[pt] Com o avanço na medida dos parâmetros responsáveis por oscilação de neutrinos, podemos dizer que hoje a física de neutrinos está entrando na era da precisão, o que nos permite explorar cenários além de massas e misturas de três sabores de neutrinos, ou seja, podemos procurar uma nova física que cause algum efeito subdominante, que não pode ser explicado por oscilação usual. Podemos citar a anomalia de antineutrinos de reator e anomalia de Gálio, ambas serão explicadas posteriormente no capítulo 3. Propomos uma solução alternativa para estas duas anomalias, baseado em um cenário com grandes dimensões extras. Exploramos também a capacidade de um experimento com neutrinos ultramonocromáticos produzidos via efeito Mossbauer, de detectar ou vincular alguns cenários de nova física além do modelo padrão. Os cenários que consideramos nesta tese são: neutrinos esteréis, estes sendo a extensão mais simples do modelo de três sabores; o cenário com grandes dimensões espaciais extras; descoerência quântica como física não padrão; e por último e não menos importante o cenário com neutrinos de massa variável. Mostramos também o impacto, se assumimos a existência destes cenários, na determinação dos parâmetros de oscilação Delta m2 31 e Teta 13. / [en] With advances in the measurements of the neutrino oscillation parameters, we can assume that neutrino physics is going to a precision era, as a consequence we can explore new scenarios beyond the standard mass and mixing with three neutrino flavors , that is, we can look for a new physics that affects in a subleading way and that can not be explained by the standard oscillation framework. For instance, the reactor antineutrino and Gallium anomalies, both anomalies will be discussed in chapter 3. We propose an explanation for these anomalies based on a scenario with large extra dimension. We also explore the capability of an experiment with ultramonochromatic neutrinos based on M ossbauer effect detects or constrains some new physics scenarios beyond the standard model. In this thesis we consider: sterile neutrinos, large extra dimensions, non standard quantum decoherence and mass varying neutrinos. We also show the impact on the determination of the standard oscillation parameters delta m2 31 and teta 13 if we assume non standard physics scenarios.

[pt] A partir do século passado descobrimos a existência de antipartículas e, desde então, a busca por entender a assimetria entre partícula e antipartículas tem sido um forte campo de pesquisa na física. Dentre as condições que possibilitam a assimetria matéria-antimatéria no Universo, está o fenômeno da Violação de Carga-Paridade (VCP). Devido à ela observamos diferenças entre os processos decaimento de uma partícula e sua antipartícula. Tal fenômeno tem efeitos importantes para mésons formados pelos quarks b ou s, porém as predições deste efeito para o setor de charme são muito pequenas, com assimetrias de CP em torno da ordem de 10−3 ou menores. De fato, apenas recentemente a VCP foi observada em decaimentos de 2 corpos de mésons D0. Esta dissertação discute duas estratégias na busca por VCP no canal D+ → π−π+π+ utilizando dados do experimento LHCb durante o Run II. O método de busca por VCP, método Mirandizing, consiste em computar estatisticamente as populações de D+ e D− em intervalos do espaço de fase bidimensional, calculando a significância da diferença dessas populações. Para amostras de grande estatística, como é o nosso caso, o objetivo final é aplicar um método alternativo que consiste em obter o número das populações através de ajustes de massa para cada intervalo. Este trabalho tem como objetivo realizar a validação do método. Nossa estratégia é realizar os procedimentos dividindo a amostra de forma aleatória em duas sub-amostras e não separando nas amostras de D+ e D−. O que se espera, então, são resultados que demonstrem compatibilidade estatística entre as duas amostras. Além dessa validação utilizando os dados, vamos, também, realizar o mesmo procedimento em 100 pseudo-experimentos. Adicionalmente, realizamos os estudos de sensibilidade a fim de verificar em quais possíveis cenários a VCP poderia ser observada nesse canal, dado o tamanho da amostra total. Para este estudo, obteremos o número das populações através da contagem direta (método Mirandizing) dos eventos do espaço de fase dentro da região de massa de maior com maior concentração de eventos de sinal. / [en] Last century we discovered the existence of antiparticles, and since then the search to understand the asymmetry between particles and antiparticles has been a strong field of research in physics. Among the conditions that make matter-antimatter asymmetry possible in the Universe is the Charge-Parity Violation (CPV) phenomenon. Due to it we observe differences between the decay processes of a particle and its antiparticle. Such a phenomenon has important effects for mesons formed by b or s quarks, but the predictions of this effect for the charm sector are very small, with CP asymmetries around the order of 10−3 or smaller. In fact only recently has CPV been observed in 2-body decays of D0 mesons. This dissertation presents the validation of strategies in the search for CPV in the D+ → π−π+π+ channel using data from the LHCb experiment during Run II. The CPV search method, the so-called Mirandizing method, consists of statistically computing the populations of D+ and D− in intervals of the two-dimensional phase space, obtaining the significance of the difference of these populations. For large statistical samples, as is our case, the ultimate goal is to apply an alternative method by obtaining the number of the populations through mass fits for each interval. This work aims to perform the validation of the method. Our strategy is to perform the procedure by dividing the sample randomly into two subsamples, but not separating into the D+ and D− samples. What is expected, then, is that the results demonstrate statistical compatibility between the two samples. In addition to this validation using data, we will also perform the same procedure on 100 pseudo-experiments. Finally, we perform sensitivity studies in order to verify the possible scenarios in which CPV could be observed in this channel, given the total sample size. For this study, we will obtain the number of the populations by directly counting the phase space events (Mirandizing) within the mass region with the highest concentration of signal events.

[pt] Na última década temos visto grande interesse na física de motores microscópicos de uma particula. Não só temos visto grandes avanços na descrição teórica de como esses sistemas se comportam como também, graças aos avanços na área de manipulação microscópica, somos capazes de reproduzir esses sistemas experimentalmente. A literatura é vasta quando consideramos máquinas onde uma partícula é sujeita a um potencial harmônico onde podemos controlar sua rigidez e em contato com um banho térmico de temperatura controlável. Motivados por esses resultados fascinantes, decidimos investigar um mecanismo alternativo para o estudo de máquinas. Propomos e investigamos uma configuração onde uma única partícula com potencial interno não linear em contato com um banho térmico de temperatura T que controlamos, em seguida introduzimos um potencial quadrático externo centrado em uma posição L que quebrará a simetria criando uma direção onde a partícula pode flutuar com maior facilidade. Podemos usar essa quebra de simetria para converter calor em trabalho. Começando com uma correção não linear ao potencial interno predominantemente linear, usamos a teoria de perturbação para resolver a equação de Langevin do sistema até a primeira ordem da não linearidade k4 e obtemos o trabalho esperado e o calor absorvido. Então relaxamos a restrição de pequena não linearidade impondo que o período de cada ciclo seja tão grande que, ao menos parcialmente, o sistema possa ser considerado em equilíbrio com o banho térmico. Usando mecânica estatística clássica obtemos resultados para um alcance maior das não linearidades. Uma vez que a componente central de nossas máquinas é a assimetria, extendemos o potencial interno para o mais geral, embora nem sempre analítico V(i)(x) proporcional a (x) elevado à alfa, que chamamos de potencial tipo-alfa. Usando principalmente técnicas numéricas investigamos as propriedades e resultados para diferentes valores de alfa. Por fim estudamos o ciclo de Carnot substituindo os ramos adiabáticos com isentrópicos, investigando o relacionamento entre alfa e as trajetórias isentrópicas. Todos os resultados são comparados com simulações numéricas. / [en] In the recent decade we have seen great interest in the physics of single particle microscopic engines. Not only we have seen advances in the theoretical understanding of how such systems behave but also, thanks to the advanced level of microscopic manipulations, we are capable of reproducing these systems in experimental situations. The literature is quite large when considering machines where a single particle is subjected to a harmonic potential where we can control the stiffness and in contact with a heat bath of controllable temperature. Motivated by these outstanding results, we have decided to investigate an alternative mechanism to studying machines. We propose and investigate a setup where a single particle with an internal nonlinear potential in contact with a heat bath of temperature T that we can control, then we introduce an external quadratic potential centered in a position L which will break the internal symmetry and create a direction where the particle can fluctuate to with greater ease. We can use this symmetry breaking to convert heat into work. Starting with a nonlinear correction to a predominantly linear internal potential, we use perturbation theory to solve the Langevin equation of the system up to the first order o k4 and obtain the expected work and absorbed heat. We then relax the restriction of a small nonlinear by imposing that the cycle periods are so large that, at least to some extent, the system can be considered in equilibrium with the heat bath. Using classical statistical mechanics we obtain results for a wider range of nonlinearities. Since the key component of our machines is the asymmetry, we extend the internal potential to the more general but not always analytical form V(i)(x) proportional to (x) raised to alpha which we label alpha-typepotential. Using primarily numerical techniques investigate its properties and outputs for different values of alpha. Lastly we study the Carnot cycle by replacing the adiabatical branches with isentropic ones, investigating the relationship between alpha and the isentropic trajectories. All results are compared with numerical simulations.

[pt] Este é um estudo acerca da natureza ontológica do tempo, ou seja, um estudo que visa distinguir, no âmbito da experiência, o tempo subjetivo do tempo em si mesmo, tentando delimitá-los por critérios de necessidade lógica e adequação formal as criticas e descobertas da filosofia e da ciência moderna e contemporânea. O trabalho consta também de um apanhado historiográfico das principais abstrações da ciência, bem como, das principais contribuições de filósofos, como, p.ex., Santo Agostinho e Kant, para a questão do tempo, abarcando também as criticas da física contemporânea ao paradigma clássico do tempo e as novas tendências de abordagem e pesquisa da questão do tempo no século XXI. / [en] This is an essay on the ontologic nature of time, so to say, a study that intends to distinguish, inside the realm of experience, the subjective time from time itself, trying to bound both of them by logical necessity and formal adequation to the critics and discoveries from modern and contemporary philosophy and science. This essay also provides an historiographic resume of the main abstractions from sciense, as well as, the main contributions from philosophers, like Saint Augustine and Kant, for example, to the problem of time, approaching also the critics of contemporay physics to the classical time paradigm and the new trends of approach and research of time in the XXI century.

[pt] Apresenta-se neste trabalho dados relativos à incorporação de nitrogênio em nanotubos de carbono de múltiplas paredes. As amostras foram produzidas exclusivamente pelo processo de spray-pirólise usando ferroceno como catalisador. Como fonte de carbono foi usado tolueno juntamente com duas fontes de nitrogênio : acetonitrila e propionitrila. O parâmetro principal investigado é a fração proporcional dos precursores mas o papel da temperatura também é investigado. A caracterização das amostras inclui espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, e analise XPS para avaliar a proporção e concentração química nos produtos. Como complemento alguns testes preliminares foram realizados usando nanotubos de carbono como sensores de gás. Análise para vapores de gasolina e etanol são mostrados. Gases como por exemplo amônia foram também testados sob condições de pressão reduzida. / [en] In this work we report results concerning the nitrogen incorporation into multiwalled carbon nanotubes. Samples were grown by spray-pyrolysis and use ferrocene as catalist. As carbon source, toluene is used along two nitrogen precursors : acetonitrile and propionitrile. The main parameter investigated was the proportional fraction of precursors but the temperature role was also investigated. Characterization of the samples includes Raman spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy and for evaluate proportional atomic and chemical concentrations in the tubes: XPS analysis. Few preliminary tests were performed using carbon nanotubes as gas sensors. Vapour of gasoline and ethanol data are sampled. Gases were tested also under reduced pressure conditions.

[pt] Neste trabalho foi estudada a deformação mecânica em semicondutores III-V resultante da nanolitografia por microscopia de força atômica (AFM). O AFM, equipado com uma ponta de diamante de raio de curvatura de 80 nm, foi usado para riscar a superfície do InP com forças da ordem de dezenas de mN ao longo de direções cristalográficas específicas. O padrão litografado na superfície foi caracterizado com o uso do AFM, enquanto uma análise da microestrutura do material foi feita com o uso da microscopia eletrônica de transmissão (MET). Foi realizado um estudo da deformação mecânica ao riscarmos o InP (100) com o uso do AFM utilizando forças normais variando de 7 uN a 120 uN e em direções cristalográficas das famílias <110> e <100>. Foi visto por MET, que é mais fácil produzir deformação plástica para riscos feitos na direção <110> do que na direção <100>, o que associamos à diferença na orientação dos vetores de Burgers ativados para os planos de escorregamento do InP para riscos ao longo das diferentes direções. Foi realizado também um estudo da influência da distância entre dois riscos consecutivos, feitos com o uso do AFM com força normal de 30 uN, no endurecimento por deformação plástica. Um significante endurecimento foi observado para distâncias entre riscos menores que 80 nm indicando que ocorre travamento entre discordâncias geradas por sucessivos riscos a distâncias menores que 80 nm. / [en] In this work, the mechanical deformation of III-V semiconductors resulting from atomic force microscopy (AFM) nanolithography was studied. The AFM, equipped with a diamond tip with 80nm radius, was used to scratch the InP surface with forces in the order of tens of mN along specific crystallographic directions. The pattern lithographed at the surface was characterized by AFM, while the material microstructure analyzes was performed by transmission electron microscopy (TEM). We studied the mechanical deformation of InP (100) produced by the AFM with forces in the range of 7uN to 120 uN along directions from the <110> and <100> families. It was observed by TEM that, it is easier to produce plastic deformation for scratches along the <110> than along the <100> directions, which was associated to the different orientations of the Burgers vectors activated for the InP slip planes for the scratches along the different directions. The influence of the distance between two scratches, performed with a normal force of 30 uN on the materials hardening process was performed as well. Significant hardening was observed at distances between scratches of 80nm or less suggesting that locking due to dislocation interaction is occurring at parallel scratches at distances smaller than 80nm.

[pt] Nesta tese, apresentamos um procedimento utilizado para a calibração do fotodetector e dos cantileveres utilizados em nosso AFM para a medida de força lateral. Desenvolvemos um código em Matlab para o controle do microscópio que permitiu a realização do estudo da influência da força normal na fricção. Também foi desenvolvido um segundo código em Matlab para a medida automatizada da adesão. Apresentamos e discutimos a influência da energia livre superficial na fricção e adesão de várias superfícies. Neste trabalho um estudo da influência da condensação capilar na forca lateral foi estudado para superfícies hidrofílicas, e hidrofóbicas. Encontramos que as nano asperezas podem realizar contatos singulares descritos pelo modelo de Hertz ou múltiplos contatos de acordo com o modelo de Greenwood. O tipo de contato entre as nano asperezas pode ser controlado através da hidrofobicidade e da umidade relativa no ambiente de medida. É verificado que os meniscos formados entre ponta e superfície influenciam a força lateral, através do aumento da força normal e também através da energia gasta pela ponta para arrastar ou deformar o capilar durante seu deslocamento sobre a superfície. O efeito da cinética de condensação capilar da água sobre a fricção foi também estudado. É mostrado que a molhabilidade é determinante para a definição dos mecanismos da dissipação de energia entre as nanoasperezas. Apresentamos também a influência da hidrofobicidade superficial no coeficiente de atrito. A correlação observada entre o ângulo de contato e o coeficiente de atrito reforça a importância da cinética da condensação capilar nos processos de fricção que ocorre na escala de nanômetros. / [en] In this work, the procedures developed to the calibration of the AFM photodetector and cantilevers for lateral force measurements in our AFM is presented. A Matlab code that controls the microscope allows the study of the influence of the normal force on the lateral one. A second Matlab code was developed in order to study the adhesion forces in an automated way. We present and discuss the influence of the surface free energy on the friction and adhesion forces. In this work, the lateral forces were measured at hydrophilic and hydrophobic surfaces. It was observed that the nano asperities may form single asperity contacts described by the Hertz model as well as multi-asperity type of contacts described by the Greenwood model. The nanoasperity contact may be controlled by the wettability and ambient relative humidity. It is seen that the capillar formed between the tip and the surface influences the tip-surface normal force and the friction forces due to the dissipation of energy caused by the drag or brake of the capillar meniscous. The effect of capillary condensation kinetics was studied as well. It is shown that the surface wettability is determinant to the energy dissipation mechanism in nanoscale. The influence of the surface wettability on the friction coefficient is presented. The observed correlation between the friction coefficient and contact angle enhances the influence of the surface wettability and its kinetics in the friction forces at nanoscale.

[pt] A teoria da gravidade quântica em laços (loop quantum gravity ou LQG) é atualmente uma das mais promissoras abordagens para descrever a relatividade geral em termos quânticos. Um dos problemas-chave é detectar na teoria quântica estados semiclássicos, que apresentem propriedades macroscópicas iguais às de configurações específicas da teoria clássica. Nesta dissertação, começamos apresentando o formalismo da LQG e sua interpretação física. Do ponto de vista matemático, a LQG pode ser pensada como uma quantização canônica de uma teoria de gauge de SU(2) em uma 3-variedade. No entanto, diferentemente da abordagem usual, que gera uma representação apenas por operadores auto-adjuntos, a abordagem polimérica da LQG gera uma representação mista que usa operadores auto-adjuntos e unitários. Tomamos então um modelo polimérico, análogo à LQG, do sistema físico mais simples: o movimento unidimensional de uma partícula pontual. Neste contexto, desenvolvemos um arcabouço que resolve o problema dos estados semiclássicos, que são estudados em detalhe. Finalmente, consideramos a quantização polimérica do campo eletromagnético livre, resultando numa teoria abeliana muito similar à LQG. Neste contexto, o mesmo arcabouço desenvolvido para o caso anterior pode ser aplicado. / [en] Loop quantum gravity (LQG) is currently one of the most promising approaches to describing general relativity in quantum terms. One of its key issues is to detect in the quantum theory semiclassical states whose macroscopic properties are the same as those of specific configurations of the classical theory. In this dissertation, we begin by presenting the LQG formalism and its physical interpretation. From a mathematical point of view, LQG can be thought of as a canonical quantization of a SU(2) gauge theory in a 3-manifold. However, whereas the usual approach generates a representation exclusively by self-adjoint operators, LQG's polymer approach generates a mixed representation using both self- adjoint and unitary operators. We then take a polymer model, analogous to LQG, of the simplest physical system: the one-dimensional movement of a point particle. In this context, we develop a framework that solves the problem of semiclassical states, which are studied in detail. Finally, we consider the polymer quantization of the free electromagnetic field, which results in an abelian theory which is very similar to LQG. In this context, it is possible to apply the same framework that was developed for the previous case.

[pt] Nesta tese foi estudado o mecanismo de deformação mecânica de semicondutores III-V, em especial do InP, através da criação de defeitos utilizando um microscópio de força atômica e o indentador Triboscope. A liberdade de torção da ponta do AFM dificulta o controle e a reprodutibilidade dos experimentos de nanoindentação, por outro lado, através desta liberdade da técnica foi possível medir a pressão necessária para a criação das primeiras discordâncias no cristal. Foi realizado um estudo da deformação mecânica do óxido nativo presente na superfície do InP(100) e do GaAs(001) através de indentações utilizando o nanoindentador. Impressões plásticas residuais atribuídas à camada de óxido nativo foram observadas na superfície dos semicondutores. O processo de deformação plástica do InP foi estudado a partir de nanoindentações utilizando uma ponta Berkovich e uma ponta conosférica. O processo de deformação do InP com a ponta Berkovich apresenta descontinuidades para indentações realizadas com altas forças que são associadas a sucessivos escorregamentos de planos {111} seguidos de travamento das discordâncias. A distribuição de pressão na região indentada para a ponta conosférica é isotrópica, permitindo uma melhor visualização da transição elástico/plástico da deformação do material. Para essa ponta a deformação plástica do InP é iniciada com um evento catastrófico, que aparece nas curvas de indentação como uma descontinuidade. Foram observadas características ao redor das indentações, indicando o aparecimento de discordâncias na superfície do cristal. Microscopia eletrônica de transmissão foi utilizada para a observação das seções transversais das indentações que apresentaram alta densidade de discordâncias formadas pelos planos {111} escorregados. / [en] In this thesis, the mechanical deformation mechanism of semiconductors III-V was studied, especially for InP. Defects were produced by indentations using an atomic force microscope and a Triboscope nanoindenter. The AFM tip torsion during indentation difficult the control and the reproducibility of AFM nanoindentation experiments. Nevertheless, the tip torsion allowed the measurement of the materials Yield stress. A study of the mechanical deformation mechanism of the native oxide that is presented in the surface of InP (100) and GaAs (100) was done. The residual plastic impressions attributed to native oxides were observed on the semiconductors surface. The plastic deformation process of the InP was studied in nanoindentation experiments using a Berkovich and a conosferical tip. The InP deformation mechanism observed with a Berkovich tip presents discontinuities for indentations performed at high loads, that are associated with successive slip of {111} planes along the <110> directions. The pressure distribution on the indented region, applied by the conosferical tip, is isotropic allowing a better visualization of the elastic/plastic transition in a material deformation process. The plastic deformation of InP using this tip is initialized with a catastrophic event, that appears in the indentation curves as a discontinuity. Small cracks were observed around the indentations using both tips, suggesting that some dislocations loops ends on the InP surface. Bigger cracks were observed in indentations with the conosferical tip and they were attributed to material fracture produced by the locking of dislocations near the surface. Transmission electron microscopy was done in the nanoindentation cross section showing a high density of defects created by the slip of the {111} planes.

[pt] Compósitos reforçados por fibras lignocelulósicas e, também, materiais estruturais de origem vegetal, tal como o bambu, vêm sendo cada vez mais empregados em diversos segmentos industriais, tendo em vista a crescente necessidade da sociedade de usar materiais provenientes de recursos naturais renováveis. Assim sendo, este trabalho visa analisar resíduos da agroindústria da produção sustentável de palmito e de coco, que são os caules das palmeiras Bactris gasipaes (pupunha) e Cocos nucifera (coqueiro). O objetivo em caracterizá-los é fundamentar uma via alternativa de obtenção de madeira, considerando os seguintes aspectos: a disponibilidade, a preservação do meio ambiente, o bom desempenho do material e o baixo custo. Neste trabalho foi feita a caracterização microestrutural da pupunha por microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica digital. O comportamento térmico e termo-mecânico da pupunha foi avaliado por termogravimetria e por análise termo-dinâmico mecânica. Foi avaliado ainda o comportamento mecânico em flexão, compressão e cisalhamento na linha de cola de corpos de prova usinados do estipe da pupunha, bem como se avaliou por difração de raios-X a estrutura cristalina e o grau de cristalinidade do material. Além disso, foi feita a caracterização da resistência à abrasão e avaliado o efeito do envelhecimento por absorção de água e por radiação UV nas propriedades à flexão da pupunha. Também foram avaliadas a resistência à abrasão e as propriedades mecânicas à flexão e à compressão do caule do coqueiro. / [en] Composites reinforced by lignocellulosic fibers and structural cellulosic materials, such as bamboo, have being increasingly used in many industrial fields, owing to the growing society need to use materials from renewable resources. Therefore, this study aims to analyze two agro-wastes of the cococnut and heart of palm sustainable production, which are the trunks of these palms (Bactris gasipaes and Cocos nucifera). The main objective is to establish the foundation for an alternative way of obtaining wood, considering the following aspects: availability, environmental conservation, good performance and low material cost. In this work microestrutural characterization of pupunha trunk was done by scanning electron microscopy and digital optical microscopy. The thermal and the thermo mechanical behaviors were evaluated by thermogravimetric analysis and by dynamic thermo mechanics analysis. Also rated was the material mechanical behavior in bending, compressing and shearing in the glue line. The material crystal structure and the degree of crystallinity was tested by X-ray diffraction. The resistance to abrasion was checked and the effect of aging due to water absorption and UV radiation in the bending properties of pupunha. Finally we verified the abrasion resistance and mechanical properties of bending and compressing the coconut palm.