A proposta deste trabalho é demonstrar a viabilidade de um sistema para inserção de um vídeo-avatar interativo em um ambiente virtual 3D, utilizando-se somente um computador pessoal e câmeras domésticas. Sua contribuição, em relação a trabalhos similares, consiste em integrar técnicas e algoritmos em uma solução inovadora de baixo custo computacional, voltada principalmente para aplicações de educação e entretenimento. Este trabalho expande as pesquisas realizadas anteriormente no Laboratório de Tecnologias Interativas sobre vídeo-avatares para teleconferência. O vídeo-avatar proposto é posicionado corretamente em relação a outros objetos do ambiente virtual e pode interagir com eles, sem a utilização de técnicas de reconstrução geométrica que apresentam altos custos de processamento. A demonstração da viabilidade da proposta é feita através da implementação de protótipos. / The proposal of this work is to demonstrate the feasibility of a system for the insertion of an interactive video avatar in a 3D virtual environment, using a single personal computer and home-use cameras. Its contribution, relative to similar works, consists in integrating techniques and algorithms in an innovative solution with low computational cost, aimed mainly at educational and entertainment applications. This work extends research previously performed at the Laboratório de Tecnologias Interativas about video avatars for teleconferencing. The proposed video avatar is correctly positioned in relation to other objects in the virtual environment and is capable of interacting with them, without resorting to geometric reconstruction techniques that present high processing costs. The demonstration of the feasibility of the proposal is performed through the implementation of prototypes.

A física de altas energias, mais especificamente o estudo de colisões entre de íons pesados relativísticos tem como objetivo o estudo do comportamento de quarks e glúons em condições extremas de temperatura, pressão e densidade. Tais condições levam à formação de um novo estado da matéria chamado Plasma de Quarks e Glúons (QGP, do inglês Quark-Gluon Plasma). Medidas de observáveis globais tem sido usadas como uma importante ferramenta para a caracterização desse novo estado. Entre esses observáveis, a energia transversal por unidade de rapidez (dET/dy) das partículas emitidas em uma colisão entre íons pesados pode ser usada como evidência da formação do QGP. Este trabalho propõe um procedimento para obtenção da energia transversal eletromagnética, que é um importante componente da energia transversal total, em colisões Pb-Pb no experimento ALICE no LHC. O estudo foi feito através de simulações de Monte Carlo e validou o procedimento proposto com uma diferença sistemática em função da centralidade em torno de 2%. / High energy physics with heavy ion collisions studies quarks and gluons under extreme conditions of temperature, pressure and density. Such conditions lead to the formation of a new state of matter called the Quark-Gluon Plasma (QGP). The measurement of global observables have been used as an important tool for the characterization of this new state. Among these observables, the transverse energy per unit of rapidity (dET/dy) from particles emitted in a heavy ion collision can be used as evidence of QGP formation. The work proposes a procedure to obtain the transverse electromagnetic energy, an important component of total transverse energy, in Pb-Pb collisions measured by the LHC-ALICE experiment. The study was done using Monte Carlo simulations, and validated the proposed procedure with a systematic difference as function of the centrality around 2%.

Orientador: Ricardo Egydio de Carvalho / Banca: Emanuel Fernandes de Lima / Banca: Celso Vieira Abud / Resumo: A ideia central deste trabalho é entender e analisar os aspectos dinâmicos do movimento de uma partícula eletricamente carregada movendo-se sob a ação da Força de Lorentz, devido a fontes de campos elétrico e magnético, no bilhar anular que, por sua vez, corresponde à região no espaço bidimensional delimitada por dois círculos de raios R e r (r < R), que podem estar concêntrica ou excentricamente posicionados. Descrevemos o sistema pulsante com uma dependência temporal nas fronteiras: R(t) e r(t), tal que haja transferência de momento para a partícula nos instantes de colisões, que são estudadas nos casos nãodissipativo (elásticas) e dissipativo (inelásticas). Para o bilhar excêntrico dependente do tempo, sabe-se que a partícula pode ganhar energia indeterminadamente e o sistema apresenta Aceleração de Fermi (AF), o que corrobora com a hipótese suportada na Conjectura-LRA. A proposta é estudar os efeitos de ambos os campos externos na energia média do sistema, buscando mecanismos que possam suprimir ou incentivar o fenômeno da AF. Os resultados conduzem a crer que o campo elétrico contribui para o aumento da energia média, tornando a AF um fenômeno mais robusto, enquanto o campo magnético, aplicado na direção perpendicular em relação ao plano do bilhar, em geral conduz a partícula para as Whispering Gallery Orbits e, ao contrário, tende a suprimir ou a retardar o aparecimento da Aceleração de Fermi no sistema. Tendo como base os resultados obtidos, propomos um aditivo à Conjecutra-LRA, incluindo a dependência na energia total sobre a possibilidade de verificação de dinâmica caótica em bilhares estáticos. Além disso, mostramos como o ganho indeterminado de energia torna-se possível na geometria concêntrica pela ação do campo elétrico e como a combinação de parâmetros pode influenciar nos mecanismos analisados, considerando, inclusive, o modelo com colisões inelásticas / Abstract: The central idea of this work is to understand and analyze the dynamic aspects of the motion of an electrically charged particle moving under the action of the Lorentz force, due to sources of electric and magnetic fields, inside the annular billiard which, in turn, corresponds to the two-dimensional region bounded by two circles of radius R and r (r < R), which may be concentrically or eccentrically positioned. We describe the breathing system with time-dependent boundaries: R(t) and r(t), such that there exist momentum transfers to the particle at each collision with the boundaries, which are studied in the non-dissipative (elastic) and dissipative (inelastic) cases. For the time-dependent eccentric billiard, it is well-known that the particle can gain energy indefinitely and the system presents Fermi Acceleration (FA), corroborating to the hypothesis supported by the LRA-Conjecture. The proposal is to study the effects of both external fields on the average energy of the system, looking for mechanisms to suppress or to enhance the FA phenomenon. The results lead us to believe that the electric field contributes to the increase of the average energy, making FA a more robust phenomenon, while the magnetic field, applied in the perpendicular direction related to the plane of the billiard, in general confines the particle into the Whispering Gallery Orbits and, instead, tends to suppress or delay the onset of Fermi acceleration in the system. Based on these results, we propose an additive for LRA-Conjecture, including the dependence on the total energy for the possibility to one verifies chaotic dynamics in static billiards. Furthermore, we show how the indeterminate energy gain becomes possible for the concentric geometry via electric field action and how the combination of parameters can influence the mechanisms discussed, also considering the model with inelastic collisions / Mestre

Orientador: Ernesto Vieira Neto / Coorientador: Antônio Delson Conceição de Jesus / Banca: Othon Cabo Winter / Banca: Cristiano Fiorilo de Melo / Resumo: Neste trabalho, estudamos o problema da viabilidade de missões espaciais em ambiente de detritos espaciais. Geralmente, um veículo espacial em curso de colisão com um detrito espacial é destruído ou danificado e tem sua missão prejudicada. A preservação destas missões depende da capacidade do satélite de evitar a colisão, como por exemplo, através de uma manobra orbital conhecida como manobra evasiva. Neste estudo, estabelecemos estratégias de manobras evasivas realizadas por um satélite através de um sistema de propulsão, cuja eficiência é medida por parâmetros tecnológicos. Os parâmetros tecnológicos são configurados no planejamento da missão, e descrevem a quantidade de combustível a bordo e a capacidade de expelir propelente do sistema de propulsor. As manobras evasivas foram estudadas para serem aplicadas de tal forma que o satélite escape do detrito espacial sem a evasão da sua órbita nominal de missão, e para este objetivo, incluímos uma propulsão de controle e tratamos o sistema de propulsão como uma perturbação na órbita do satélite. Também foi estabelecido, para realizar manobras evasivas econômicas, uma propulsão que é ligada em uma fração do tempo total disponível para a manobra. Esta fração de tempo é definida como um tempo de pulso de propulsão. As manobras evasivas são estudadas por simulações numéricas da dinâmica de um detrito e um veículo espacial sob a ação da força gravitacional da Terra e de perturbações orbitais oriundas de um sistema de propulsão e da atmosfera da Terra. Nestas simulações calculamos as condições de colisão do detrito e do satélite, que ocorrem ao redor da Terra, e utilizamos para criar catálogos de parâmetros tecnológicos acessíveis ao satélite para escapar destas colisões / Abstract: We studied the problem of the viability of space missions in debris environment space. Generally, a space vehicle in collision course with a space debris is destroyed or damaged and has impaired their mission. The preservation of these missions depends on the satellite capacity to avoid the collision, for example by an orbital maneuver known as evasive maneuver. In this study, we established strategies evasive maneuvers performed by a satellite via a propulsion system, whose efficiency is measured by technological parameters. Technological parameters are set in the planning of the mission, and describe the amount of fuel on board and the ability to expel propellant propulsion system. The evasive maneuvers were studied to be applied in such a way that the satellite escape the space debris without evasion of its nominal orbit mission, and for this purpose, include a propulsion control and treat the propulsion system as a disturbance in the orbit of satellite. It has also been established, to perform evasive maneuvers driven, propulsion which is connected at a fraction of the total time available for the maneuver. This fraction of time is defined as a propulsion pulse time. The evasive maneuvers are studied by numerical simulations of the dynamics of a debris and a vehicle space under the action of the Earth's gravitational and orbital perturbations arising from a propulsion system and the Earth's atmosphere. In these simulations calculate the debris of the collision conditions and the satellite, which occur around the Earth, and used to create technological parameters catalogs accessible to the satellite to escape these collisions / Mestre

Investigamos o papel da interação forte nas colisões periféricas de íons pesados, contrastando-a com a interação eletromagnética, e o efeito que ela desempenha na excitação de modos coletivos, processos envolvendo a correlação de dois núcleons e processos completamente incoerentes. Explicamos dados experimentais recentes (Brookhaven, E814 Collaboration), separando quantitativa e qualitativamente as contribuições nuclear e eletromagnética, coerentes e incoerentes, comparando-as também com outras experiências similares. / We have compared the role played by strong interactions with the one played e1ectromagnetic interactions in re1ativistic heavy ion collisions. We also analyze its effects of strong interactions in the excitation of collective modes and in the emission of one and two-nucleon correlations. We explain recent experimental data (Brookhaven, E814 Collaboration), separating qualitatively and quantitatively the nuclear and electromagnetic, coherent and incoherent contributions to the one-nucleon emission cross section. We also compare them with results of other similar experiments.

O presente trabalho procura investigar alguns dos processos colisionais de átomos de Rydberg ultrafrios. Utilizando uma armadilha magneto-óptica (MOT), foi possível aprisionar átomos de 85Rb, um elemento alcalino metálico, numa região da ordem de lmn a temperaturas da ordem de poucas centenas de ?K, regime chamado de \"ultrafrio\" na literatura. Os átomos de 85Rb são então excitados para estados de alto número quântico principal, também chamados de estados de Rydberg, através de um laser pulsado. Nesses estados, os átomos apresentam propriedades exageradas devido ao tamanho da órbita do elétron de valência, sendo uma delas os potenciais de longo-alcance. Em nossos experimentos, após a excitação, são detectados átomos em estados vizinhos ao originalmente excitado, evidenciando a existência de transições. Como esses estados são muito próximos em energia, a presença de potenciais de longo alcance pode fazer a energia de um par de átomos de Rydberg no seu estado inicial ficar ressonante com a energia do mesmo par numa combinação de outros estados, tornando então possível transições para esses estados. Nosso estudo visa quantificar de certa forma essas observações, assim como estimar a importância do movimento desses átomos nas transições observadas. / This dissertation seeks to address some of the characteristics of collisional processes in ultracold Rydberg atoms. With a Maqneto-Optical Trap (MOT), we trapped a sample of 85Rb, an alkaline metal element, in a region of about lmm at a temperature of a few hundreds of ?K, known in the literature as the \"ultracold\" regime. The 85Rb atoms are then excited to high principal quantum number states, also known as Rydberg states, with a pulsed laser. In these states, the atoms present exaggerated properties due to the large valence electron orbit, such as long-range potentials in our experiments, after excitation, we have detected atoms in neighboring states to the originally excited state, an evidence of atomic transitions. Since these states have similar energy, the presence of long-range potentials can make the energy of a pair of atoms in the initial state be resonant with the energy of the same pair in a combination of different states, making it possible to have transitions to these nearby states. Our work tries to quantify these observations, as well as to gauge the role of atomic movement in these transitions.

Investigamos o papel da interação forte nas colisões periféricas de íons pesados, contrastando-a com a interação eletromagnética, e o efeito que ela desempenha na excitação de modos coletivos, processos envolvendo a correlação de dois núcleons e processos completamente incoerentes. Explicamos dados experimentais recentes (Brookhaven, E814 Collaboration), separando quantitativa e qualitativamente as contribuições nuclear e eletromagnética, coerentes e incoerentes, comparando-as também com outras experiências similares. / We have compared the role played by strong interactions with the one played e1ectromagnetic interactions in re1ativistic heavy ion collisions. We also analyze its effects of strong interactions in the excitation of collective modes and in the emission of one and two-nucleon correlations. We explain recent experimental data (Brookhaven, E814 Collaboration), separating qualitatively and quantitatively the nuclear and electromagnetic, coherent and incoherent contributions to the one-nucleon emission cross section. We also compare them with results of other similar experiments.

Neste trabalho investigamos a produçaõ de pares de leptons( lepton-antil epton) em colisões proton-proton e proton-núcleo para energias dos aceleradores Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e Large Hadron Collider (LHC). Estes processos de colisão podem ser dividos entre antes e depois do espalhamento, portanto, pode-se analisar os efeitos de estado inicial e de estado nal. No estado nal do processo de colisão, para os aceleradores aqui apresentados, a quantidade de part culas produzidas e muito grande, de forma que uma part cula produzida no processo de espalhamento, que participe da interação forte, pode interagir com este meio antes de ser detectada. Entretanto, e fundamental uma determinação precisa do estado inicial do processo de colisão para que assim a investigação da produção de particulas no estado nal possa ser realizada. Neste contexto, a produção de pares de leptons (dileptons Drell-Yan) possui grande relevância, tendo em vista que não participa da interaçaõ forte, logo pode ser detectada sem sofrer efeitos de estado nal, carregando informações claras do estado inicial do processo de colisão. Para energias de RHIC e LHC, a densidada de quarks e gl uons nos h adrons colisores e muito grande, de tal forma que efeitos de estado inicial de alta densidade podem ser percebidos na produçaõ de partículas no estado nal. Este e o principal objetivo desta tese, utilizar os dileptons como observ avel para investigar os efeitos de alta densidade, ou seja, efeitos de unitariedade em colis~oes pr oton-pr oton, efeitos de saturação partônica descritos pelo Condensado de Vidros de Cor em colisões próton-núcleo. Além destes efeitos, os efeitos nucleares de baixa densidade, presentes em colisões próton-núcleo, também são investigados. Ou seja, utiliza-se um observável eletromagnético, para investigar as propriedades da QCD em colisões hadrônicas. Mais especi camente, as distribuições de momentum transverso e rapidez são investigadas para energias de RHIC e LHC. A produção de dileptons e calculada utilizando o formalismo de dipolos de cor e tamb em a teoria do Condensado de Vidros de cor. Os resultados obtidos nesta tese mostram a potencialidade deste observ avel para se investigar a QCD de alta densidade e indicam a urgente necessidade de medidas com relação a este observável nos experimentos existentes em colisões hadrônicas para altas energias. / In this work, the lepton pair production (lepton-antilepton) in proton-proton and protonnucleus collisions is investigated for Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Large Hadron Collider (LHC) colliders energies. These collisions processes can be classi ed between before and after the scattergins, therefore, initial and nal states e ects can be analyzed. In the nal stare, for the colliders here presented, the number of produced particles is large, then a particle produced in the scattering process, which interact strogly, could interact with the medium before being detected. However, it is very important to determine the initial state of the collision process, thus to determine the particle production in the nal state. In this context, the lepton pair production (dileptons Drell-Yan), which does not interact strolgly, should carry indisturbed information about the inicial state system of the collision process. For RHIC and LHC, the quarks and gluons hadrons densities in the initial state of the collision processes is large, such that high density initial state e ects should a ect the particle production in the nal state. This is the main goal of this thesis, use the dilepron production to investigate the high density e exts. This implies in to investigate the unitarity e ects in the proton-proton collisions, the Color Glass Condensate in the proton-nucleus collisions. Moreover, the low density e ects in proton-nucleus collisions are under investigation in this thesis. The main point of this thesis, is that a eletromagnetic observable is considered to investigare the properties of the QCD in hadronic collisions. Speci cally, the transverse momentum and the rapidity distributions are investigated. The dilepton production is evaluated by means of the dipole picture and through the Color Glass Condensate theory. The results obtained in this thesis show that dilepton production is an observable that deserves to be measured in the hadronic colliders at high energies, once it carries clear informations about the QCD system at high density.

Neste trabalho, apresentamos uma montagem experimental capaz de aprisionar átomos de K e Rb simultaneamente em uma armadilha óptica de dipolo cruzada. Contudo, para atingir este feito foi necessário, durante o desenvolvimento do projeto, estudar cada espécie atômica de forma isolada. Assim, desenvolvemos uma técnica inédita para carregar uma armadilha de dipolo diretamente de uma armadilha magneto-óptica de 39K, constatando a importância da estrutura hiperfina do estado 4P3/2 no processo de carregamento. Também observamos e explicamos o processo de fotoassociação de Rb devido ao laser em 1071 nm, inclusive a diferença isotópica entre 85Rb e 87Rb. Na sequência, realizamos o carregamento duplo com K e Rb na armadilha e observamos a fotoassociação de KRb. Um modelo teórico simples prevê a distribuição dos níveis vibracionais obtidos. O mesmo modelo abre caminho para um possível bombeamento óptico para a produção e acúmulo de moléculas de KRb no estado X1&Sigma;+ (v = 0). / In this paper, we present an experimental setup to simultaneously trap atoms of K and Rb in a crossed optical dipole trap. This accomplishment required the individual study of each atomic species during the project development. This allowed the development of a new technique for loading a dipole trap directly from a magneto-optical trap of 39K, providing evidence of the importance of the hyperfine structure of the state 4P3/2 in the loading process. We also observe and explain the photoassociation process of Rb2 due to the dipole trap laser at 1071 nm, including an isotopic difference between 85Rb and 87Rb. In the sequence, we performed dual species loading of K and Rb and observed the photoassociation process of KRb. A simple theoretical model predicts the final distribution of vibrational levels obtained. The same model provides a potential path to optically pump the molecules and accumulate them in the molecular ground state X1&Sigma;+ (v = 0) for KRb.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissNBHL.pdf: 436465 bytes, checksum: 91371a4fb587142e90d5201bfc8fb866 (MD5) Previous issue date: 2003-11-28 / Recently, interest on studies of electron scattering by highly-reactive free radicals has grown mostly because their participation on many important processes in several fields such astrophysics, biological and earth s atmospheric studies, as well as in industrial applications. In this work, we report a theoretical study on electron collisions on two radicals, OH and NH. More specifically, calculated elastic differential, integral and momentum-transfer cross sections as well as total (elastic + inelastic) and total absorption cross sections in a wide incident energy range are reported. The main motivation of the present work is to fill partially the existent lacuna in the literatura for electron-radical interactions, since both theoretical and experimental data for such interactions are rare. It is also known that the experimental determination of electron-radical scattering cross sections are very difficult due to the high reactivity of these species. The present work covers incident energies in the (0.5-500.0)-eV range. A complex optical potential is used to describe the dynamics of electron-radical interaction whereas a combination of the Schwinger variational iterative method and the distorted-wave approximation is used to solve the Lippmann-Schwinger scattering equation. Our calculated results are compared with a few theoretical and experimental data for total ionization cross sections, available in the literature for these radicals. Comparison is also made with the results obtained from electron scattering by the molecules H2O e NH3, which are formed by the same chemical elements of the radicals. Several interesting points are observed in the comparison. / Os estudos das colisões elétron-radicais livres, espécies altamente reativas, tem crescido recentemente, em vista de sua importante participação em muitos processos astrofísicos, atmosféricos, biológicos e industriais. Neste trabalho, foram calculadas as seções de choque diferenciais, integrais e de transferência de momento para o espalhamento elástico de elétrons pelos radicais livres OH e NH. Também foram calculadas as seções de choque total (elástica + inelástica) para estas colisões. A principal motivação de nosso trabalho se deve à falta de dados tanto teóricos quanto experimentais para estas interações. A determinação experimental de tais dados é muito difícil devido à alta reatividade destes radicais. Este estudo visa preencher em parte a grande lacuna existente na literatura sobre o espalhamento de elétrons por espécies radicalares. Neste trabalho, a faixa de energia em estudo incluiu as regiões de energia baixa e intermediária situada entre 0,5 a 500,0 eV. Um potencial ótico complexo foi utilizado para representar a dinâmica de interação elétron-radical. Para resolver as equações de espalhamento foi utilizado o método variacional de Schwinger iterativo combinado com aproximações de ondas distorcidas. As comparações foram feitas com os escassos dados teóricos e experimentais para estes radicais e também com as moléculas mais estáveis, formadas pelos mesmos elementos químicos (H2O e NH3). Essas comparações resultaram em informações interessantes sobre os efeitos predominantes nos espalhamentos por estes alvos.