Las radiaciones ionizantes inducen lesiones en el ADN y su reparación puede originar alteraciones cromosómicas como dicéntricos y translocaciones. La frecuencia de cromosomas dicéntricos en linfocitos de sangre periférica en relación a la dosis de exposición, se ajusta a un modelo lineal cuadrático, y es por ello que estas alteraciones pueden utilizarse para estimar la dosis de exposición a radiaciones ionizantes (dosimetría biológica). Las técnicas de FISH y en particular el pintado cromosómico, permiten una fácil detección de translocaciones y dicéntricos, siendo por lo tanto útiles en el campo de la dosimetría biológica. La aplicación de esta técnica, parte de la hipótesis de que las roturas cromosómicas inducidas por las radiaciones ionizantes se producen al azar, y por lo tanto los diferentes cromosomas se verán más o menos afectados según su contenido de ADN. Esta hipótesis fue la base del primer estudio realizado, en el cual se valoraron las alteraciones inducidas por 5 Gy de rayos X en linfocitos de sangre periférica, analizándose con pintado cromosómico todos los cromosomas humanos de forma independiente. Los resultados obtenidos indican que las frecuencias observadas de alteraciones no se ajustan al contenido relativo de ADN de cada cromosoma, mientras que si muestran un buen ajuste con el (contenido relativo de ADN)2/3.La aplicación de estas técnicas, ha llevado al desarrollo de nuevas nomenclaturas (S&S y PAINT), a parte de la nomenclatura convencional (ISCN), para describir las alteraciones cromosómicas observadas. Por este motivo nos planteamos elaborar curvas dosis-efecto para siete de las alteraciones descritas con estas nomenclaturas. Los resultados de este estudio indican que para dosimetría biológica, las curvas de translocaciones y dicéntricos con nomenclatura convencional, así como las de dicéntricos con nomenclatura PAINT, son las más adecuadas.La gran ventaja que ofrecen las técnicas de FISH, es el rápido análisis de las translocaciones. Dado que las células con translocaciones son más perdurables en el tiempo que las que contienen dicéntricos, se ha sugerido que el análisis de translocaciones es útil para casos de exposiciones ocurridas en el pasado y para estudios de exposiciones crónicas a radiaciones ionizantes. En el tercer trabajo se estudió una población ocupacionalmente expuesta a radiaciones ionizantes, mediante el análisis de translocaciones con técnicas de FISH. A las dosis recibidas por los individuos de esta población (38 mSv de dosis media acumulada), no existen diferencias con respecto a la población control. El motivo principal es que la frecuencia basal de translocaciones es elevada, lo que imposibilita realizar estimaciones individuales a estos niveles de exposición. Sin embargo, la dosis colectiva recibida, estimada mediante dosimetría biológica, fue de 38 mSv para translocaciones totales, y por tanto coincide con la estimación física. / Ionising radiation induces injuries at DNA, and their repair can originate chromosomal aberrations like dicentrics and translocations. The frequency of dicentrics in relation with the absorbed dose of ionising radiation, fits to a linear-quadratic model. For this reason these aberrations can be used to estimate the dose of an exposure to ionising radiation (biological dosimetry).FISH techniques, particularly chromosome painting, allow an easy detection of translocations and dicentrics, being therefore useful for biological dosimetry. The use of this technique is based on the hypothesis that chromosomal breakage induced by ionising radiation is random distributed, and therefore the different chromosomes will be more or less affected according to their DNA content. This hypothesis was the aim of the first study, in which the aberrations induced by 5 Gy of X-rays were evaluated in peripheral lymphocytes, analysing by painting all the human chromosomes independently. The results indicate that the observed frequencies of aberrations do not fit to the relative DNA content of each chromosome. However a good fit with (relative DNA content )2/3 was obtained.The use of these techniques, has led to the appearance of new nomenclatures (S&S and PAINT), in addition to the conventional nomenclature (ISCN), to describe the chromosome aberrations observed. For this reason we have elaborated seven dose-effect curves with the aberrations described by these new nomenclatures. The results indicate that for biological dosimetry studies, the translocation and dicentric curves with conventional nomenclature, and the dicentric curve with nomenclature PAINT, are the most useful.With FISH techniques, the analysis of translocations is very fast. Because cells with translocations are more stable than cells carrying dicentrics, the analysis of translocations is useful in the study of past or chronic exposures to ionising radiation. The third study carried out has been the evaluation of an occupational exposed population to ionising radiation, by the analysis of translocations with FISH techniques. The results indicate that at the physical recorded doses of this population (average of 38 mSv for the accumulated dose), do not exist difference in relation to the control population. The main reason is the elevated basal frequency of translocations, which disables to make individual estimations at these levels of exposure. However, the collective biological dosimetry for total translocations, gave an estimated dose of 38 mSv, similar to the physically recorded dose.

Esta tésis presenta búsquedas de nueva física en estados finales tt ̄ con jets adicionales pesados usando 20,3 fb-1 de datos provenientes de colisiones de pp a una energía de √s = 8 TeV, recogidos en el experimento ATLAS en el LHC. Haciendo uso de este estado final, tres análisis han sido realizados para investigar la inestabilidad de la masa del bosón de Higgs desde diferentes perspectivas. La mayor dificultad para los análisis es conseguir una predicción precisa del background, en concreto tt+bb. Dado que aún no se han realizados medidas de la producción de tt con jets adicionales pesados, los análisis basan la descripción de este proceso en simulación mediante Monte Carlo (MC). Avances recientes en la simulación de MC han conseguido mejorar la descripción del background, y se ha dedicado mucho trabajo a conseguir incluir estas mejoras en el análisis. Los sistemáticos debidos al modelado de tt+bb constituyen la mayor fuente de degradación de la sensiblidad de los análisis. A fin de reducir el impacto de los sistemáticos, el análisis usa un ajuste a los datos para constreñir in-situ los sistemáticos más importantes. Un análisis estadístico detallado es necesario para probar la existencia de una señal en los datos. El primero de los análisis estudia el proceso ttH para medir su producción, de lo cual se puede extraer el acoplo entre el quark top y el bosón de Higgs. Para distinguir la señal ttH del background se usan redes neuronales, y la variable más discriminante viene de aplicar el matrix element method. No se observa evidencia para el proceso ttH, y por tanto se pueden establecer limites con una confianza del 95 %, excluyendo una señal 3.6 veces más grande que la predicción del model estándar. Realizando un ajuste con la hipótesis de señal, el mejor valor para la normalización de la señal es: μ = 1,2 ± 1,3. También se ha realizado una búsqueda de quarks vectoriales emparejados con el top, para estudiar varios modelos que predicen esta señal. El análisis de eventos con un número alto de jets y b-jets, y al mismo tiempo varios objetos con alto pT permiten mejorar la sensibilidad de la búsqueda. No se observa un exceso sobre la predicción y se han fijado límites en varios modelos. El mismo análisis se ha usado también para establecer límites en modelos que predicen estados finales con cuatro quarks top. Se han establecido límites en la producción de cuatro tops en el model estándar, en un modelo efectivo con una interacción de contacto, la producción de pares de sgluons y producción de modos de Kaluza-Klein en un modelos con dos dimensiones extra. Por último, la tesis incluye también una búsqueda de tops bosónicos, o stops, a fin de estudiar modelos supersimétricos donde las búsquedas típicas no tienen sensibilidad. El análisis busca el stop pesado, t2, en modelos donde el t1 es ligero, y la diferencia de masas con el neutralino es parecida a la masa del quark top. No se observa un exceso sobre la predicción de eventos y se han establecido límites en el plano de masas mt2−mχ . Para valores concretos de la masa se han establecido también límites en función de la fracción de decaimiento del t2. Los análisis presentados en esta tesis constituyen los análisis más sensibles en los respectivos canales. / This dissertation presents searches in tt final states with additional heavy-flavor jets using 20.3 fb-1 of pp collision data at √s = 8 TeV, recorded with the ATLAS experiment at the LHC. Exploiting this final state, three analyses are presented that address the instability of the Higgs boson mass from different perspectives. The main challenge for the presented analyses lies in the precise modeling of the background, in particular tt+bb. Since no measurements have been performed yet on the tt production with additional heavy-flavor jets, the analyses have to rely on Monte Carlo (MC) simulation for the background. Recent developments in MC simulation have improved the description of the background, and a great effort is invested in porting the state-of-the-art predictions into the analyses. The systematic uncertainties on the modeling of the tt+bb background constitute the main source of sensitivity degradation. In order to reduce the impact of the systematic uncertainties, the analyses use a profile likelihood fit to reduce in-situ the leading uncertainties. A detailed statistical analysis is performed in order to test for the presence of a signal in the observed data. The first of the analyses aims to study the ttH process and to measure its production rate, from which the top Yukawa coupling can be extracted. Neural networks are used to discriminate the ttH signal from the background, where the most discriminant variable stems from the matrix element method. No evidence for the ttH process is found, and a 95% confidence level (CL) upper limit is set, excluding a signal 3.6 times larger than predicted by the SM. Performing a signal-plus-background fit the best fitted value for the signal strength is found to be: μ = 1.2±1.3. A search for vector-like top partners and four-top-quark production is presented, addressing several models that predict such signatures. The analysis of events with high jet and b-tag multiplicity, as well as multiple high-pT objects allows increasing the sensitivity of the search. No excess over the background expectation is found and 95% CL upper limits are set in different models. The same search is also used to establish limits on models predicting four-top-quark final states. Exclusion limits are set on SM tttt production, tttt production via an effective field theory model with a four-top contact interaction, sgluon pair production and Kaluza-Klein modes production. As last, a search for bosonic top partners, or stops, is presented, addressing supersymmetric models where traditional searches have little sensitivity. A search for the heavier stop, t2, is performed targeting models where the t1 is light and the mass difference to the neutralino is close to the top mass. No excess over the background expectation is found and 95 % CL upper limits are set for different masses in the mt2−mχ. For representative values of the masses exclusion limits are set as a function of the t2 branching ratios. The analyses presented constitute the most sensitive searches to date in their respective channels.

Elementary particle physics has made remarkable progress in the past two decades, both experimentally and theoretically. The success of the Standard Model (SM) has been overwhelming since it was proposed as the unified Theory describing particle physics phenomenology. The only lacking building block of the SM is the Higgs boson. This is why our interest will be focused in the spontaneous symmetry breaking sector of the theory.From a theoretical point of view, the SM cannot be considered as the ultimate theory because many questions remain open. The SM also lacks a quantum theory of gravity, and the recent indications for the possibility of neutrino oscillations give support to the idea of the SM being subsumed within a more fundamental theory. In this thesis, we study the Higgs boson decaying into quarks. We first depict clearly the low-energy physics constraints from the radiative -decays, within the Minimal Supersymmetric SM (MSSM), and then we study the decay of the charged Higgs into t . We also argue on the important effects that appear in the charged Higgs boson production itself and in the expected measurement of the single top quark production cross-section and their relevance for the Tevatron II analyses.The important supersymmetric strong corrections to the three MSSM neutral Higgs bosons decays are also discussed. As early as in 1995 we suggested that these effects could be important in the Higgs boson production mechanisms themselves and nowadays this has been shown in some partial studies for the Tevatron. We again use the low energy B-meson decay physics experiments constraints. Within the theoretical framework of two-Higgs-doublet models, we study the charged Higgs boson decay of a top quark and a comparison with the SUSY case is done. It gives us knowledge to let us distinguish between the two Higgs sectors. We also improve the existing standard QCD corrected bounds in the parameter space tanb-mH+, obtained by the Tevatron Collaboration, by adding the electroweak effects just calculated. Lastly, a review analysis of the constraints on the masses and couplings of the single and double charge members of Left-Right Higgs triplets is carried out. Present day experiments tolerate values of the Yukawa couplings of these scalars at the level of the standard electroweak gauge couplings. Thus, it is not strange to find that the proposed measurement of the ratio by the Large Cerenkov Detector Project Collaboration would allow exploring a large region of the parameter space inaccessible to the usual ratio measured by the CHARM II Collaboration. / La Física de Partículas ha realizado experimental y teóricamente un progreso notable en las dos últimas décadas. El éxito del Modelo Estándar (SM) ha sido abrumador desde que fue propuesto como la teoría unificadora para describir la Fenomenología de la Física de Partículas. La única parte no confirmada es el bosón de Higgs. Por eso, nuestro interés se centra en el sector de rotura espontánea de la simetría de la teoría.Desde el punto de vista teórico, el SM no puede ser considerado como la teoría correcta porque deja muchas preguntas abiertas. También le falta una teoría cuántica de la gravedad, y las recientes evidencias de oscilaciones de neutrinos dan soporte a la idea de que el SM esta embebido en una teoría más fundamental.En esta tesis, analizamos la desintegración del bosón de Higgs a quarks. Primero damos los límites dentro del SM Supersimétrico Mínimo con origen en las desintegraciones radiativas del y seguidamente estudiamos la desintegración del Higgs cargado a t . También argumentamos sobre los importantes efectos que aparecen en la producción del Higgs cargado, la sección eficaz de producción del top solo y la relevancia para los análisis de Tevatron II.También calculamos las importantes correcciones supersimétricas a las desintegraciones de los 3 bosones de Higgs supersimétricos neutros. Ya en 1995 sugerimos que estos efectos podían ser importantes en los mecanismos de producción y actualmente ha sido demostrado en algunos estudios parciales para Tevatron. Usamos aquí también las restricciones de la física de mesones de bajas energías.Dentro del marco teórico de los modelos de dos dobletes de Higgs estudiamos la desintegración del bosón de Higgs cargado a top quark y comparamos con el caso supersimétrico. Con ello obtenemos conocimiento para poder distinguir entre los dos sectores de Higgs. También mejoramos los límites en el espacio de parámetros tanb-mH+ obtenidos por la Tevatron Collaboration añadiendo los efectos electrodébiles calculados.Para finalizar, llevamos a cabo una actualización de los límites en las masas y acoplamientos de los miembros cargados de los Higgses de modelos Left-Right. Los experimentos actuales toleran valores de los acoplamientos de Yukawa de estos escalares del orden de los acoplamientos gauge electrodébiles estándares. Así, no es extraño encontrar que la medida de propuesta por la Large Cerenkov Detector Project Collaboration permitiría explorar una amplia área del espacio de parámetros inaccesible a la usual medida de realizada por la CHARM II Collaboration.

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En el transcurso de este trabajo se han estudiado las propiedades ópticas y vibracionales de nanoestructuras semiconductoras de baja dimensionalidad por medio de espectroscopia Raman y fotoluminiscencia combinadas con la técnica de altas presiones hidrostáticas en una celda de diamantes. Los sistemas materiales investigados pueden ser clasificados en tres grupos: aleaciones de SiGe, puntos cuánticos de Ge/Si, y puntos cuánticos de CdSe/ZnCdMgSe. Las propiedades vibracionales de las aleaciones de SiGe fueron estudiadas investigando la dependencia en composición de los potenciales de deformación ópticos (K11 y K12). Con esta finalidad se crecieron capas estresadas de SiGe/Si(100) utilizando la técnica de epitaxia por haces moleculares, las cuales fueron posteriormente estudiadas combinando espectroscopia Raman con la técnica de altas presiones. Una vez obtenidos estos potenciales de deformación calculamos la dependencia en composición de parámetros muy utilizados en la literatura como sean el strain-shift coefficient o el parámetro de Grüneisen. La ventaja principal de este método respecto de otros es que es independiente del sistema material estudiado presentándose como una solución a la determinación de la dependencia en composición de los potenciales de deformación. El estado de strain de puntos cuánticos autoensamblados Ge/Si como función del espesor de cap layer sobre los mismos fue investigado utilizando la dependencia con presión de sus vibraciones ópticas (fonones). A medida que se aumenta el espesor del cap layer sobre los puntos cuánticos observamos una transición en el estado de strain de los mismos de una situación biaxial a hidrostática. Este resultado provee un método conveniente para determinar la forma del tensor de strain en sistemas de puntos cuánticos. El estado de strain de puntos cuánticos de CdSe/ZnCdMgSe también fue investigado utilizando espectroscopía Raman. Estimamos la importancia relativa del estado de strain de los mismos frente a los efectos de confinamiento en lo que refiere la dependencia del primer nivel excitado. Finalmente, observamos interdifusión de Mg de la barrera hacia los puntos cuánticos de CdSe en condiciones de resonancia, que fueron logradas mediante la aplicación de presión hidrostática al sistema. La combinación de la técnica de altas presiones con espectroscopía Raman ha resultado ser sumamente útil para estudiar sistemas semiconductores de baja dimensionalidad. Los resultados obtenidos en este trabajo no son originales solamente desde el punto de vista fundamental sino también la combinación propuesta de técnicas experimentales provee una forma alternativa para determinar propiedades físicas que sería sumamente complicado realizar por otros métodos.

En esta tesis investigamos la teoría Yang-Mills en 2+1 dimensiones en la representación de Schrödinger. La teoría Yang-Mills en tres dimensiones es relevante por un lado, porque es el número de dimensiones más baja en que existen grados de libertad dinámicos, y por otro lado, porque constituye el límite de alta temperatura de QCD en cuatro dimensiones. La representación de Schrödinger es interesante porque es apta para explorar las propiedades del vacío en el régimen no-perturbativa. Sin embargo, no ha habido muchos trabajos sobre este tema, e incluso el tema de teoría de perturbaciones en la representación de Schrödinger no está bien desarrollado, especialmente en el caso de teorías gauge. En un articulo de Hatfield [Phys. Lett. B 147, 435 (1984)] el funcional de onda del vacio de la teoría SU(2) se calculó a O(e). En el régimen no-perturbativo, el método analítico más sofisticado ha sido desarrollado por Karabali et al. en una serie de articulos (vea [Nucl. Phys. B 824, 387 (2010)] y las referencias allí). Esta tesis tiene como objetivo poner la teoría de perturbaciones en la representación de Schrödinger sobre terreno más firme. Calculamos el funcional de onda del vacio para un grupo de gauge general (SU(N)) hasta O(e^2), utilizando las modificaciones de estos dos métodos. Esto es importante ya que nos proporciona una herramienta para verificar diferentes propuestas no-perturbativas, que deben reproducir el resultado perturbativo en un límite adecuado. Además, regularización y renormalización en la representación de Schrödinger tampoco están bien entendidas. El método de regularización propuesto por Karabali et al. lleva a resultados contradictorios cuando se aplica al calculo del funcional de onda del vacio con los dos métodos mencionados antes. Nuestro objetivo es aclarar cómo se debe implementar regularización en la representación de Schrödinger. Desarrollamos un nuevo método de regularización con el cual las dos expresiones mencionados antes están en acuerdo. Esto nos da confianza en este método de regularización. Afirmamos que este procedimiento de regularización no es específico para los casos que estudiamos aquí. Debe aplicarse de la misma manera a cualquier teoría cuántica de campos en cualquier dimensión en la representación de Schrödinger. Este es el resultado principal de la tesis. Luego ilustramos cómo se puede computar observables físicos en el régimen no-perturbativo, utilizando el funcional de onda propuesto en [Nucl. Phys. B 824, 387 (2010)]. Entre otros observables, computamos el potencial estático a largas distancias, para lo cual encontramos que las correcciones no son compatibles con un potencial lineal. Finalmente, también discutimos la posibilidad de generalizar este método a 3+1 dimensiones. / We investigate Yang-Mills theory in 2+1 dimensions in the Schrödinger representation. Three dimensional Yang-Mills theory is relevant on the one hand, because it is the lowest dimensional Yang-Mills theory with propagating degrees of freedom, on the other hand, because it constitutes the high temperature limit of four dimensional QCD. The Schrödinger picture is interesting because it is well suited to explore properties of the vacuum state in the non-perturbative regime. Yet, not much analytical work has been done on this subject, and even the topic of perturbation theory in the Schrödinger representation is not well developed, especially in the case of gauge theories. In a paper by Hatfield [Phys. Lett. B 147, 435 (1984)] the vacuum wave functional for SU(2) theory was computed to O(e). In the non-perturbative regime, the most sophisticated analytical approach has been developed by Karabali et al. in a series of papers (see [Nucl. Phys. B 824, 387 (2010)] and references therein). This thesis aims to put perturbation theory in the Schrödinger representation on more solid ground by computing the vacuum wave functional for a general gauge group SU(N) up to O(e^2), utilizing modifications of these two methods. This is important since it provides us with a tool for the test of non-perturbative approaches, which should reproduce the perturbative result in an appropriate limit. In addition, regularization and renormalization are also not well understood in the Schrödinger picture. The regularization method proposed by Karabali et al. leads to conflicting results when applied to the computation of the vacuum wave functional with the two different methods mentioned above. We aim to clarify how regularization should be implemented and develop a new regularization approach, which brings these two expressions into agreement, giving a strong check of the regularization employed. We argue that this regularization procedure is not specific to the cases studied here. It should be applied in the same way to any quantum field theory in any dimension in the Schrödinger picture. This is the main result of the thesis. We then go on to illustrate how physical observables can be computed in the non-perturbative regime, using the trial wave functional proposed in [Nucl. Phys. B 824, 387 (2010)]. Among other observables, we compute the static potential at long distances, for which we find corrections not compatible with a linear potential. Finally, we also discuss the possibility of extending this approach to 3+1 dimensions.

Esta tesis presenta los resultados de la búsqueda de nueva fisica en sucesos mono-jet en colisiones protón-protón recogidos por el experimento ATLAS en el LHC con una energía en el centro de masas de 7 TeV (en 2010 y 2011) y 8 TeV (en 2012). Los resultados han sido interpretados en el contexto de la producción de WIMPs (Weak Interactive Massive Particles), un modelo de grandes dimensiones espaciales adicionales (ADD), y la producción de gravitinos ligeros en asociación con un squark o gluino en teorías Supersimétricas. Todos los datos a 7 TeV, y casi la mitad de los datos a 8 TeV han sido utilizados, y los resultados han dado lugar a dos artículos y dos notas públicas dentro de la colaboración ATLAS. / This thesis presents results on the search for new phenomena in mono-jet events using proton-proton data collected by the ATLAS experiment at LHC collider with center-of-mass-energies of 7 TeV (in 2010 and 2011) and 8 TeV (in 2012). The results have been interpreted in the context of the production of Weak Interactive Massive Particles (WIMPs), a model with Large Extra Dimensions (ADD), and the production of light gravitinos in association with a squark or a gluino in Supersymmetry. The full 7 TeV dataset and nearly half of 8 TeV one have been used, and the results led to two papers and two public notes within the ATLAS collaboration.

Quantum Information Theory (QIT) studies how information can be processed and transmitted when encoded on quantum states. Practically, it can be understood as the effort to generalize Classical Information Theory to the quantum world. Interestingly, the fact that very-small scale Physics differs considerably from that of macroscopic objects offers a richer structure to the new theory. Among other phenomena, entanglement is at the heart of many quantum information protocols. It is the most spectacular and counter-intuitive manifestation of quantum mechanics: it signifies the existence of non-local correlations. Although intrinsically non-intuitive, these strange effects have been shown to lead to intriguing applications with no classical analogue. The main scope of this thesis is to establish qualitative and quantitative connections among the different quantum and classical information resources. Among the many weird effects that quantum systems present, the non-additivity concept plays an important role. In the quantum realm, the joint processing of two quantum resources is often better than the sum of the two resources. Activation is the strongest manifestation of non-additivity. It can be understood as the capability of two objects to achieve a given task that is impossible for each of them when considered individually. From a classical point of view, it is unknown whether such a process can hold. Here we focus on the classical secret-key rate. We provide two probability distributions conjectured to have bound information, hence from which it is conjectured that no secret key can be extracted when taken individually, but that lead to a positive secret-key rate when combined. For that, we exploit the close connection between the information-theoretic key agreement and the quantum entanglement scenario. Successively, we move to the multipartite scenario showing a one-to-one correspondence between bound information and bound entanglement. We provide an example of multipartite bound information which shares the same features of its quantum analogue, the Smolin state. Later, we move to prove a deep connection between privacy and non-locality. We do it by showing that all private states violate the Bell-CHSH inequality. Private states are those entangled states from which a perfectly secure cryptographic key can be extracted. An example of those is the maximally entangled state. But still, there are other private states that are not maximally entangled. While a maximally entangled state violates a Bell's inequality, this is not known a priori for the whole set. We give a general proof valid for any dimension and any number of parties. Private states, then, not only represent the unit of quantum privacy, but also allow two distant parties to establish a different quantum resource, namely non-local correlations. Lastly, we tackle the connection between non-locality and genuine randomness. Non-locality and genuine intrinsic randomness have been the subject of active interest since the early days of quantum physics. Initially, this interest was mainly derived from their foundational and fundamental implications but recently it also has acquired a practical aspect. Recent development in device independent scenario have heightened the need to quantify both the randomness and non-locality inherent in quantum systems. While some works try to deepen this relation, we provide a simple method to detect Bell tests that allow the certification of maximal randomness. These arguments exploit the symmetries of Bell inequalities and assume the uniqueness of the quantum probability distribution maximally violating it. We show how these arguments can be applied to intuit the randomness intrinsic in a probability distribution without resorting to numerical calculations. / La Teoría de la Información Cuántica (QIT) estudia como la información puede ser procesada y transmitida al codificarse en estados cuánticos. Prácticamente, se puede pensar como la generalización de la Teoría de Información Clásica al mundo cuántico. El hecho que la física a esta escala difiera considerablemente de aquella de los objetos macroscópicos ofrece una mayor riqueza a la estructura de la nueva teoría. Entre otros fenómenos, el entrelazamiento está a la base de muchos protocolos cuánticos. Es la más espectacular y anti-intuitiva manifestación de la mecánica cuántica observada en sistemas cuánticos compuestos: implica la existencia de correlaciones no-locales. No obstante la extrañeza de estos efectos, se han demostrado distintas aplicaciones sin ningún análogo clásico. El objetivo de esta tesis es establecer conexiones cualitativas y cuantitativas entre los diferentes recursos descritos por la teoría cuántica y clásica. Entre los efectos raros que los sistemas cuánticos muestran, la no-aditividad desempeña un papel muy importante. En el mundo cuántico, el uso de dos recursos cuánticos puede ser más ventajoso que la suma de los dos, considerados individualmente. La activación es la mas fuerte manifestación del fenómeno de no-aditividad. Este proceso se puede entender como la capacidad de dos objetos juntos de lograr una tarea que sería imposible por cada uno de ellos singularmente. Desde un punto de vista clásico, es desconocido si existen procesos o cantidades que no respetan la aditividad. Aquí, nos centramos en la tasa de clave secreta. Presentamos aquí dos distribuciones de probabilidad que conjeturamos contener bound information, o sea a partir de la cuales es imposible destilar bits secretos que dan bits secretos cuando utilizadas conjuntamente. Para probar este resultado, utilizamos la conexión existente entre entrelazamiento y el proceso de establecimiento de seguridad. Sucesivamente desplazándonos al caso multipartito, probamos una correspondencia uno a uno entre la bound information y el entrelazamiento no-destilable. Presentamos un ejemplo de bound information multipartita que comparte las mismas propiedades de su análogo cuántico, el estado de Smolin. Luego profundizamos la relación entre privacidad y no-localidad. Probamos que todos los estados que pertenecen al conjunto de estados privados violan una desigualdad de Bell, conocida como CHSH. Los estados privados son aquellos estados entrelazados de los cuales es posible extraer una clave secreta. Un ejemplo de estos estados es el estado máximamente entrelazado, pero hay otros que son privados aunque no máximamente entrelazados. Es conocido que un estado máximamente entrelazado puede violar una desigualdad de Bell, pero lo que se desconoce es si esto pasa para todos los estados privados. Nuestro resultado es general ya que nuestra prueba es válida para cualquier número de partes y cualquier dimensión del espacio local de cada una. Los estados privados, entonces, no solo permiten destilar una clave de forma segura sino que también presentan una propiedad tan fuerte como la no-localidad. Finalmente, investigamos la relación entre los conceptos de no-localidad y de aleatoriedad. Desde los orígenes de la teoría cuántica, los conceptos de no-localidad y de aleatoriedad fueron objeto de gran interés. A principio este interés se debía más a razones relacionadas con los fundamentos de la teoría, pero recientes resultados han empujado la comunidad científica a investigar ulteriormente y sobre todo a cuantificar la no-localidad y la aleatoriedad presente en los estados cuánticos. Aunque algunos autores se hayan movido en esta direccion, muchas preguntas han quedado sin respuestas. Aquí presentamos un simple método que permite detectar aquellas desigualdades de Bell que pueden certificar la presencia de máxima aleatoriedad. Nuestros resultados prueban como simples argumentos pueden dar complejas respuestas sin la necesidad de recorrer a computaciones numéricas.

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Aquesta tesis doctoral s’emmarca dins els estudis de radó que es duen a terme en la Unitat de Física de les Radiacions (UFR) del Departament de Física de la UAB i les seves principals aportacions es poden agrupar en tres blocs: Instrumentació, Protecció Radiològica i Geologia. S’ha caracteritzat la instrumentació disponible a la UFR per a la mesura de la concentració d’activitat de radó en aire, aigua i en el sòl, tant en condicions normals com en condicions extremes (altes temperatura, humitat, nivells de radó,...). S’han dut a terme exercicis de calibratge i intercomparació i s’ha desenvolupat us sistema de qualitat interna que constitueix un primer pas cap a la implementació de la norma ISO/IEC-17025. S’ha modelitzat i aplicat a un cas real l’efecte de les variacions de la pressió atmosfèrica sobre les diferències de pressió entre un recinte tancat i l’aire del sòl sota seu, responsables de l’entrada de radó per advecció dins els edificis. S’ha dut a terme un estudi sistemàtic dels nivells de radó en llocs de treball soterranis i/o tipificats en el Real Decreto 783/2001 per tal de caracteritzar-los des del punt de vista dels nivells de radó als quals els treballadors es poden veure exposats. En alguns dels llocs de treball estudiats com coves turístiques, antigues mines que ara són museus, o balnearis, es poden trobar condicions ambientals extremes, motiu pel qual és imprescindible disposar d’instrumentació optimitzada per a aquestes condicions. S’ha dut a terme un estudi molt exhaustiu en la zona volcànica de La Garrotxa i en els pobles propers a la falla d’Amer. Aquesta zona presenta dues característiques que la fan especialment interessant per a dur a terme estudis de radó no només des del punt de vista de la protecció radiològica sinó que també des del punt de vista geològic. Efectivament, en la zona volcànica de La Garrotxa s’ha identificat un comportament estacional dels nivells de radó en recintes tancats situats just sobre materials volcànics oposat el dels recintes situats sobre materials no volcànics. Aquest comportament, que té implicacions importants en la determinació de la dosis de radó que rep la població, s’ha pogut explicar tenint en compte les característiques geològiques de la zona volcànica, on la presència de colades de lava diferents alternades amb materials sedimentaris ha permès la formació de canals subterranis per on el gas radó pot ser transportat grans distàncies. En particular, s’ha descobert la gran influència que els anomenats bufadors (orificis del sòl per on surt un flux d’aire) poden tenir sobre els nivells de radó. També s’ha vist que la presència de falles properes que encara poden ser actives, com és el cas de la falla d’Amer, pot afavorir els fluxos de radó cap a la superfície. Aquestes troballes han portat als membres de la UFR a obrir una nova línia de recerca en la qual el radó s’utilitza com una eina indicadora de la presència de falles actives en una zona determinada. / This thesis is part of radon studies carried out in the Radiation Physics Unit (UFR) of the Physics Department of UAB and its main contributions can be grouped into three sections: Instrumentation, Radiation Protection and Geology. We have characterized the instrumentation available in the UFR for measuring the concentration of radon in air, water and soil, both under normal and extreme conditions (high temperature, moisture, radon levels...). We have carried out calibration and intercomparison exercises and we have developed internal quality system that is a first step towards the implementation of the standard ISO/IEC-17025. We have modelled and applied to a real case the effect of variations of atmospheric pressure on the pressure difference between an indoor and its under soil air, responsible for advection of radon entry into buildings. We have undertaken a systematic study of radon levels in underground workplaces and/or established in Royal Decree 783/2001 to characterize them from the standpoint of radon levels to which workers can be exposed. In some of the jobs studied as tourist caves, old mines that are now museums, or resorts, you can find extreme environmental conditions, so must have instrumentation optimized for these conditions. We have undertaken an exhaustive study in the volcanic area of La Garrotxa and in villages near the Amer fault. This area has two features that make it particularly interesting to conduct studies of radon not only from the standpoint of radiation protection but also from a geological point of view. In the volcanic area of La Garrotxa we have identified a seasonal pattern of indoor radon levels located on volcanic materials just the opposite of indoor radon levels located on non-volcanic materials This behaviour, which has important implications in determining the radon dose received by the population, could be explained considering the geological characteristics of the volcanic area, where the presence of different lava flows alternating with sedimentary materials has allowed the formation of underground channels through which the radon gas can be transported great distances. In particular, it has been discovered the influence that the so-called Blowholes (holes on the soil from where the air flows) can have on radon levels. We have also found that the presence of nearby faults that may still be active, such as the Amer fault, can encourage the flow of radon to the surface. These findings have led members of the UFR on a new line of research in which radon is used as a tool for indicating the presence of active faults in a given area.