information from ground-based measurements is challenging due to their spatial sparsity and uneven distribution. This makes aerosol remote sensing intrinsically uncertain. Yet, most traditional retrieval algorithms provide only single-point estimates, with uncertainty approximated through secondary diagnostics. Although recent machine learning methods improve predictive accuracy by modelling complex nonlinear relationships, they similarly lack explicit representation of predictive uncertainty. To address the limitations of aerosol observations while exploiting the advantages of machine learning, this thesis develops probabilistic machine learning approaches to quantify, model and leverage uncertainty in aerosol remote sensing problems. The contributions span multiple stages of the aerosol observation chain, from satellite retrieval to spatial inference and ground observation strategy. First, probabilistic satellite retrievals of aerosol optical depth are formulated using invertible neural networks that jointly model the forward radiative transfer process and its inverse. This approach yields well-calibrated pixel-level uncertainty estimates, maintains physical consistency, and extends retrieval applicability to challenging surface conditions. Second, the reconstruction of spatially resolved aerosol absorption optical depth fields from sparse observations is addressed using meta-learning convolutional neural processes. Trained on reanalysis data, the model learns to infer global absorption fields from limited context observations, providing spatially explicit uncertainty estimates with non-stationary covariance structures. Third, the resulting uncertainty quantification is embedded in an active learning framework to guide optimal expansion of the AERONET network. The proposed sensor placements efficiently reduce aerosol absorption uncertainty and provide a principled basis for observational design. Together, these contributions demonstrate that probabilistic machine learning enables aerosol remote sensing to move beyond point estimates toward a framework in which uncertainty is explicitly quantified and operationally exploited. By representing and incorporating uncertainty across the aerosol observation chain, this work provides a foundation for more robust and informative aerosol products and supports ongoing efforts to better constrain aerosol radiative forcing.
- Real-time event reconstruction to enhance new physics searches at LHCb, including BuSca and rare radiative decays(2026) Zhuo Gao, Jiahui; Oyanguren Campos, Arantza; Escola de DoctoratEl experimento LHCb en el LHC es un espectrómetro frontal diseñado para buscar nueva física mediante estudios de precisión de desintegraciones de hadrones b y c. En el Run 3, LHCb mejoró su detector para operar a cinco veces la luminosidad del Run 2, sustituyendo el trigger hardware por un sistema de análisis en tiempo real basado en software que procesa 30 MHz. El trigger de primera etapa (HLT1) se implementó en GPUs. Esta tesis presenta el desarrollo de varios algoritmos de reconstrucción de trazas para HLT1: seeding (reconstrucción independiente en el SciFi), matching (asociación entre VELO y SciFi) y downstream tracking (trazas sin hits en el VELO de partículas de larga vida). Seeding y matching complementan el algoritmo forward existente, reconstruyendo long tracks sin requisito mínimo de momento transverso y mejorando la eficiencia global. La reconstrucción downstream, con un algoritmo dedicado de vértices, permite seleccionar desintegraciones KS0 -> pi+pi- y Lambda0 -> p pi- directamente en HLT1, proporcionando una vía de trigger para canales con baja eficiencia en el Run 2, como desintegraciones radiativas de bariones b. Con estos desarrollos, HLT1 tiene por primera vez una secuencia completa de reconstrucción que cubre los mismos tipos de trazas que HLT2. Todos los algoritmos están procesando datos del Run 3. La cadena de reconstrucción upstream (trazas en VELO y UT) fue mejorada, como parte de esta tesis, con un nuevo algoritmo de agrupamiento del UT, nueva organización de datos y un algoritmo mejorado, aumentando la eficiencia, reduciendo la tasa de trazas falsas y aumentando la tasa de procesamiento de HLT1. Se desarrolló un modelo que predice la tasa de procesamiento y el consumo de potencia de HLT1 a partir de parámetros de la GPU, permitiendo estimar el rendimiento en futuras GPUs, identificar cuellos de botella para la optimización y evaluar la eficiencia energética como métrica para la selección de hardware. La metodología es general y aplicable a otras aplicaciones basadas en GPUs. Se desarrollaron dos prototipos para futuros runs: downstream tracking para HLT2 que elimina la suposición de origen, mejorando la eficiencia para señales desplazadas más allá del Modelo Estándar y proporcionando una dirección para la optimización futura de HLT2, y matching para el Upgrade II que demuestra que el diseño del Run 3 sigue siendo viable en condiciones de luminosidad del Upgrade II. El impacto físico del downstream tracking en búsquedas de partículas de larga vida también se estudia. Un estudio de sensibilidad muestra que hace a LHCb competitivo con experimentos dedicados como FASER2. El algoritmo fue además mejorado para eliminar la suposición de origen. Se desarrolló BuSca, un sistema de búsqueda independiente del modelo que escanea el buffer de HLT1 a 30 MHz en busca de vértices desplazados inesperados sin consumir ancho de banda del trigger, en funcionamiento desde octubre de 2024. Finalmente, se presenta un análisis de Bs0 -> phi gamma. La razón B(B0 -> K*0 gamma) / B(Bs0 -> phi gamma) se midió como 1.277 +/- 0.011 (est) +/- 0.011 (sist) +/- 0.042 (fs/fd) con datos del Run 1 y Run 2, siendo la medida más precisa hasta la fecha. La precisión está limitada por la incertidumbre externa de fs/fd. Este análisis es la base para una medida de violación de CP dependiente del tiempo en Bs0 -> phi gamma, en progreso, y para medidas de polarización del fotón en Lb0 -> Lambda0 gamma con datos del Run 3.
- Impacto del cambio climático en la temperatura de las grandes aglomeraciones urbanas del mundo(2026) Salinas González, Daniel Alejandro; Sobrino Rodríguez, José A.; Balaguer Beser, Ángel Antonio; Escola de DoctoratResumen El cambio climático constituye uno de los mayores desafíos del siglo XXI, con efectos cada vez más evidentes en los entornos urbanos, donde se concentra más del 55% de la población mundial (IPCC, 2021). Las ciudades, al ser focos de actividad económica, consumo energético y transformación del suelo, amplifican los impactos del calentamiento global mediante la alteración del balance energético superficial, la acumulación de calor y la modificación de los flujos radiativos (Oke et al., 2017; Pachauri et al., 2014; D. Zhou et al., 2019). En este contexto, el fenómeno conocido como isla de calor urbano superficial Surface Urban Heat Island (SUHI) es un indicador crítico del impacto térmico asociado al desarrollo urbano. Este fenómeno se manifiesta como una anomalía térmica positiva en la temperatura de la superficie terrestre Land Surface Temperature (LST) en áreas urbanas respecto a sus entornos rurales circundantes, reflejando la sustitución de la vegetación por superficies impermeables. Los cambios en el albedo, la reducción de la evapotranspiración y la influencia de la geometría urbana (Arnfield, 2003; Zhao et al., 2014). La relevancia del estudio del SUHI ha aumentado de forma notable en los últimos años debido a factores convergentes. Por un lado, el incremento de la frecuencia e intensidad de las olas de calor vinculadas al cambio climático (Meehl & Tebaldi, 2004) que intensifican los efectos térmicos en las ciudades, con graves consecuencias para la salud pública y el confort térmico; tal y como se evidenció en la ola de calor europea de 2003, que causómás de 70.000 muertes prematuras, principalmente en entornos urbanos (D. Li et al., 2015; Robine et al., 2008). Por otro lado, la acelerada urbanización en regiones tropicales y subtropicales está generando nuevas islas de calor o exacerbando las existentes, afectando de manera desproporcionada a poblaciones vulnerables con limitada capacidad de adaptación (Manoli et al., 2019; UN-Habitat, 2020). En este escenario, la teledetección térmica se ha consolidado como una herramienta esencial para el análisis del SUHI, al permitir la observación global, sistemática y multitemporal de la temperatura de superficie terrestre. Misiones como Land Remote Sensing Satellite (Landsat), Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) y, más recientemente, Sentinel-3 o Ecosystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS), han aportado datos térmicos de gran valor para la caracterización del comportamiento térmico urbano (Sobrino et al., 2012; D. Zhou et al., 2019). No obstante, la estimación precisa de LST en entornos urbanos heterogéneos, continúa enfrentando desafíos metodológicos. Los algoritmos clásicos, como el Split-Window (SW), el Temperature and Emissivity Separation (TES) o el Single-Channel (SC), presentan limitaciones derivadas de la alta variabilidad espectral, geométrica y térmica de las superficies urbanas (Gillespie et al., 1998; Jiménez-Muñoz et al., 2014; Sobrino et al., 2009). La comprensión integral del SUHI requiere, por tanto, combinar el desarrollo y optimización de algoritmos físicos con el análisis multiescalar y multitemporal de datos satelitales. Este enfoque debe considerar las diferencias en resolución espacial y temporal entre plataformas, las incertidumbres atmosféricas, las variaciones estructurales y climáticas de las ciudades (Peng et al., 2012). Además, los recientes avances en teledetección térmica de alta resolución, impulsados por misiones como Land Surface Temperature Monitoring (LSTM), Thermal infraRed Imaging Satellite for High-resolution Natural resource Assessment (TRISHNA) y Surface Biology and Geology (SBG), junto con el empleo de modelos basados en machine learning y deep learning, abren nuevas perspectivas para la caracterización precisa del ciclo energético urbano y la proyección de escenarios térmicos futuros (Cawse-Nicholson et al., 2021; Koetz et al., 2018, 2021; Reichstein et al., 2019). En este marco, el objetivo general de la presente tesis doctoral es analizar el comportamiento térmico y la evolución del SUHI en 56 grandes aglomeraciones urbanas distribuidas globalmente durante un periodo de 21 años (2003-2023), cuantificando el impacto del cambio climático en los entornos urbanos. La investigación se fundamenta en el desarrollo de metodologías robustas y reproducibles orientadas a la recuperación precisa de la LST y a la caracterización del SUHI, integrando datos de teledetección térmica multiescalar (de baja y alta resolución). Este enfoque combina técnicas de corrección atmosférica basadas en modelos de transferencia radiactiva, validación in situ y algoritmos avanzados de procesamiento, con el fin de generar y explotar series temporales de productos térmicos que resulten coherentes, escalables y validados. Para alcanzar este propósito, la investigación se articula en los siguientes objetivos específicos: Generación de una base de datos térmica global (UVEG-TES): Reprocesar el archivo histórico de los sensores orbitales MODIS (Terra y Aqua) mediante un flujo de trabajo optimizado que integra los algoritmos TES, el método de umbrales de NDVI (NDVI-THM) y Split-Window (SW), superando las limitaciones de los productos operacionales en superficies urbanas heterogéneas. Calibración y validación a baja resolución: Evaluar la fiabilidad científica de los algoritmos de recuperación térmica mediante la comparación cruzada con productos operacionales de la NASA (MOD21/MYD21) y su validación directa con mediciones radiométricas in situ de la red de la Unidad de Cambio Global (UCG). Análisis espaciotemporal global: Generar productos de Nivel 3 (SUHI, UTFVI, DI y hotspots) para identificar patrones, evaluar las tendencias de calentamiento decenal y cuantificar la vulnerabilidad estival en las 56 metrópolis de estudio. Desarrollo metodológico para alta resolución (OTES): Adaptar y optimizar la recuperación conjunta de temperatura y emisividad en datos hiperespectrales aerotransportados (HyTES, 2-5 m), validando la metodología mediante campañas internacionales como NETSENSE-2023. Caracterización térmica intraurbana a microescala: Aplicar la metodología OTES validada a casos de estudio de alta resolución (como la escena urbano-rural de Mesa (Colorado, EE. UU.)) para analizar la heterogeneidad térmica, identificar microfocos de calor a nivel de infraestructura y evaluar el efecto de los cañones urbanos. Síntesis multiescalar y transferencia tecnológica: Consolidar los resultados en una metodología operativa, coherente y directamente transferible a las futuras misiones satelitales de alta resolución espacial, tales como LSTM, TRISHNA y SBG. Para la consecución de estos objetivos, esta tesis ha sido desarrollada en el marco de los proyectos: (1) Ciencia y Tecnología para un instrumento térmico de alta resolución en el contexto de misiones europeas y de la ESA: Sentinel-8, TMAX, TRISHNA, orientado al desarrollo de algoritmos de recuperación térmica aplicados a datos MODIS; (2) Contribución del IPL a la explotación científica de la misión LSTM: Experimentos, Análisis de datos y Modelización (IPL-LSTM), centrado en la calibración y validación de datos hiperespectrales del sensor HyTES y la mejora de algoritmos en la recuperación a alta resolución térmica de LST; (3) Contribución del IPL a la explotación científica de las misiones térmicas de alta resolución espacial: LSTM, TRISHNA y SBG, el cual mantiene la continuidad en la validación de datos mediante campañas de medida in situ y el perfeccionamiento de la estimación de LST; y (4) Indicadores Medioambientales y Fenómenos Adversos en la Comunidad Valenciana usando datos de satélite (INMESAT), enfocado en determinar y estimar indicadores ambientales basados en productos de Nivel 2 a 3, línea bajo la cual la investigación presentada sigue actualmente en marcha. La tesis se estructura en seis capítulos que abordan los fundamentos teóricos, el desarrollo metodológico y los resultados obtenidos a distintas escalas espaciales, así como su discusión: Capítulo 1. Efecto Isla de Calor Urbana Superficial (SUHI). Se presenta el fenómeno SUHI, destacando su papel en el balance energético superficial y su utilidad como indicador de exposición térmica de la población. Asimismo, se introducen los fundamentos físicos de la LST en entornos urbanos y las bases para su recuperación mediante teledetección térmica. Capítulo 2. Datos. Este capítulo describe los conjuntos de datos empleados en la presente tesis. Se presentan los datos de Nivel 1B (radiancias) de baja resolución, procedentes del sensor MODIS (a bordo de las plataformas Terra y Aqua), y los productos estándar de Nivel 2: LST, la emisividad de la superficie terrestre (Land Surface Emissivity, LSE), el índice de vegetación de diferencia normalizada (Normalized Di!erence Vegetation Index, NDVI) y parámetros geométricos. Asimismo, se detallan los productos de Nivel 2 generados por la Unidad de Cambio Global (UCG) (LST y LSE), que sirven de base para la obtención de los productos de Nivel 3 orientados al análisis urbano: SUHI, el índice de varianza del campo térmico urbano (Urban Thermal Field Variance Index, UTFVI), el índice de disconfort (DI) y los hotspots. Para la corrección atmosférica, se utilizaron perfiles del reanálisis European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis (ECMWF-ERA5). La validación se realiza comparando los productos generados de Nivel 2 frente a los productos estándar MOD21 y MYD21, así como con mediciones in situ de la red de estaciones de la UCG. Posteriormente, se detallan los datos de alta resolución obtenidos durante la campaña Network of Thermal Sensors 2023 (NETSENSE-2023): Nivel 1 (radiancias hiperespectrales), Nivel 2 (parámetros atmosféricos, variables para calibración y validación) y Nivel 3 (mapas e índices térmicos derivados) para el análisis y la generación de productos urbanos. Finalmente, el capítulo incluye una breve revisión de sensores hiperespectrales aplicados al estudio de entornos urbanos. Capítulo 3. Metodología. Describe en detalle las metodologías empleadas para la recuperación de la LST y la caracterización del SUHI a dos escalas: A escala global, se presenta el algoritmo UVEG-TES aplicado a productos MODIS (Terra y Aqua), que integra radiancias satelitales con perfiles atmosféricos de ECMWF y simulaciones de transferencia radiativa con el modelo Radiative Transfer for TOVS (RTTOV); para recuperar LST de forma estable en entornos heterogéneos. El método incluye adaptaciones para la variabilidad urbana-rural, una delimitación dinámica de áreas urbanas y rurales con un coeficiente corrector que tiene en cuenta la expansión urbana. Para esto se emplea triangulación de Voronoi como herramienta geoespacial para estimar la LST media en las zonas de referencia. A escala local, se desarrolla Optimized Temperature and Emissivity Separation (OTES) para datos hiperespectrales del sensor Hyperspectral Thermal Emission Spectrometer (HyTES) NETSENSE-2023, con procedimientos detallados de calibración radiométrica, ajuste espectral y validación in situ que permiten la recuperación conjunta por píxel de LST y LSE. El capítulo completa la metodología con el cálculo e interpretación de los índices térmicos utilizados (SUHI, UTFVI, DI y hotspots). Capítulo 4. Resultados. Se exponen los hallazgos obtenidos en dos escalas espaciales diferenciadas. A escala global (baja resolución), se analiza el procesamiento y la validación de los datos, comparando los productos generados de Nivel 2 frente a los productos operativos MOD21 y MYD21, así como con la red de estaciones de medida locales. A continuación, se examinan los productos de Nivel 3 con el fin de identificar patrones térmicos y tendencias en las 56 ciudades objeto de estudio, durante el periodo de 2003–2023. A escala local (alta resolución), se presentan las actividades de calibración y validación, junto con los resultados derivados de la campaña NETSENSE-2023. Para completar el estudio, se incluye el análisis térmico de la ciudad de Mesa (Colorado, EE. UU.) del año 2022, lo cual ha permitido caracterizar los gradientes térmicos intraurbanos y evaluar los efectos de los materiales, la vegetación y la geometría urbana. Capítulo 5. Discusión. Evalúa el comportamiento térmico urbano desde una perspectiva física y multiescalar. A escala global, se discute la variabilidad del SUHI agrupando las ciudades según su comportamiento climático y se aíslan sus determinantes geofísicos mediante modelos multivariantes (regresión OLS y PCA). A escala local, se evalúa la capacidad del procesamiento hiperespectral para detectar la fragmentación térmica intraurbana y la formación de microfocos de calor. Capítulo 6. Conclusiones. Sintetiza los resultados fundamentales, detallando las contribuciones empíricas sobre los determinantes del calentamiento urbano global y la identificación de anomalías térmicas a escala local. Se valora la utilidad de la base de datos para estudios de riesgo epidemiológico y se postulan las metodologías desarrolladas como base operativa para futuras misiones espaciales térmicas.
- CP violation in baryogenesis and SM extensions(2026) Queiroz Correa, Daniel; Vives García, Óscar Manuel; Nebot Gómez, Miguel; Departament de Fisica TeòricaAquesta tesi s'estudia extensions del Model Estàndard amb l’objectiu d’analitzar noves fonts de violació de la simetria de càrrega-paritat (CP) i les seues implicacions fenomenològiques i cosmològiques. A pesar de l’èxit del Model Estàndard en la descripció de les interaccions fonamentals, aquest encara presenta diverses limitacions teòriques i experimentals, com ara l’origen de l’asimetria matèria-antimatèria de l’Univers, el problema del flavour i la naturalesa de la matèria fosca. En el segon capítol s’analitzen models amb n doblets de Higgs, el potencial dels quals viola espontàniament CP. Fent ús de exploracions numèriques es troba que, en contra del que es pot pensar intuitivament, l'espectre de masses conté estats que sempre són lleugers. Concretament, es prova analíticament que aquests models prediuen de manera genèrica l’existència d’estats escalars addicionals amb masses de l’ordre de l’escala electrodèbil. Aquest resultat és vàlid per als models de n doblets de Higgs amb violació espontània de CP amb acoblaments quàtics en el règim pertorbatiu. El tercer capítol se centra en una extensió del marc de Minimal Flavour Deconstruction, en la qual es permeten acoblaments complexos que introdueixen noves fases de violació de CP associades a l’estructura de flavour. Es realitza el matching a un loop amb la Teoria Efectiva del Model Estàndard (SMEFT) i s’identifiquen els operadors efectius rellevants per a observables de baixa energia, com ara els moments dipolars elèctrics i els processos amb canvi de flavour neutre. Finalment, en el quart capítol s’estudia models que permenten matèria fosca asimètrica sense afegir un sector fosc ad-hoc. S'arriba a la conclusió que és possible amb models supersimètrics amb una simetria R aproximada. S’analitza l’evolució cosmològica del sector fosc i es discuteixen les condicions sota les quals es pot reproduir l’abundància observada de matèria fosca, assumint l’existència prèvia d’una asimetria generada a escales d’energia més elevades. En conjunt, els resultats d’aquesta tesi aporten una visió coherent sobre com noves fonts de violació de CP poden emergir en extensions del Model Estàndard i produir senyals observables tant en experiments de precisió com en el context cosmològic.
- Time-Resolved Integration of Nanoparticles for Crystal Composites(2025) Fernández Conde, Carmen; Martí Gastaldo, Carlos; Ribera Hermano, Antonio Luis; Escola de DoctoratEsta tesi aborda el desafiament de sintetitzar i funcionalitzar de manera controlada xarxes metall-orgàniques (MOFs) basades en titani amb la integració d'espècies externes, com nanopartícules (NPs), en la seua matriu per a millorar el rendiment catalític. En el Capítol 1, es descriuen de forma resumida els últims avanços en la síntesi de MOFs i NPs, així com els diferents mètodes d'encapsulació, discutint sobre la interfase i hibridació formada per la integració de les nanopartícules metàl·liques (MNPs) en l'estructura periòdica porosa dels MOFs. El Capítol 2 ofereix una visió sobre la cerca de noves metodologies sintètiques per a les xarxes metall-orgàniques basades en titani que siguen molt més sostenibles, ràpides i barates que les metodologies convencionals. El Capítol 3 i el Capítol 4 se centren en la integració controlada de nanopartícules de distinta grandària en les xarxes metall-orgàniques en punts específics de la reacció, sense alterar les propietats fisicoquímiques intrínseques dels materials originals amb la finalitat de millorar el rendiment catalític global en diferents reaccions amb l'ús del compòsit final. El Capítol 1 ofereix una contextualització actualitzada dels avantatges d'incorporar nanopartícules metàl·liques de manera controlada en les xarxes metall-orgàniques amb la finalitat de millorar el rendiment catalític global. La primera part aborda els diferents mètodes sintètics descrits en la bibliografia per a l'encapsulació de nanopartícules metàl·liques en MOFs i els desafiaments que estos poden oferir en la formació de nous materials compostos. La discussió també inclou l'estudi de la interfase formada en els materials NP-MOF, així com la potencial hibridació de diversos components en els compostos. A més, destaca la importància de la preservació estructural de la porositat intrínseca en els MOFs i els beneficis que pot aportar al compost final en protegir les nanopartícules en la matriu de la xarxa. Finalment, s'aborda la possibilitat de formació de heterounions en la interfase NP-MOF per a controlar el rendiment electrònic òptim d'esta. En els capítols següents es presenten també els resultats experimentals en orde creixent de complexitat, començant pel desenvolupamentd'una metodologia sintètica en diferents xarxes metall-orgàniques basades en titani i l'ús de la mateixa per a explorar la integració controlada de diferents nanopartícules per a la millora del resultat catalític i electrònic. El Capítol 2 explora una nova metodologia sintètica per a obtindre diferents MOFs basats en titani de diferents famílies en un temps 5 vegades menor que les seues respectives metodologies solvotermals. A més, el nostre enfocament permet obtindre els materials en una grandària més homogènia i sempre preservant la porositat intrínseca d'estes arquitectures poroses. El primer exemple és la síntesi de la família MUV-10 (MUV = Material de la Universitat de València) amb diferents centres heterometàl·lics de titani (Ca, Mn) i la comparació d'estos materials amb els obtinguts mitjançant les reportades metodologies solvotèrmiques. Al mateix temps, s'ha aplicat la mateixa metodologia sintètica per a l'obtenció de la família de materials MUV-101, que també presenta centres heterometàl·lics de titani amb ferro, cobalt, níquel o magnesi. D'esta manera, s'han observat resultats similars en comparar l'obtenció d'estos materials mitjançant la metodologia sintètica controlada de temps resolt o les metodologies solvotermals. Esta nova estratègia facilita la seua síntesi i obri la porta a un escalat dels MUVs per a una producció industrial. El Capítol 3 proposa la funcionalització controlada de MUV-10 (Ca) amb nanopartícules (NPs) esfèriques d'or d'aproximadament 20 nm de diàmetre utilitzant el nou procediment sintètic descrit en el capítol 2. En primer lloc, s'han sintetitzat nanopartícules d'or per a després d'introduir-les en el reactor sintètic durant les diferents fases del creixement del cristall. Cal destacar que estes NPs d'or són més grans que els porus que presenta el MUV-10 (que són d'aproximadament 1 nm de diàmetre), per la qual cosa no caben pels buits del cristall format. Per això, , es va realitzar prèviament un estudi en profunditat del creixement del cristall per a determinar quan injectar les nanopartícules durant el procés de síntesi. A continuació, es van triar tres etapes diferenciades: amorf (Au@t1), quan el material no està format; incipient (Au@t3), quan el cristall està format però la seua proporció metall-metall no és la ideal; i totalment format (Au@t5), una vegada el material està complet s'afigen les nanopartícules al reactor. Tots els procediments sintètics es deixen reaccionar durant 24 hores, perquè les mostres siguen comparables entre si. Els materials Au@muv-10 es caracteritzen completament després de la síntesi, i s'observa que es manté tant la porositat intrínseca com l'estructura del MUV-10 (Ca). S'ha investigat la catàlisi de diverses reaccions orgàniques en base a les propietats catalítiques intrínseques de les nanopartícules d'or, mostrant una millora no sols en el seu rendiment sinó també en la seua eficiència i la selectivitat per a l'obtenció de diferents productes. Finalment, el Capítol 4 ressenya l'aplicabilitat de la funcionalització amb la metodologia sintètica controlada de temps resolt amb altres nanopartícules més xicotetes, en concret nanopartícules de platí. En este sentit, s'ha obtingut amb èxit la hibridació real de nanopartícules esfèriques de platí, d'aproximadament 3 nm, amb el MUV-10 (Ca) utilitzant la metodologia descrita prèviament en el capítol 1. A més, s'ha dut a terme una caracterització exhaustiva en microscòpia electrònica d'escombratge amb feix d'ions focalitzat (FIB-SEM) per a determinar la posició exacta de les nanopartícules dins de l'estructura. D'altra banda, les nanopartícules de platí són ben conegudes pel seu ús en experiments fotocatalítics, igual que el MUV-10 (Ca), per la qual cosa s'ha explorat la seua potencial aplicació en la producció fotocatalítica d'hidrogen mitjançant reaccions de despreniment d'hidrogen (HER). S'ha demostrat una interfase electrònica real de la heterounió MOF-NPs no sols físicament sinó també mitjançant l'adaptació del seu rendiment catalític a causa de la hibridació dels materials. En este sentit, s'han dut a terme estudis computacionals i diferents experiments electrònics, com la espectroscòpia d'absorció transitòria (TAS) i la espectroscòpia d'impedància d'electrons (EIS), per a corroborar amb èxit estes troballes.
- Explorando la nueva física con neutrinos y materia oscura: de las señales astrofísicas a las dimensiones extra(2026) Muñoz Ovalle, Alejandro; Donini, Andrea; Herrero García, Juan Andrés; Rius Dionis, Nuria; Escola de DoctoratThe Standard Model (SM) of particle physics successfully describes the known fundamental particles and their interactions, yet it cannot explain several key observations, including the nature of dark matter and the origin of neutrino masses. This thesis addresses these open questions through three research works focused on dark matter phenomenology in warped extra-dimensional models and on new physics in the neutrino sector. The first part of the thesis investigates dark matter in a three-brane Randall–Sundrum (RS) model with warped extra dimensions. In this framework, the Standard Model and the dark matter sector are localized on different branes, while gravity propagates through the bulk. As a result, dark matter interacts predominantly through gravitational mediators, namely Kaluza–Klein (KK) gravitons and radions. The analysis shows that the observed dark matter relic abundance can be naturally obtained through thermal freeze-out, with annihilation channels into bulk gravitational states often dominating over annihilations into Standard Model particles. This geometric separation suppresses conventional experimental signatures while remaining compatible with current collider, direct-detection, and indirect-detection constraints. The study identifies broad regions of viable parameter space where dark matter masses range from hundreds of GeV to several TeV. The second work extends the previous analysis beyond the so-called evanescent limit, where the curvatures of the two bulk regions are no longer equal. A detailed study of the gravitational sector is performed, including the spectrum and couplings of KK gravitons and radions. The analysis demonstrates that, although the three-brane configuration contains two radion-like scalar modes, only one remains phenomenologically relevant at low energies, while the second is typically much heavier and effectively decouples. Importantly, the results show that the main phenomenological conclusions obtained in the simplified limit remain valid in more realistic scenarios, confirming the robustness of the dark matter framework developed in the first study. The third work focuses on new physics in the neutrino sector, motivated by the observation of the ultra-high-energy neutrino event KM3NeT-230213A. The study explores the possibility that active neutrinos possess transition magnetic dipole moments connecting them to heavier sterile neutrinos. Such interactions would induce energy losses during neutrino propagation through matter via active-to-sterile conversions and subsequent decays. By requiring that the detected neutrino energy is consistent with the observed event, new constraints are derived on the transition dipole moment as a function of the sterile neutrino mass. The results extend existing bounds into the multi-TeV mass region and probe previously unexplored parameter space. Overall, this thesis contributes to the search for physics beyond the Standard Model by developing novel dark matter scenarios based on warped extra dimensions and by establishing new constraints on non-standard neutrino interactions using the highest-energy neutrino observations currently available.
