This dissertation examines properties and representations of several isotropic Gaussian random fields in the unit ball in d-dimensional Euclidean space. First we consider Lévy's Brownian motion. We use an integral representation for the covariance function to find a new expansion for Lévy's Brownian motion as an infinite linear combination of independent standard Gaussian random variables and orthogonal polynomials. Next we introduce a new family of isotropic Gaussian random fields, called the p-processes, of which Lévy's Brownian motion is a special case. Except for Lévy's Brownian motion the p-processes are not locally stationary. All p-processes also have a representation as an infinite linear combination of independent standard Gaussian random variables. We use these expansions of the random fields to simulate Lévy's Brownian motion and the p-processes along a ray from the origin using the Cholesky factorization of the covariance matrix. / Graduation date: 2013

The studies of the dynamics, phase behavior, interparticle interactions, and hydrodynamics of stimuli-responsive pNIPAm-co-AAc microgels were described in this thesis. Due to their responsiveness to external stimuli, these colloidal particles serve as excellent model systems to probe the relationship between colloidal interactions and phase behavior. As a first step, we established our core experimental methodology, by demonstrating that particle tracking video microscopy is an effective technique to quantify various parameters in colloidal systems. Then we used the technique in combination with a microfluidic device that provides in situ control over sample pH to probe the phase behavior of pNIPAm-co-AAc microgel suspensions. In essence, the experimental set-up enables changes in effective particle volume fractions by changing pH, which can be used to construct the phase diagram. In order to explain the unique features of the microgel phase diagram, we measured the underlying pairwise interparticle potential of pNIPAm-co-AAc microgels directly in quasi-2D suspension and proved that the interactions are pH dependent and can range from weakly attractive to soft repulsive. Finally, the hindered Brownian diffusion due of colloidal particles confined by hard walls was investigated systematically and striking differences between hard sphere and soft sphere were found, with soft pNIPAm-co-AAc microgels showing surprising mobility even under strong confinement.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Orientador: Pedro Jose Catuogno / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-17T23:03:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChipanaMollinedo_DavidAlexander_M.pdf: 748774 bytes, checksum: 2c70408db9f4fbab1d9846af4be3736b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho estamos interessados em estudar o teorema limite para fluxos estocásticos. Apresentamos a teoria de semimartingales de H. Kunita e algumas noções relativas a fluxos de aplicações mensuráveis...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this work we are interested in studying the limit theorem for stochastic flows. We present the theory of semimartingales given by H. Kunita and some notions related to flow of measurable applications...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertation / Mestrado / Matematica / Mestre em Matemática

Orientador: Diego Sebastian Ledesma / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-18T07:05:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuqueJusto_Claudia_M.pdf: 965819 bytes, checksum: 0b70ed73c13a9ad324422e792409e76d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho estudamos o movimento Browniano, sobre uma variedade Riemanniana munida de métricas que variam com respeito ao tempo. Tratamos brevemente os conceitos de semimartingale, equações diferenciáveis estocásticas e processos de difusão sobre variedades diferenciáveis. Apresentamos a construção clássica do movimento Browniano sobre uma variedade Riemanniana (M, g). Finalmente, munindo à variedade com uma família de métricas {g(t)} t ? [0,T] que variam com respeito ao tempo, damos duas construções do movimento Browniano sobre a variedade Riemanniana (M, g(t)), para cada t ? [0, T] (denotamos a este processo como o g(t)-movimento Browniano). Consideramos o fluxo de curvatura média sobre uma hipersuperfície compacta, e damos uma estimativa para o tempo de explosão de um processo definido a partir do g(t)-movimento Browniano. Definimos o transporte paralelo amortiguado ao longo do g(t)-movimento Browniano e damos condições para que este seja de fato uma isometria. / Abstract: We study the Brownian motion on a Riemannian manifold equipped with a family of metrics that vary with respect to time. We treat brief the concepts of semimartingale, stochastic differential equations and diffusion processes on manifolds. We present the classical construction of Brownian motion on an Riemannian manifold (M, g). Finally, equipping the variety with a family of metrics {g(t)}t?[0,T] that vary with respect to time, we give two constructions of Brownian motion on the Riemannian manifold (M, g(t)) for each t ? [0, T] (we denote this process as the g(t)-Brownian motion). We consider the mean curvature flow on a compact hypersurface, and give an estimate for the time of explosion of the g(t)-Brownian motion. We define the Damped parallel transport along of the g(t)-Brownian motion and we give conditions so that in fact is an isometry / Mestrado / Matematica / Mestre em Matemática

Orientador: Amir Ordacgi Caldeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-07T02:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DuarteMunoz_OscarSalomon_M.pdf: 811647 bytes, checksum: 885831c55576cff8931959e32201407a (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Usamos o modelo "sistema-mais-reservatório" para estudar a dinâmica de um sistema de duas partículas que interagem com um reservatório em equilíbrio térmico, mas não interagem entre si. Apresentamos uma extensão do banho de osciladores capaz de induzir um acoplamento efetivo entre as partículas brownianas dependendo da escolha feita para a função espectral dos osciladores que compõem o banho. O acoplamento é não linear nas variáveis de interesse e impomos uma dependência exponencial nestas variáveis para garantir a invariância translacional do modelo. A interação efetiva resultante é apresentada usando as equações de movimento clágsicas e o limite quântico é estudado através do operador densidade reduzido das duas partículas. Mostramos que, no limite de tempos longos e distâncias curtas, o nosso modelo reproduz os resultados do modelo linear para o caso de apenas uma partícula. Finalmente, calculamos a evolução temporal de um estado inicial formado pelo produto de dois pacotes simples / Abstract: We use the system-plus-reservoir model to study the dynamics of a system of two particles that interact with a heat bath in thermal equilibrium, but do not interact with each other. We present an extension of the bath of oscillators capable of inducing an effective coupling between the brownian particles depending on the choice made to the spectral function of the oscillators components of the bath. The coupling is non-linear in the variables of interest and an exponential dependence is imposed in order to guarantee the translational invariance of the model. The resultant effective interaction is presented using the classical equations of motion and the quantum limit is studied through the time evolution of reduced density operator of the two particles. We find that, in the limit of long times and short distances, our model reproduces the results of the linear model for the case of only one particle. Finally, we describe the time evolution of an initial state given by the product of two simple packets / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Pedro José Catuogno / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-23T19:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_EduardodeAmorim_D.pdf: 2575933 bytes, checksum: c52665fabd4cb103ecdff3106990155e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese está dividida em duas partes. Na primeira parte, faremos uma abordagem probabilística para a teoria de aplicações L-harmônicas em variedades diferenciáveis, passaremos para esse contexto os Teoremas de Liouville, Picard, Elworthy e Dirichlet. Na segunda parte do trabalho, o objetivo é generalizar e caracterizar o conceito de difusão, martingale e movimento Browniano em variedades que estejam munidas por uma família de métricas e conexões que variam diferenciavelmente com o tempo / Abstract: This thesis is divided into two parts. In the first part, we will make a probabilistic approach to the theory of L-harmonic applications on manifolds; we generalize to this context Theorems of Liouville, Picard, Elworthy and Dirichlet. In the second part of the work, the goal is to generalize and characterize the concept of diffusion, martingale and Brownian motion on manifolds that are provided by a family of metrics and connections which depends smoothly on time / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática

Orientador: Paulo Regis Caron Ruffino / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_RinaldoVieirada_M.pdf: 1586291 bytes, checksum: 8d01bdf434ecba2fb62a57725c46dd4a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nesta dissertação fizemos um estudo da teoria de difusão em variedades Finsler, onde abor-damos o transporte paralelo estocástico, desenvolvimento estocástico de Cartan e Movimento Browniano. O objetivo principal é obter uma descrição mais geométrica dos objetos citados acima ainda que por enquanto em coordenadas locais e assim termos um paralelo entre o cálculo estocástico em variedades Riemannianas e variedades Finsler / Abstract: In this work we study diffusion theory in Finsler manifolds. It includes the stochastic par-allel transport, stochastic Cartan development and Brownian motion. The main objective is to provide a geometric description of the objects mentioned and 50 to draw a compari-50n between stochastic calculus in Riemannian manifolds and stochastic calculus in Finsler manifolds / Mestrado / Matematica / Mestre em Matemática

Orientadores: Paulo Regis Caron Ruffino, Pedro Jose Catuogno / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_MarceloGoncalvesOliveira_M.pdf: 798971 bytes, checksum: f8f23c9cc6bf1a5acb8f987a59bb2b28 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho aborda a homotopia monotônica, uma variante apropriada de homotopia, de trajetórias de sistemas de controle. Primeiro é introduzido um conceito de regularidade para funções de controle e depois é considerada a definição de homotopia monotônica de trajetórias regulares de um sistema de controle 'sigma' evoluindo sobre uma variedade M. Em seguida são mostrados que o conjunto 'gama' ('sigma', x) de classes de homotopia monotônica das trajetórias regulares do sistema 'sigma' a partir de um estado fixo tem um estrutura de variedade diferenciável. Outro resultado importante é a caracterização para trajetórias monotonicamente homotópicas (contidas no conjunto dos pontos acessíveis a partir de x) via os levantamentos das mesmas à variedade 'gama' ('sigma', x). Finalmente, são feitas considerações sobre homotopia monotônica e trajetórias de um sistema estocástico / Abstract: This work accosts the monotonic homotopy, an appropriate variant of homotopy of trajectories of control systems. It is introduced a concept of regularity for control functions and it is considered the de¯nition of monotonic homotopy of regular trajectories of a given control system 'sigma' on a manifold M. Then it is shown that the set 'gama' ('sigma', x) of monotonic homotopy classes of regular trajectories of 'sigma' starting at a given fixed point x has a differentiable manifold structure with the same dimension of M. Another important result is the caracterization of monotonic homotopy of trajectories (on acessible points set starting at x) via the lifts of same trajectories on the manifold 'gama' ('sigma', x). Finally, we make same considerations about monotonic homotopy and trajectories of an stochastic system / Mestrado / Matematica / Mestre em Matemática

Orientador: Marcus Aloizio Martinez de Aguiar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:05:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bonanca_MarcusViniciusSegantini_D.pdf: 10284922 bytes, checksum: 28ea976c05e0eadcda732211e40afb25 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho, estudamos de que maneira e sob que condições um sistema caótico com apenas dois graus de liberdade produz efeitos irreversíveis como dissipação, termalização e, do ponto de vista quântico, perda de coerência em um sistema simples a ele acoplado. Na formulação clássica do problema, descrevemos analiticamente o comportamento do fluxo de energia em Resposta Linear e apontamos o ingrediente talvez principal que um sistema caótico possui para causar irreversibilidade: correlações que decaem exponencialmente. Mostramos que é possível descrever o equilíbrio assintótico inclusive com uma temperatura, o que é não-intuitivo em se tratando de sistemas pequenos. Esse último resultado completa o paralelo entre o movimento Browniano usual e o modelo proposto. Formulamos o problema do ponto de vista quântico via o formalismo de Funcionais de Influência. Mostramos que este formalismo é mesmo adequado pois a influência do sistema caótico é descrita pelas contrapartidas quânticas das mesmas funções que encontramos na Resposta Linear clássica. Calculamos semiclassicamente essas funções e mostramos que os termos em mais baixa ordem da aproximação semiclássica evoluem conforme a dinâmica clássica caótica. As escalas de tempo da análise clássica se mostram fundamentais para a resolução dos cálculos assim como a análise semiclássica das funções de correlação. Mostramos que efeitos de dissipação e perda de coerência, no contexto quântico, são possíveis devido ao caráter caótico do sistema / Abstract: We study here how and under which conditions a chaotic system with only two degrees of freedom can produce irreversible phenomena such as dissipation, thermalization and, from the quantum point of view, decoherence in a simple system coupled to it. In the classical formulation of the problem, we describe analytically the behavior of the energy ux in Linear Response regime and we point the main ingredient for a chaotic system to produce irreversible effects: correlations with exponential decay. We show that it is possible to describe the asymptotic equilibrium even with a temperature, which seems to be a counter intuitive result for systems with few degrees of freedom. We formulate the problem from the quantum point of view using In uence Functionals approach. We show the formalism is very adequate since the chaotic system in uence is described by quantum analogues of the same functions we obtain in the Linear Response approach to the classical problem. We calculate those functions semiclassically and we show the lowest order terms of the semiclassical approximation evolve as given by classical chaotic dynamics. The time scales of the classical analysis are shown to be very important for the resolution of the quantum problem as well as the semiclassical analysis of the correlation functions. We show that dissipative and decoherence effects, in the quantum regime, are possible due to the chaotic dynamics of the system / Doutorado / Física Estatistica e Termodinamica / Doutor em Ciências