Faz-se uma revisão do problema da dimensionalidade do espaço entendido como um problema de Física, enfatizando que algumas leis físicas dependem fortemente deste parâmetro topológico do espaço. Discute-se o que já foi feito tanto no caso da equação de Schrödinger quanto na de Dirac. A situação na literatura é bastante controversa e, no caso específico da equação de Dirac em D dimensões, não se encontra nenhum trabalho na literatura científica que leve em conta o potencial de intera coulombiana corretamente generalizado quando o número de dimensões espaciais é maior do que três. Discute-se, portanto, o átomo de hidrogênio relativístico em D dimensões. Novos resultados numéricos para os níveis de energia e para as funções de onda são apresentados e discutidos. Em particular, considera-se a possibilidade de existência de átomos estáveis em espaços com dimensionalidade 6= 3.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A possibilidade da existência de átomos de hidrogênio estáveis em dimensões superiores a três é abordada. O problema da dimensionalidade é visto como um problema de Física, no qual relacionam-se algumas leis físicas com a dimensão espacial. A base da análise deste trabalho faz uso das equações de Schrödinger (não relativística) e de Dirac (relativística). Nos dois casos, utiliza-se a generalização tanto do setor cinemático bem como o setor de interação coulombiana para variar o parâmetro topológico dimensão. Para o caso não relativístico, os auto-valores de energia e as auto-funções são obtidas através do método numérico de Numerov. Embora existam soluções em espaços com dimensões superiores, os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a natureza deve, de alguma maneira, se manifestar em um espaço tridimensional. / The question of whether hydrogen atoms can exist or not in at spaces with a number of dimensions D greater than 3 is revisited. The dimensionality problem is taken as physical one, which physics laws are related to the space dimension. The main framework of the analysis through out this tesis are the Schrödinger Equation (non relativistic) and the Dirac Equation (relativistic). Both cases use the kinematic and Coulombian interaction sectors generalized in order to vary the topological paramenter dimension. For the non relativistic case, eigenvalues of energy and eigenfunctions are evaluated using the Numerov numerical method. Although there are solutions in higher dimensions, the results obtained in this tesis indicate that nature should somehow prefer a tridimensional space.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2986.pdf: 2823547 bytes, checksum: f441262673832018c0efbb46e2a10221 (MD5) Previous issue date: 2010-05-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we study dimensional reductions in some quantum systems; such reductions occur due to confinement of the particle from a tube in space to a curve. Our main goal is to find the effective hamiltonian operator that describes the motion of the particle after confinement. We consider three particular situations. (1) In the first situation, we study an infinitely long tube generated by a curve with non-trivial torsion and curvature. Here the tube cross sections always have the same diameter. (2) We also study tubes in space deformed in a specific way, i.e., the diameter of the cross sections have a unique global maximum. Such tubes also have non-trivial torsion and curvature. (3) Finally, we analyze the question of which self-adjoint extension of the one-dimensional hydrogen atom would be physically relevant. We consider such atom in a three-dimensional tube and take the limit as the tube converges to the x axis, and it is shown that the Dirichlet (at the origin) extension is always obtained after such confinement. / Neste trabalho estudamos reduções de dimensões em alguns sistemas quânticos; tais reduções ocorrem devido ao confinamento do movimento de partículas, inicialmente em tubos no espaço, a curvas. Nosso principal objetivo é encontrar o operador efetivo que descreve o movimento da partícula após o confinamento. (1) Na primeira situação estudamos um tubo infinito gerado por uma curva com torção e curvaturas não-triviais. Aqui as seções transversais possuem sempre o mesmo diâmetro. (2) Estudamos também tubos no espaço deformados de uma forma específica, ou seja, o diâmetro das seções transversais possui um único máximo global. Tais tubos também apresentam curvatura e torção não-triviais. (3) Finalmente analisamos a questão de qual extensão auto-adjunta do átomo de hidrogênio unidimensional seria fisicamente relevante. Consideramos tal átomo num tubo tridimensional e estudamos o limite de quando o tubo converge ao eixo-x, e isso mostrou que a extensão de Dirichlet foi sempre obtida após o confinamento.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A possibilidade da existência de átomos de hidrogênio estáveis em dimensões superiores a três é abordada. O problema da dimensionalidade é visto como um problema de Física, no qual relacionam-se algumas leis físicas com a dimensão espacial. A base da análise deste trabalho faz uso das equações de Schrödinger (não relativística) e de Dirac (relativística). Nos dois casos, utiliza-se a generalização tanto do setor cinemático bem como o setor de interação coulombiana para variar o parâmetro topológico dimensão. Para o caso não relativístico, os auto-valores de energia e as auto-funções são obtidas através do método numérico de Numerov. Embora existam soluções em espaços com dimensões superiores, os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a natureza deve, de alguma maneira, se manifestar em um espaço tridimensional. / The question of whether hydrogen atoms can exist or not in at spaces with a number of dimensions D greater than 3 is revisited. The dimensionality problem is taken as physical one, which physics laws are related to the space dimension. The main framework of the analysis through out this tesis are the Schrödinger Equation (non relativistic) and the Dirac Equation (relativistic). Both cases use the kinematic and Coulombian interaction sectors generalized in order to vary the topological paramenter dimension. For the non relativistic case, eigenvalues of energy and eigenfunctions are evaluated using the Numerov numerical method. Although there are solutions in higher dimensions, the results obtained in this tesis indicate that nature should somehow prefer a tridimensional space.

Faz-se uma revisão do problema da dimensionalidade do espaço entendido como um problema de Física, enfatizando que algumas leis físicas dependem fortemente deste parâmetro topológico do espaço. Discute-se o que já foi feito tanto no caso da equação de Schrödinger quanto na de Dirac. A situação na literatura é bastante controversa e, no caso específico da equação de Dirac em D dimensões, não se encontra nenhum trabalho na literatura científica que leve em conta o potencial de intera coulombiana corretamente generalizado quando o número de dimensões espaciais é maior do que três. Discute-se, portanto, o átomo de hidrogênio relativístico em D dimensões. Novos resultados numéricos para os níveis de energia e para as funções de onda são apresentados e discutidos. Em particular, considera-se a possibilidade de existência de átomos estáveis em espaços com dimensionalidade 6= 3.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-03-30Bitstream added on 2014-06-13T20:40:13Z : No. of bitstreams: 1 souza_gvb_me_bauru.pdf: 3790655 bytes, checksum: 36b7d2cf1f9336099c7b86d22eaf6c33 (MD5) / Secretaria de Educação do Estado de São Paulo / São calculados os níveis de energia para o átomo de hidrogênio sob campo magnético uniforme, utilizando o método das diferenças finitas. Estes resultados, quando multiplicados pelo Rydberg efetivo (que depende da massa efetiva e da permitividade elétrica do meio) correspondem à solução do problema de um elétron ligado a uma impureza doadora rasa em um semicondutor sob campo magnético (caso isotrópico, parabólico, não degenerado). Os valores encontrados, para campo nulo, são comparados com a solução analítica. Para campos magnéticos não nulos as soluções são comparadas com resultados teóricos obtidos mediante o método variacional ou por expansão em séries de potências na direção radial. O efeito do campo magnético sobre os orbitais atômicos é analisado a partir da representação gráfica dos mesmos. Os valores numéricos das energias de transição são comparados com dados experimentais para impurezas doadoras rasas em GaN, GaAs e InP. / The energy levels of the hydrogen atom in a uniform magnetic field are calculated by using the finite difference method. The resulting energy levels, when multiplied by the effective Rydberg (that depends on the effective mass and the electric permittivity of the medium), correspond to the energy levels of an electron bound to a shallow donor impurity in a semiconductor (with non-degenerate, parabolic and isotropic conduction band) subject to a magnetic field. The results in the absence of the magnetic field are compared with the analytical solutions. For finite magnetic-field strengths, the solutions are compared with the results obtained by the variational method or through an expansion in a power series of the radial variable. The effect of the magnetic field on the atomic orbitals is analyzed with the aid of their graphical representation. The calculated transition energies are compared with experimental data for shallow donor impurities in GaN, GaAs e InP.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1452.pdf: 916103 bytes, checksum: 40179df116306bc34414ecc8e0c08457 (MD5) Previous issue date: 2007-08-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we study the Hamiltonian of the hydrogen atom in 1, 2 and 3 dimensions. Especifically, it is defined as a self-adjoint operator in the Hilbert space L2(Rn), n = 1, 2, 3. Nevertheless, the main goal is to study the hydrogen atom 1-D. Particularly, for this is model we address some problens related to the singularity of the Coulomb potential. / Neste trabalho vamos estudar o Hamiltoniano do átomo de hidrogênio em 1, 2 e 3 dimensões. Especificamente, queremos defini-lo como um operador auto-adjunto no espaço de Hilbert L2(Rn), n = 1, 2, 3. No entanto, o principal objetivo é estudar o átomo de hidrogênio 1-D. Em particular, para este modelo, abordaremos algumas questões relacionadas à singularidade do potencial de Coulomb −1/|x|.