El contenido de esta tesis consiste en el diseño y prototipeo de un telescopio terrestre refractor para la observación de aves. Un telescopio terrestre es usado para amplificar ima genes de objetos distantes y usarlos con un solo ojo, de ahí que tambie n reciben el nombre de monoculares. La luz atraviesa una serie de lentes y una zona prisma tica que dan una imagen derecha. El diseño de este telescopio consiste en un objetivo acromático, un ocular tipo Plössl simétrico, el sistema erector de imagen que consiste en dos prismas en ángulo recto configurados de tal modo que resulten como dos prismas Porro que hacen la imagen derecha; y, una mitad de pentaprisma que desvía el ángulo de visión en 45º. Estos elementos o pticos que forman parte de la o ptica del sistema se disen an, y optimizan utilizando un software como el OSLO. El diseño óptico inicia calculando los parámetros de primer orden del telescopio; tales como amplificación, campo de visión, distancia ojo-ocular (distancia de alivio del ojo), diámetro de la pupila de salida. Luego, se realiza un diseño a tercer orden, considerando los tipos de vidrio disponibles en el Taller de Diseño óptico de la PUCP, se simula en el software OSLO y se optimiza. Para el prototipo del telescopio se considera un diseño modular. Los elementos ópticos son comerciales con características ópticas similares a las que se obtienen del diseño óptico optimizado. Las monturas de los elementos ópticos, como lentes, prismas y ventanas, han sido manufacturadas en el taller mecánico de física; mientras que el tubo y porta prismas fueron impresos en 3D por VEO PUCP. El diseño opto mecánico de estos elementos mecánicos están basados en el modelo semicinemático.

En el presente trabajo se ha realizado el estudio de un sistema de radiotelescopio y sus componentes, teniendo principal interés en el sub sistema de control de movimiento del radiotelescopio de 20 metros de diámetro, el cual fue diseñado por el Instituto de Radioastronomía y será instalado en el campus de la universidad de la Pontificia Universidad Católica del Perú. El trabajo presenta una propuesta de diseño y desarrollo de un software para supervisar y controlar el movimiento del radiotelescopio con montura altazimutal. Los programas han sido desarrollados en el lenguaje de programación LabVIEW de National Instruments. Asimismo, se ha realizado una descripción de los módulos que componen el sistema de adquisición y envío de datos, los dispositivos de comunicación, controladores y componentes eléctricos, asimismo se presentan los programas que procesan en tiempo real, almacenan y transmiten datos a través de protocolo de puerto serial. Los cambios de orientación en azimut y elevación del reflector primario de la antena parabólica reflectora, son ejecutados por las tarjetas de control de motores. La posición de los ejes se obtiene a partir de los datos recibidos de los codificadores de posición angular absoluto cuya resolución numérica alcanza 222 bits. El envío y recepción de datos es gestionado por el software de control, el cual envía instrucciones a la tarjeta de control principal para cambios en el posicionamiento del radiotelescopio y recibe: la lectura de la posición de los ejes, estado de la antena, así como la hora local, hora sideral y hora UTC. Se ha estudiado, además, la proyección de los objetos en la esfera celeste, sus coordenadas de posición y las pruebas de ingeniería (apuntado y observaciones), para mostrar en una interfaz el Diagrama de Astros de la esfera celeste, donde se visualiza la posición del radiotelescopio y los objetos celestes en un mapa de coordenadas ecuatoriales, a la vez permite programar un calendario de observaciones astronómicas. El programa cuenta además con un catálogo de objetos celestes almacenados en la “Base de datos de Astros”. Como parte final del trabajo, se presentan los resultados obtenidos con el radiotelescopio de 8 metros, instalado en el Instituto de Radioastronomía de la Pontificia Universidad Católica del Perú, asimismo se presentan los programas, interfaces desarrollados, reportes y gráficas. / In this thesis, the study of the 20-meter radio telescope system and its components was developed with main interest on its position control subsystem. This radio telescope was designed for the Institute for Radio Astronomy and will be installed on the University Campus PUCP. This work presents a proposal of software design to supervise and control the position of a radio telescope with an altazimuth mount. The programs have been development with LabVIEW language from National Instruments. A description of modules that compose the acquisition and send data system, the communications dispositive, controllers and electrical components, has been made; likewise, as well as the programs that process data in real time, store and transmit data through the protocol of serial port. The orientation changes in azimuth and elevations of the parabolic primary reflector antenna, are executed by the motor control card. The position of the axes is obtained from the absolute encoders with maximum numeric resolution to 222 bits. The sending and receiving data is managed by control software, which send instructions to the main control card for changes in the positioning of the radio telescope, and receives the reading of the position of the axes, antenna status, as well as the local time, sidereal time and UTC time. The projection of the objects on the celestial sphere, their position coordinates and engineering test (pointing and observations) have been also studied, to show on an interface the Astros Diagram of the celestial sphere, where the position is visualized of the radio telescope and celestial objects in a map of equatorial coordinates, at the same time allows to program a calendar of astronomical observations. The program also has a catalog of celestial objects stored in “Astros Database". As a final part of the work, the results obtained with the 8-meter radio telescope, installed in the Radio Astronomy Institute of the Pontifical Catholic University of Peru, are presented, as well as the programs, developed interfaces, reports and graphs.

El trabajo que presentamos en esta tesis tiene como finalidad la operación, calibración y análisis de datos ópticos del instrumento OMC (Optical Monitoring Camera) a bordo del satélite INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). La cámara OMC ofrece, por primera vez, la oportunidad de realizar observaciones fotométricas de larga duración en el rango óptico, simultáneamente con las de rayos X y rayos gamma. En la primera parte de la tesis describimos el proyecto INTEGRAL/OMC y sus operaciones científicas, detallando el proceso que hemos seguido para la construcción del catálogo de entrada de la OMC. Definimos la estrategia y requisitos que debe satisfacer el software de apuntado encargado de generar los telecomandos que controlan el funcionamiento de la cámara. La combinación del catálogo y el software de apuntado, junto con el buen funcionamiento del algoritmo de centrado de a bordo, han permitido la determinación del apuntado de la OMC, a bordo y en tiempo real, con una precisión mejor que 1 píxel desde el inicio mismo de las operaciones. La segunda parte se centra en el procedimiento que hemos elaborado para el análisis de los datos. Describimos el flujo de datos desde que llegan a tierra, pasando por los distintos sistemas de procesamiento, hasta que, finalmente, se convierten en datos científicos listos para ser utilizados por la comunidad astrofísica. Detallamos todos los aspectos relacionados con la calibración del instrumento. Explicamos los distintos algoritmos desarrollados para el análisis científico de los datos OMC, haciendo especial énfasis en las soluciones adoptadas para mejorar los resultados fotométricos y astrométricos del instrumento. En la última parte presentamos los archivos y catálogos resultantes de las observaciones realizadas con la cámara OMC. Describimos los archivos de datos procesados en tiempo real y de datos consolidados, así como el portal Web de acceso a los datos OMC. Avanzamos lo que será el catálogo final de la OMC, que contendrá todas las fuentes observadas y detectadas por este instrumento, una vez finalizada la misión INTEGRAL. Presentamos también dos de los subcatálogos preliminares obtenidos tras analizar determinados grupos de fuentes: "Contrapartidas ópticas de fuentes de altas energías del 4º Catálogo IBIS/ISGRI" y "Primer catálogo de fuentes variables observadas con la OMC". / The work presented in this thesis describes the system that allows the operation, calibration and data analysis of the OMC instrument (Optical Monitoring Camera) on board the ESA's INTEGRAL spacecraft (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). The OMC camera offers, for the first time, the opportunity to perform long photometric observations in the optical range simultaneously to those in the X-ray and gamma-ray bands. In the first part of the thesis we describe the INTEGRAL/OMC project and its scientific operations, giving some details about the building process of the OMC Input Catalogue. We define the strategy and requirements of the OMC Pointing Software which generates the telecommands to control the camera operations. The combination of both the Input Catalogue and the Pointing Software, as well as the excellent behaviour of the on-board centring algorithm, allow us the on-board determination in real time of the OMC pointing direction with an accuracy better than 1 pixel from the beginning of the mission operations. The second part is focused on the development involved in the data analysis procedures. We describe the data flow starting when the telemetry data are received at Earth, followed by the different data processing stages present in the systems, until they are finally converted into scientific data which can be used by the astrophysics community. We explain all aspects related to the instrument calibration and the algorithms developed for the OMC scientific analysis, making special emphasis in the adopted solutions that allowed us to improve the photometric and astrometric results. In the last part we present the archives and catalogues compiled with the OMC data obtained during INTEGRAL observations. We describe the consolidated and near real time data archives as well as the OMC Archive Web Portal. We summarize the contents of the final OMC Catalogue which will be published at the end of the INTEGRAL mission including all sources observed and detected by OMC. In addition we present two preliminary sub-catalogues obtained by analysing some specific objects groups: "OMC optical monitoring of sources in the 4th IBIS/ISGRI catalogue" and "The first INTEGRAL/OMC Catalogue of optically variable sources".

Tesis por compendio / Neutrino telescopes are a new way of looking at the Universe. For more than a decade these structures are being designed to study the Universe from a new point of view, that is, from the particles generated in the cosmic accelerators of particles. These infrastructures are not only useful to study the Universe, but they can also be used in the field of Particle Physics and even in the study of underwater life. Most of these telescopes are based on the detection of the so-called Cherenkov light using photomultipliers, the difference between them lies in the medium in which they are located (ice or water) and in the infrastructure used. Specifically, European telescopes mount these photomultipliers in an underwater vertical structure anchored at great depth, which is under the influence of sea currents. For this reason they suffer displacements that affect the location of the photomultipliers and it becomes necessary to implement a positioning system for the telescope to be functional. For this, an acoustic system consisting of emitters anchored to the sea floor and receivers located at the different levels of the vertical structure is used. One of the objectives of the present thesis is the development of these acoustic emitters. For this purpose we have developed different laboratory prototypes with different features until obtaining an improved prototype that was installed and tested in ANTARES and NEMO telescopes. This showed that the prototype worked perfectly within the established requirements and then, we proceed to design a final version of the much more powerful and functional emitter, acoustic beacon, to be mounted inside aluminum vessels together with an omnidirectional acoustic transducer, which will be located in anchored positions of the new KM3NeT neutrino telescope. In collaboration with the MSM Company, 18 acoustic beacons were developed for KM3NeT-ARCA being two of them installed in the first marine campaign at the end of 2015, and being able then to verify their correct operation. On the other hand, interaction of ultraenergetic neutrinos with matter also produces a thermoacoustic pulse with bipolar form, axial symmetry and highly directive. The feasibility of the acoustic detection technique and the possibility of implementing it in these telescopes have been under study for years. In order to test and calibrate this technique, it is necessary to have an acoustic emitter system able of generating a signal similar to the neutrino signature. This has been the second objective developed in this thesis. To achieve this objective, a compact and versatile calibrator based on an array of acoustic transducers using parametric generation has been designed. Given the complexity of the pulse to emulate and the novelty of the technique to be used, it has been necessary to carry out different laboratory tests in order to obtain suitable transducers and electronics able of making them to work at the required power and efficiency. The positive results obtained in this line suggest that we will be able to obtain a full functional neutrino acoustic calibrator soon. Finally, I would like to mention that I have participated in the different research and activities described in the thesis, putting especial emphasis in the development of the electronics and the software/firmware of the developed acoustic emitters. / Los telescopios de neutrinos son una nueva forma de observar el Universo. Desde hace más de una década se están diseñando este tipo de estructuras con el propósito de estudiar el Universo desde un nuevo punto de vista, el de las partículas que se generan en los aceleradores de partículas cósmicos. Estas infraestructuras no solo se limitan al estudio del Universo, sino que también pueden ser utilizadas en el campo de la Física de partículas e incluso en el estudio de la vida submarina. La mayoría de estos telescopios se basan en la detección de la llamada luz de Cherenkov mediante fotomultiplicadores, la diferencia entre ellos radica en el medio en que se ubican (hielo o agua) y en la infraestructura utilizada. Concretamente, los telescopios europeos montan dichos fotomultiplicadores en una estructura vertical submarina anclada a gran profundidad, la cual está sometida a la influencia de las corrientes marinas. Por este motivo sufren desplazamientos que afectan a la localización de los fotomultiplicadores y se hace necesaria la implementación de un sistema de posicionamiento para que el telescopio sea funcional. Para ello se utiliza un sistema acústico consistente en unos emisores anclados al suelo marino y unos receptores situados en los diferentes niveles de la estructura vertical. Uno de los objetivos de la presente tesis es el desarrollo de estos emisores acústicos. Con este fin se han desarrollado diferentes prototipos de laboratorio con los que se han ido escalando prestaciones hasta obtener un prototipo que ha sido instalado y testeado en los telescopios ANTARES y NEMO. Así se demostró que el prototipo funcionaba perfectamente dentro de los requisitos establecidos, pasándose a diseñar una versión final del emisor acústico mucho más potente y funcional para ser montada dentro de vasijas de aluminio junto con un traductor omnidireccional en las anclas del nuevo telescopio de neutrinos KM3NeT. Conjuntamente con la empresa MSM se elaboraron 18 equipos para KM3NeT-ARCA, dos de los cuales fueron instalados en la primera campaña marina a finales de 2015 comprobándose su correcto funcionamiento. Por otro lado, la interacción de los neutrinos ultraenergéticos con la materia también produce un pulso termoacústico con forma bipolar, simetría axial y altamente directivo. Desde hace años se está estudiando la viabilidad de la técnica de detección acústica y la posibilidad de implementarla en dichos telescopios. Para poder poner a prueba y calibrar dicha técnica es necesario disponer de un sistema emisor acústico que sea capaz de generar una señal similar a la descrita. Este ha sido el segundo objetivo desarrollado en esta tesis. Para ello se ha diseñado un calibrador compacto y versátil basado en un array de transductores acústicos usando generación paramétrica. Dada la complejidad del pulso a emular y lo novedoso de la técnica a utilizar, se ha requerido la realización de numerosas pruebas de laboratorio con el fin de conseguir unos transductores adecuados y la electrónica capaz de hacerlos funcionar a la potencia y eficiencia requerida. Los positivos resultados obtenidos en esta línea hacen prever que, en breve, podremos obtener un calibrador acústico de neutrinos funcional. Finalmente, cabe reseñar que he participado en las diferentes investigaciones y actividades que se describen en la tesis, siendo mi cometido principal el desarrollo tanto de la electrónica como de los diferentes softwares/firmwares implicados en los emisores acústicos desarrollados. / Els telescopis de neutrins són una nova forma d'observar l'Univers. Des de fa més d'una dècada s'estan dissenyant aquest tipus d'estructures amb el propòsit d'estudiar l'Univers des d'un nou punt de vista, el de les partícules que es generen en els acceleradors de partícules còsmics. Estes infraestructures no sols es limiten a l'estudi de l'Univers, sinó que també poden ser utilitzades en el camp de la Física de partícules i fins i tot en l'estudi de la vida submarina. La majoria d'aquests telescopis es basen en la detecció de l'anomenada llum de Cherenkov per mitjà de fotomultiplicadors, la diferència entre ells radica en el mig en què s'ubiquen (gel o aigua) i en la infraestructura utilitzada. Concretament, els telescopis europeus munten dits fotomultiplicadors en una estructura vertical submarina ancorada a gran profunditat, la qual està sotmesa a la influència dels corrents marins. Per este motiu pateixen desplaçaments que afecten a la localització dels fotomultiplicadors i es fa necessària la implementació d'un sistema de posicionament per a què el telescopi siga funcional. Per a això s'utilitza un sistema acústic consistent en uns emissors ancorats al sòl marí i uns receptors situats en els diferents nivells de l'estructura vertical. Un dels objectius de la present tesi és el desenvolupament d'aquests emissors acústics. Amb este fi s'han desenvolupat diferents prototips de laboratori amb els quals s'han anat escalant prestacions fins a obtindre un prototip que ha sigut instal·lat i testeat en els telescopis ANTARES i NEMO. Així es va demostrar que el prototip funcionava perfectament dins dels requisits establerts, passant-se a dissenyar una versió final de l'emissor acústic molt més potent i funcional per a ser muntada dins d'atuells d'alumini junt amb un traductor omnidireccional en les àncores del nou telescopi de neutrins KM3NeT. Conjuntament amb l'empresa MSM es van elaborar 18 equips per a KM3NeT-ARCA, dos dels quals van ser instal·lats en la primera campanya marina a finals de 2015 comprovant-se el seu correcte funcionament. D'altra banda, la interacció dels neutrins ultraenergètics amb la matèria també produeix un pols termoacústic amb forma bipolar, simetria axial i altament directiu. Des de fa anys s'està estudiant la viabilitat de la tècnica de detecció acústica i la possibilitat d'implementar-la en els esmentats telescopis. Per a poder posar a prova i calibrar esta tècnica és necessari disposar d'un sistema emissor acústic que siga capaç de generar un senyal semblant al descrit. Aquest ha sigut el segon objectiu desenvolupat en aquesta tesi. Per a això s'ha dissenyat un calibrador compacte i versàtil basat en un array de transductores acústics utilitzant generació paramètrica. Donada la complexitat del pols a emular i la novetat de la tècnica a utilitzar, s'ha requerit la realització de nombroses proves de laboratori a fi d'aconseguir uns transductors adequats i l'electrònica capaç de fer-los funcionar a la potència i eficiència requerida. Els positius resultats obtinguts en esta línia fan preveure que, en breu, podrem obtindre un calibrador acústic de neutrins funcional. Finalment, cal ressenyar que he participat en les diferents investigacions i activitats que es descriuen en la tesi, sent la meua comesa principal el desenvolupament tant de l'electrònica com dels diferents softwares/firmwares implicats en els emissors acústics desenvolupats. / Llorens Alvarez, CD. (2017). Diseño y desarrollo de la electrónica de los emisores acústicos para los sistemas de posicionamiento y calibración de telescopios submarinos de neutrinos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/88401 / Compendio

[ES] Los neutrinos de alta energía son partículas esquivas: no tienen carga, tienen una sección transversal de interacción muy pequeña con la materia ordinaria y su masa es extremadamente pequeña. Los neutrinos son una sonda importante en el estudio del origen de los rayos cósmicos, y también, siguiendo algunos modelos de la física más allá del modelo Stardard, pueden producirse a partir de la propagación de partículas del modelo estándar producidas por la aniquilación de la materia oscura. En el último siglo, se han desarrollado muchos enfoques nuevos en la física de astropartículas, tratando de resolver los enigmas no resueltos del Universo, como el origen de los rayos cósmicos y la existencia de la materia oscura. Entre los diferentes experimentos destacan, sin duda, los telescopios de neutrinos. Los telescopios de neutrinos, consistentes en un gran volumen de un medio transparente monitorizado por sensores ópticos para detectar luz de Cherenkov, pueden detectar neutrinos de alta energía de fuentes galácticas o extragalácticas, y también pueden usarse para el estudio de las propiedades de los neutrinos. ANTARES y su sucesor KM3NeT son dos telescopios de neutrinos ubicados en el mar Mediterráneo. El telescopio ANTARES empezó a estar operativo en 2007 y ha tomado datos de forma casi continua hasta principios de 2022. KM3NeT, aprovechando la experiencia de ANTARES, pretende ser el telescopio de neutrinos más sensible de la próxima generación de detectores. Esta tesis presenta mis contribuciones en ambos detectores. En concreto, la parte técnica del trabajo se ha desarrollado en colaboración con KM3NeT. Está dedicado al estudio de los datos de los sensores de orientación instalados en los módulos de detección ópticos de KM3NeT: desde su calibración antes del despliegue en el mar hasta el análisis de sus datos in situ. Estos sensores permiten una monitorización de los movimientos de los elementos detectores en el mar. Por otro lado, en colaboración con ANTARES se ha desarrollado un análisis de física relacionado con la búsqueda de la aniquilación de la materia oscura en el Sol analizando trece años de datos. Se han obtenido nuevos límites superiores para los flujos de neutrinos y antineutrinos a partir de la aniquilación de materia oscura en el Sol, y a partir de estos, se han derivado límites superiores a la sección eficaz de dispersión de Materia Oscura - Nucleón. Estos resultados mejoran en un factor dos los resultados anteriores de ANTARES y son competitivos con respecto a otros experimentos. / [CA] Els neutrins d'alta energia són partícules esquives: no tenen càrrega, tenen una secció transversal d'interacció molt petita amb la matèria ordinària i la massa és extremadament petita. Els neutrins són una sonda important en l'estudi de l'origen dels raigs còsmics, i també, seguint alguns models de la física més enllà del Model Stardard, es poden produir a partir de la propagació de partícules del model estàndard produïdes per l'aniquilació de la matèria fosca. A l'últim segle, s'han desenvolupat molts enfocaments nous a la física d'astropartícules, tractant de resoldre els enigmes no resolts de l'Univers, com l'origen dels raigs còsmics i l'existència de la matèria fosca. Entre els diferents experiments destaquen, sens dubte, els telescopis de neutrins. Els telescopis de neutrins, consistents en un gran volum d'un medi transparent monitoritzat per sensors òptics per detectar llum de Cherenkov, poden detectar neutrins d'alta energia de fonts galàctiques o extragalàctiques, i també es poden utilitzar per a l'estudi de les propietats dels neutrins. ANTARES i el seu successor KM3NeT són dos telescopis de neutrins ubicats al mar Mediterrani. El telescopi ANTARES va començar a estar operatiu el 2007 i ha pres dades de forma gairebé contínua fins a principis del 2022. KM3NeT, aprofitant l'experiència d'ANTARES, pretén ser el telescopi de neutrins més sensible de la propera generació de detectors. Aquesta tesi presenta les meves contribucions a tots dos detectors. Concrètement, la part tècnica del treball s'ha desenvolupat en col·laboració amb KM3NeT. Està dedicat a l'estudi de les dades dels sensors d'orientació instal·lats als mòduls de detecció òptics de KM3NeT: des del calibratge abans del desplegament al mar fins a l'anàlisi de les seves dades in situ. Aquests sensors permeten una monitorització dels moviments dels elements detectors al mar. D'altra banda, en col·laboració amb ANTARES s'ha desenvolupat una anàlisi de física relacionada amb la recerca de l'aniquilació de la matèria fosca al Sol analitzant tretze anys de dades. S'han obtingut nous límits superiors per als fluxos de neutrins i antineutrins a partir de l'aniquilació de matèria fosca al Sol, i a partir d'aquests, s'han derivat límits superiors a la secció eficaç de dispersió de Materia Fosca - Nucleó. Aquests resultats milloren en un factor dos els resultats anteriors de ANTARES i són competitius respecte a altres experiments. / [EN] High energy Neutrinos are elusive particles: they are chargeless, have a very small cross section with ordinary matter and their mass is extremely small. Neutrinos are an important probe in the study of the origin of cosmic rays but also, following some models of physics Beyond the Standard Model, they can be produced from the decay of Standard Model particles produced by dark matter annihilation. In the last century, many new approaches have been developed in astroparticle physics, trying to solve the unsolved puzzles of the Universe such as the origin of Cosmic Rays and the existence of Dark Matter. Among the many experiments, neutrino telescopes certainly stand out. Neutrinos telescopes, made of large volume of a transparent medium observed by optical sensors, can detect high energy neutrinos from galactic or extra-galactic sources, and they can also be used for the study of neutrino properties. ANTARES and its successor KM3NeT are two neutrino telescopes located in the Mediterranean sea. ANTARES operations started in 2007 and it has taken data almost continuously until the beginning of 2022. KM3NeT, taking advantage from the experience of ANTARES, aims to be the most sensitive neutrino telescope in the next generation of detectors. This thesis presents my contributions to both detectors. In particular, the technical part of the work has been developed in collaboration with KM3NeT. It is devoted to the the study of data from the compasses installed in the KM3NeT detection elements: from their calibration before deployment to the analysis of their data in the sea. These compasses allow a tracking of the movements of the detector elements in the sea. In collaboration with ANTARES a physics analysis related to the search of dark matter annihilation in the Sun has been developed analyzing thirteen years of data. New upper limits for neutrino and antineutrino fluxes from dark matter annihilation in the Sun have been obtained, and from these upper limits on the Dark Matter - Nucleon scattering cross section have been obtained. These results improve previous ANTARES results by a factor of 2 and are competitive with those obtained by other experiments. / Poirè, C. (2022). Dark Matter Searches Towards the Sun with ANTARES and Positioning Studies for KM3NeT [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188750