In this work is presented stochastic model of binaural hearing in context of another alternative models. According to latest experimental data on mammals, inhibition plays a role in interaural time difference recognition, which is a key for low frequency sound source localization. The outputs of experiments may lead to the conclusion that the binaural hearing works differently in mammals compared to birds. Nowadays there are a few theoretical works addressing this new phenomena, but all of them are relaying on a very precise inhibition timing, which was never proved as physiologically valid. On the other hand, models described in this work are based on the fact, that every neuron has a random delay when reacting to an excitation. If this time jitter is taken into account and combined with inhibitory signal, delay in the neuronal circuit and coincidence detection, then the output firing rate corresponds to the azimuth of the sound source. In this work it is shown, that such a neuronal circuits are giving the same output results compared to experimental data. The models are supported by analytical computations and numerical simulations including simulation of cochlear implant.

A tomografia por emissão de pósitrons (\"Positron Emission Tomography\" - PET) é uma técnica para obtenção de imagens tomográficas em Medicina Nuclear que permite o estudo da função e do metabolismo do corpo humano em diversos problemas clínicos, através do uso de fármacos marcados por radionuclídeos emissores de pósitrons. As aplicações mais frequentes ocorrem em oncologia, neurologia e cardiologia, através da análise qualitativa e quantitativa dessas imagens. Atualmente, a PET é realizada de duas maneiras: através de sistemas constituídos por anéis formados por alguns milhares de detectores operando em coincidência, chamados de sistemas dedicados; ou com o uso de câmaras PET /SPECT, formadas por dois detectores de cintilação em coincidência, que também servem para estudos com radionuclídeos emissores de fóton único (\"Single Photon Emission Computed Tomography\" - SPECT). O desenvolvimento desses sistemas PET /SPECT tornou viáveis os estudos com a fluor-deoxiglicose, [18 ANTPOT. F]-FDG, um fármaco marcado com 18 ANTIPOT. F (emissor de pósitrons com 109 minutos de meia-vida física), para um número grande de clínicas e hospitais, principalmente por estes serem de uma tecnologia economicamente mais acessível que os realizados com a PET dedicada. Neste presente trabalho, desenvolveu-se uma metodologia para caracterizar e avaliar um sistema PET /SPECT com dois detectores de cintilação e dispositivo com duas fontes pontuais de Cs-137, destinado à obtenção das imagens de transmissão para a correção de atenuação dos fótons. Ela se baseia em adaptações dos testes convencionais de câmaras SPECT, descritos no IAEA TecDoc - 602 - 1991 (\"lnternational Atomic Energy Agency\" - IAEA), e de sistemas PET dedicados, publicados no NEMA NU 2- 1994 (\"National Electrical Manufacturers Association\"NEMA). O resultado foi organizado em forma de roteiros que foram testados em uma câmara da ADAC Laboratories/Philips, a VertexlM - Plus EPIClMJMCDlM - AC, instalada no Serviço de Radioisótopos do lnCor - HCFMUSP (Instituto do Coração - Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo). Esta câmara foi a primeira instalada no Brasil e está sendo utilizada, predominantemente, para estudos oncológicos e de viabilidade miocárdica. O radiofármaco utilizado na obtenção das imagens foi a [18F]-FDG, fornecida regularmente pelo IPEN/CNEN-SP (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares/Comissão Nacional de Energia Nuclear - São Paulo), e a reconstrução tomográfica foi realizada com o software próprio do sistema, utilizando-se os parâmetros padrão dos protocolos clínicos. Foram utilizadas fontes pontuais suspensas no ar para as medidas de resolução espacial transversal e lineares imersas na água para as de fração de espalhamento e sensibilidade. Na avaliação da sensibilidade, uniformidade, taxa de eventos verdadeiros, taxa de eventos aleatórios e tempo morto do sistema eletrônico, foram feitas imagens de um simulador físico construído especialmente para o presente trabalho, a partir das instruções da publicação NEMA NU 2 - 1994 para sistemas PET dedicados. A acurácia da correção de atenuação foi verificada através das imagens do simulador físico citado com a inserção de três cilindros de densidades diferentes: água, ar e Teflon. Os roteiros deste trabalho poderão servir de guia para Programas de Controle e Garantia de Qualidade e avaliação da performance de sistemas PET /SPECT com dois detectores de cintilação em coincidência. A implantação destes roteiros pelos centros clínicos que utilizam este tipo de equipamento aumentará a qualidade e a confiabilidade nas imagens resultantes, assim como na sua quantificação. / Positron emission tomography, PET, is a Nuclear Medicine technique that allows the study of human body\'s function and metabolism in many clinical problems, with the help of pharmaceuticals labeled with positron emitters. The most frequent applications occur in oncology, neurology and cardiology, through qualitative and quantitative analysis of these images. Currently, PET is performed in two manners: by using dedicated systems, consisted of rings of thousands of detectors operating in coincidence; or with the use of PET /SPECT cameras, formed by two scintillation detectors in coincidence, which are also used in SPECT studies (single photon emission tomography). The development of PET /SPECT systems made possible the studies with fluor-deoxiglucose, [18F]-FDG, a pharmaceutical labeled with 18F (positron emitter with 109 minutes physical half-life), for a large number of clinics and hospitals, mainly due to their economical accessibility when compared to the dedicated PET studies. In this present work, a method was developed for characterizing and evaluating a PET /SPECT system with two scintillation detectors and device with two point sources of 137Cs, designed to obtain the transmission images for the photon attenuation correction. lt is based on adaptations of the conventional tests of SPECT cameras, described in IAEA TecDoc - 602 - 1991 (\"international Atomic Energy Agency \" - IAEA), and those for dedicated PET systems, published in NEMA NU 2 - 1994 (\"National Electrical Manufacturers Association \" - NEMA). The results were organized in a set of testing protocols and tested in the ADAC Laboratories/Philips camera, the VertexlM - Plus EPIClM/MCDlM - AC, installed in the Radioisotopes Service of lnCor - HCFMUSP (Instituto do Coração - Hospital das clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo). This camera was the first one installed in Brazil and is being used, predominantly, for oncological studies and miocardial viability. The radiopharmaceutical used was [18F]-FDG, supplied regularly by IPEN/CNEN-SP (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares I Comissão Nacional de Energia Nuclear - São Paulo), and the tomographic reconstruction was performed with the system software, using the standard parameters of the clinical protocols. Point sources suspended in air were used in the measurements of spatial resolution and linear sources immersed in water for scattering fraction and sensitivity measurements. In the evaluation of sensitivity, uniformity, true events, random events and dead time of the electronic system, a phantom was constructed specifically for the present work, from the instructions of NEMA NU 2 - 1994 for dedicated PET systems. The accuracy of the attenuation correction was verified from the images of the phantom with three inserts of different densities: water, air and Teflon. The resultant protocols can serve as a guideline for Programs of Quality Control and Assurance, as well as for the evaluation of the performance of PET /SPECT systems with two scintillation detectors in coincidence. lf implemented by clinical centers that use this type of equipment, it will enhance the quality and confidence of the resulting images, as well as their quantification.

As observações astronômicas dos últimos 15 anos revelaram que o universo atualmente está expandindo aceleradamente. No contexto da relatividade geral se acredita que a energia escura, cujo melhor candidato é a densidade do vácuo ($\\Lambda/8\\pi G$), é o agente responsável por este estado acelerado. No entanto, o termo $\\Lambda$ tem duas sérias dificuldades: o problema da constante cosmológica e o problema da coincidência. Com o objetivo de aliviar o problema da constante cosmológica, muitos modelos adotam um termo $\\Lambda$ dinâmico, permitindo seu decrescimento ao longo de toda a história cósmica. Neste tipo de modelo, a equação de conservação do tensor momento energia total exige uma troca de energia entre a densidade do vácuo e as outras componentes energéticas do universo; o que também alivia o problema da coincidência. Neste trabalho discutimos diferentes consequências de um vácuo dinâmico no âmbito cosmológico e no processo de colapso gravitacional. Em particular, analisamos o caso em que a densidade do vácuo possui uma dinâmica não trivial com a escala de energia típica do universo, que depende monotonamente do parâmetro de Hubble, decrescendo ao longo de toda a história cósmica. Nos referiremos a este modelo como modelo deflacionário. Nesse contexto, utilizando os primeiros termos da expansão para a densidade do vácuo, sugerida pela teoria do grupo de renormalização em espaço-tempos curvos, propomos um novo cenário cosmológico baseado numa densidade do vácuo dinâmica. O cenário proposto é completo no sentido de que o mesmo vácuo é responsável pelas duas fases aceleradas do universo, conectadas por uma fase de radiação e um estágio de domínio da matéria. Neste cenário o universo plano é não singular, iniciando sua evolução a partir de um estágio do tipo de Sitter e, portanto, toda a história cósmica ocorre entre duas fases de Sitter limites. Este modelo não apresenta o problema de horizonte, e nele a nucleossíntese cosmológica ocorre como no modelo de Friedmann, e embora este modelo seja muito próximo do modelo $\\Lambda$CDM, o grande acúmulo de observações no estágio recente do universo permitirão que este poda ser testado. Adicionalmente, mostraremos que generalizações do modelo deflacionário incluindo curvatura espacial apresentam propriedades e vantagens similares. Usando observações de $H(z)$, da luminosidade de supernovas tipo Ia, da função de crescimento linear das perturbações escalares, e da posição do pico das oscilações acústicas de bárions conseguimos vincular um dos parâmetros do modelo. Por outro lado, analisando a física do universo primordial, assumindo um vácuo não perturbado, conseguimos limitar um segundo parâmetro fazendo uso do índice espectral das perturbações escalares. Com o objetivo de fazer uma análise mais completa do modelo no âmbito cosmológico, analisamos também as possíveis restrições oriundas da validade da segunda lei da termodinâmica em sua forma generalizada (GSLT). Para isto investigamos a evolução tanto da entropia associada ao horizonte aparente do universo, que é um horizonte atrapante devido a que o escalar de Ricci é positivo, como do seu conteúdo material. Motivados pela forma como a singularidade primordial do universo é evitada devido aos efeitos do decaimento do vácuo, incluímos no presente trabalho outra linha de desenvolvimento: a análise dos estágios finais do processo de colapso gravitacional em presença de uma densidade do vácuo dinâmica. Centraremos esta análise na determinação de modelos que possam ou não evitar a formação de um buraco negro. Mostraremos que modelos com um termo de vácuo proporcional à densidade de energia total do sistema, não podem evitar a formação de uma singularidade no estágio final do processo de colapso. Adicionalmente obteremos correções para a massa colapsada, para o tempo de formação do horizonte e para o tempo de colapso como função dos parâmetros do modelo e da curvatura espacial. Por último analisaremos a influência de uma densidade do vácuo capaz de dominar sobre as outras componentes no regime de altas energias, mostrando que este tipo de dinâmica na densidade do vácuo evita a formação de um estado final singular. / The astronomical observations of the last 15 years revealed that the universe is currently undergoing an expanding accelerating phase. In the general relativity context is believed that dark energy, whose best candidate is the vacuum energy density $ho_v \\equiv \\Lambda/8\\pi G$, is the fuel responsible for the present accelerating stage. However, the so-called $\\Lambda$-term has two serious drawnbacks, namely: the cosmological constant problem and the coincidence problem. In order to alleviate the cosmological constant problem, many models adopt a dynamical $\\Lambda$ term, thereby allowing its decreasing throughout the cosmic history. In this kind of model, the total energy conservation law defined in terms of the energy momentum tensor requires an energy exchange between the vacuum and the material components of the universe, which also contributes to alleviate the coincidence problem. In the present thesis we discuss different consequences of an interacting vacuum component both in the cosmological scenario as well as in the process of gravitational collapse. In particular, in the cosmological domain, we examine the case where the vacuum has a nontrivial dynamics dependent on a typical energy scale, the Hubble parameter, that decreases in the course of the cosmic history. We will refer to this model as deflationary model. In this context, by using a truncated expansion for the vacuum energy density, as suggested by the renormalization group theory in curved space-time, we propose a new cosmological scenario based on a dynamical $\\Lambda$-term. The proposed scenario is complete in the sense that the same vacuum is responsible for both accelerating phases of the universe, which are linked by two subsequent periods of radiation and non-relativistic matter domination. In this scenario the flat universe is nonsingular and starts its evolution from an asymptotic de Sitter stage, so that the cosmic story takes place between two extreme de Sitter phases. The model is free of the horizon problem as well as of the \"graceful exit\" problem plaguing many inflationary variants. In addition, the cosmological nucleosynthesis occurs as in the Friedmann model and the observations in the latest stages of the universe can potentially differentiate between the deflationary and the standard $\\Lambda$CDM model. The generalizations including spatial curvature are aslo discussed in detail. On the other hand, by using the late time tests like type Ia supernovae, the redshift dependence of the Hubble parameter, $H(z)$, the linear growth function of scalar perturbations, and the peak position of baryon acoustic oscillations we have constrained the basic parameters of the model. Conversely, analyzing the physics of the primordial universe and assuming that the vacuum is a smooth component, we have also constrained the spectral index of scalar density perturbations. In order to establish a more complete analysis of our cosmological scenario, we also discuss the possible constraints arising from the validity of the generalized second law of thermodynamics, that is, by including the horizon thermodynamics. Since the apparent horizon of the universe behaves like a trapped horizon because the Ricci scalar is positive, we investigate the evolution of both the entropy of the material components and the entropy associated to the horizon. Motivated by the avoidance of the Big-Bang singularity due to the decaying vacuum effects, we have explored another line of development: the analysis of the final stages of gravitational collapse process in the presence of a dynamic vacuum. This analysis focused on the determination of models able to prevent or not the formation of a black hole. In this connection, we shown that the presence of an interacting vacuum proportional to the total energy density of the system does not prevent the formation of a singularity in the final stages of the collapsing process. In addition, we obtain corrections for the collapsed mass, the horizon time formation and the collapsing time as a function of the free parameters and the spatial curvature of the models. Finally, we have also analyzed the influence of a vacuum contribution which dominates the other components into the high energy limit (due to the presence of higher orders terms in the contraction rate), and shown that for this kind of models the growth of the vacuum energy density prevents the formation of the singularity.

Este trabalho é constituido por duas partes. Na primeira parte, obtivemos algumas generalizações do clássico Teorema de Borsuk-Ulam em termos de (H,G)-coincidências. Na segunda parte, estendemos a caracterização dos germes de aplicações triviais, em codimensão 3, pelas fibrações de Milnor iniciada por Church e Lamotke em [11]. Usamos essa caracterização na classificação global de singularidades isoladas em dimensões (6, 3) / This work consists of two parts. In the first part, we obtain some generalizations of the classical Borsuk-Ulam Theorem in terms of (H,G)-coincidences. In the second part, we extend the characterization of trivial map germs, in codimension 3, by the Milnor fibrations started by Church and Lamotke in [11]. We use this characterization in the global classification of isolated singularities in dimensions (6, 3)

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05064.pdf: 2928442 bytes, checksum: d8fe608a08084dcbff71333bddb5fa87 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho descreve uma nova metodologia desenvolvida para modelar o comportamento da atividade em sistema de coincidência 4π(PC)β-γ. As eficiências para elétrons no detector proporcional (PC) e para radiação gama no detector de NaI(Tl) foram calculadas utilizando o programa de Monte Carlo MCNP4C. Outro código de Monte Carlo foi desenvolvido para seguir o caminho no esquema de desintegração desde o estado inicial do radionuclídeo precursor, até o estado fundamental do núcleo filho. Cada etapa do esquema de desintegração é selecionada por meio de números aleatórios levando em conta as probabilidades de cada ramo β- ou captura eletrônica, as probabilidades de transição e os coeficientes de conversão interna. Uma vez que o estado final tenha sido atingido é verificado se houve detecção de eventos beta, captura eletrônica ou transições gama, e os eventos para os três espectros, beta, gama e coincidência são contabilizados. A variação da eficiência beta pode ser feita através da simulação de corte na energia detectada ou pela utilização de absorvedores (Collodion). Foram escolhidos para a simulação os radionuclídeos 134Cs, 72Ga que se desintegram por transição β-, 133Ba que se desintegra por captura eletrônica e 35S que é um emissor beta puro. Para este último foi simulando o Método do Traçador. As curvas de extrapolação obtidas por Monte Carlo foram ajustadas pelo Método dos Mínimos Quadrados com os pontos experimentais e comparados com os resultados obtidos pelo Método da Extrapolação Linear. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07612.pdf: 5577228 bytes, checksum: 86856f19b569f944e37500784558338a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Em Metrologia Nuclear, há muitos anos, o método absoluto de medida de atividade radioativa por coincidência 4πβ-γ tem sido considerado um padrão primário, em razão de seu alto grau de exatidão e por depender de grandezas observáveis para a obtenção de resultados. O Laboratório de Metrologia Nuclear (LMN), do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), dentre suas técnicas de medida, utiliza a metodologia de coincidência 4πβ-γ. Uma nova técnica, conhecida como medida de coincidência por software tem sido empregada na padronização de radionuclídeos, com muitas vantagens sobre a metodologia convencional. Com o objetivo de atualizar sua metodologia de padronização de radionuclídeos, o LMN desenvolveu um novo sistema de medida de coincidências por software, descrito neste trabalho. O sistema eletrônico emprega os mesmos arranjos de detecção beta e gama utilizados em seus sistemas. O novo sistema é constituído por uma placa de aquisição de dados da National Instruments (NI), conectada a um microcomputador e, através de um painel de conexão, aos arranjos de detecção. O gerenciamento é obtido através de software desenvolvido em LabVIEW, proprietária da NI. Este sistema registra as amplitudes e os instantes de ocorrência dos pulsos de detecção beta e gama, em arquivos de disco. Os arquivos são posteriormente analisados por um programa apropriado, o software de análise de coincidências, de forma a obter as contagens beta, gama e de coincidências, e executando o processamento necessário para a determinação da atividade da amostra radioativa de interesse. O trabalho também apresenta e discute os resultados obtidos, utilizando a primeira versão de software desenvolvida especialmente para este trabalho, bem como perspectivas para futuros trabalhos. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O Laboratório de Metrologia Nuclear (LMN) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) desenvolveu recentemente o Sistema de Coincidência por Software (SCS), para a digitalização e registro dos sinais de seus sistemas de coincidências 4πβ-γ utilizados na padronização de radionuclídeos. O sistema SCS possui quatro entradas analógicas independentes que possibilitam o registro simultâneo dos sinais de até quatro detectores (vias β e γ). A análise dos dados é realizada a posteriori, por software, incluindo discriminação de amplitudes, simulação do tempo-morto da medida e definição do tempo de resolução de coincidências. O software então instalado junto ao SCS estabeleceu a metodologia básica de análise, aplicável a radionuclídeos com decaimento simples, como o 60Co. O presente trabalho amplia a metodologia de análise de dados obtidos com o SCS, de modo a possibilitar o uso de detectores com alta resolução em energia (HPGe), para padronização de radionuclídeos com decaimentos mais complexos, com diferentes ramos de decaimento ou com transições metaestáveis. A expansão metodológica tem suporte na elaboração do programa de análise denominado Coincidence Analyzing Task (CAT). A seção de aplicação inclui as padronizações do 152Eu (diferentes ramos de decaimento) e do 67Ga (nível metaestável). A padronização do 152Eu utilizou uma amostra de uma comparação internacional promovida pelo BIPM (Bureau International des Poids et Mesures), podendo-se comparar a atividade obtida com o valores de laboratórios mundialmente reconhecidos, de modo a avaliar e validar a metodologia desenvolvida. Para o 67Ga, foram obtidas: a meia-vida do nível metaestável de 93 keV, por três diferentes técnicas de análise do conjunto de dados (βpronto-γatrasado-HPGe, βpronto-γatrasado-NaI e βpronto- βatrasado); as atividades de cinco amostras, normalizadas por Monte Carlo e as probabilidades de emissão gama por decaimento, para nove transições. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foram estudados os níveis excitados do 193Ir produzidos a partir do decaimento β do 193Os (T1/2 ~ 30h). Para a obtenção das amostras radioativas, ~ 5mg de Ósmio metálico (99% enriquecido em 192Os) foram irradiados no reator IEA-R1, sob um fluxo de nêutrons da ordem de 1012cm2 s1 e depois analisadas, empregando-se a técnica de espectroscopia γ simples (unidimensional) com espectrômetro γ de alta resolução, bem como as técnicas de espectroscopia de coincidência γγ e de correlação angular direcional γγ (θ) usando um sistema de aquisição multiparamétrica composto por 4 detectores HPGe. A partir destes dados, foi possível adicionar 28 transições a este esquema de decaimento, 11 das quais já eram conhecidas de outros estudos envolvendo reações nucleares, além de 17 observadas pela primeira vez. Também foram acrescentados 8 níveis excitados ao esquema de decaimento, sendo 3 conhecidos por outras reações e 5 completamente novos. Além disso, foi possível confirmar a suspeita encontrada na literatura de que os níveis a 848,93keV e 849,093keV são o mesmo, além de confirmar a existência de um nível excitado a 806,9keV. A análise de correlação angular direcional permitiu a definição do spin de do nível excitado a 874kev (5/2+), além de propor uma probabilidade de 79% do nível a 1078keV ter spin 5/2, e de restringir as possibilidades de spin para o nível novo a 960keV para duas (1/2 ou 3/2). Também foi possível determinar a razão de mistura multipolar (δLn+1/Ln) para 43 transições, sendo 19 pela primeira vez e praticamente todas as restantes com precisão melhor que a encontrada na literatura. Finalmente, foi feita uma tentativa de compreender o núcleo através de um modelo teórico, o qual reproduziu muito bem o estado fundamental e os dois primeiros estados excitados do 193Ir. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP