xvi, 280 p. : ill. A print copy of this thesis is available through the UO Libraries. Search the library catalog for the location and call number. / Doppler-limited, steady-state, linear absorption spectra of 127 I 2 (diatomic iodine) near 675 nm were recorded with an internally-referenced wavelength modulation spectrometer, built around a free-running diode laser using phase-sensitive detection, and capable of exceeding the signal-to-noise limit imposed by the 12-bit data acquisition system. Observed I 2 lines were accounted for by published spectroscopic constants. Pressure broadening and pressure shift coefficients were determined respectively from the line-widths and line-center shifts as a function of buffer gas pressure, which were determined from nonlinear regression analysis of observed line shapes against a Gaussian-Lorentzian convolution line shape model. This model included a linear superposition of the I 2 hyperfine structure based on changes in the nuclear electric quadrupole coupling constant. Room temperature (292 K) values of these coefficients were determined for six unblended I 2 lines in the region 14,817.95 to 14,819.45 cm -1 for each of the following buffer gases: the atoms He, Ne, Ar, Kr, and Xe; and the molecules H 2 , D 2 , N 2 , CO 2 , N 2 O, air, and H 2 O. These coefficients were also determined at one additional temperature (388 K) for He and CO 2 , and at two additional temperatures (348 and 388 K) for Ar. Elastic collision cross-sections were determined for all pressure broadening coefficients in this region. Room temperature values of these coefficients were also determined for several low- J I 2 lines in the region 14,946.17 to 14,850.29 cm -1 for Ar. A line shape model, obtained from a first-order perturbation solution of the time-dependent Schrödinger equation for randomly occurring interactions between a two-level system and a buffer gas treated as step-function potentials, reveals a relationship between the ratio of pressure broadening to pressure shift coefficients and a change in the wave function phase-factor, interpreted as reflecting the "cause and effect" of state-changing events in the microscopic domain. Collision cross-sections determined from this model are interpreted as reflecting the inelastic nature of collision-induced state-changing events. A steady-state kinetic model for the two-level system compatible with the Beer-Lambert law reveals thermodynamic constraints on the ensemble-average state-changing rates and collision cross-sections, and leads to the proposal of a relationship between observed asymmetric line shapes and irreversibility in the microscopic domain. / Committee in charge: David Herrick, Chairperson, Chemistry; John Hardwick, Advisor, Chemistry; Jeffrey Cina, Member, Chemistry; David Tyler, Member, Chemistry; Michael Raymer, Outside Member, Physics

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Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Estudos teóricos e experimentais acerca de danos em biomoléculas induzidos pela captura eletrônica em meio biológico têm sido largamente discutidos ao longo da última década. No presente trabalho, abordou-se o problema da captura eletrônica pelo nucleotídeo monofosfato 3\'-dGMP com técnicas de estrutura eletrônica, explorando estados ligados do ânion. Buscou-se investigar o ânion em fase gasosa e em solução aquosa, além de estimar barreiras de energia pontecial e energia livre associadas à sua dissociação (quebra da ligação ribose-fosfato). Utilizando os modelos de solvatação implícita (PCM) e explícita (simulação computacional com o método de Monte Carlo), concluiu-se que, em meio aquoso, o estado fundamental do ânion 3 -dGMP apresenta caráter de valência sobre a base nitrogenada (orbital com ocupação simples), em oposição ao resultado em fase gasosa, que prevê um estado ligado por dipolo. A barreira de dissociação, relativa ao estiramento da ligação entre os grupos ribose e fosfato, foi estimada em 16-30 kcal/mol, dependendo da técnica de solvatação utilizada. / Theoretical and experimental studies on the damage to biomolecules induced by electron attachment in the biological environment have been widely discussed over the past decade. In the present work, we addressed electron capture by the monophosphate nucleotide 3 -dGMP with electronic structure techniques, exploring bound anion states. We have investigated these anion states in gas phase and in aqueous solution, and estimated the potential and free energy barriers related to the dissociation reaction (breakage of the ribose-phosphate bond). Employing implicit (PCM) and explicit (computer simulation with the Monte Carlo method) solvation models, we have concluded that, in aqueous environment, the ground state of the 3-dGMP specie has valence character with the singly occupied molecular orbital localized on the base. In contrast, the gas phase results point out a dipole-bound ground state. The free energy barrier for the dissociation mechanism, according to the present results, would be around 16-30 kcal/mol in aqueous solution, depending on the salvation model.

Nessa tese serão apresentadas medidas de anisotropia azimutal elíptica de elétrons de decaimentos de quarks pesados feitas no perimento de colisão de íons pesados ALICE (A Large Ion Collider Experiment, em inglês). As medidas foram obtidas em colisões de Pb-Pb com energia de centro de massa por par de nucleons (psNN) igual a 2.76 TeV com o colisor de hadrons LHC (Large Hadron Collider, em inglês). Colisões ultrarelativísticas de íons pesados podem alcançar temperaturas e/ou densidades de energia suficientemente altas para formar o Plasma de Quarks e Gluons (QGP, na sigla em inglês), o estado da matéria onde os partons estão desconfinados dos hadrons. O parâmetro de anisotropia azimutal elíptica é um dos observáveis mais importantes utilizados no estudo da formação do QGP. Esse parâmetro é quantificado pelo segundo harmônico, denominado v2, da distribuição do ângulo azimutal das partículas em relação ao ângulo do plano de reação, o qual é definido pela direção do parâmetro de impacto e pela direção do feixe de partículas. Medidas de anisotropia azimutal elíptica de quarks pesados (charm e beauty) são interessantes, pois os quarks pesados são sondas sensíveis às propriedades do QGP, visto que eles são predominantemente produzidos em processos iniciais de espalhamento duro e interagem com o meio desconfinado. Medidas de v2 de elétrons de decaimentos de quarks pesados em baixos valores de momento transversal indicam movimento coletivo de quarks pesados e possível termalização no QGP. Por outro lado, medidas de v2 de elétrons de decaimentos de quarks pesados em altos valores de momento transversal são interpretadas como uma dependência da geometria do meio por onde os quarks pesados atravessam e perdem energia. Serão mostrados resultados de v2 de elétrons de decaimentos de quarks pesados em função do momento transversal em colisões de Pb-Pb a psNN = 2.76 TeV em eventos com centralidades 20-40% e 30-50%. O resultado é comparado com previsões teóricas e medida obtida em colisões de Au-Au a psNN = 0.2 TeV no experimento RHIC. Resultados preliminares de v2 de elétrons de decaimentos de charm e beauty, separadamente, também serão mostrados em colisões de Pb-Pb a psNN = 2.76 TeV em eventos com centralidade 30-50%. / This thesis presents measurements of the elliptic azimuthal anisotropy of electrons from heavy-flavour decays with the A Large Ion Collider Experiment (ALICE). The measurement is performed for the first time in Pb-Pb collisions at center-of-mass energy per colliding nucleon pair psNN = 2.76 TeV at the Large Hadron Collider (LHC). In heavy-ion collisions at ultrarelativistic energies sufficiently high temperature and/or energy density can be achieved to form the Quark-Gluon Plasma (QGP), the state of matter predicted by Quantum Chromodynamics (QCD) in which quarks and gluons are deconfined from hadrons. One of the most important probes of the QGP formation is the elliptic azimuthal anisotropy, which is quantified by the second harmonic v2 of the particle azimuthal angle distribution with respect to the angle of the reaction plane, which is defined by the impact parameter direction and the beam direction. In addition, heavy quarks (charm and beauty) serve as a sensitive probe of the QGP properties since they are predominantly produced in initial hard scattering processes and interact with the deconfined medium. The transverse momentum dependence of the heavy-flavour decay electron v2 can be used to investigate the QGP properties. The measurement of v2 of electrons from heavy-flavour decays at low transverse momentum provides a way to test whether heavy quarks take part in the collective motion in the medium. Whereas, v2 of electrons from heavy-flavour decays at high transverse momentum is interpreted as a path length dependence of heavy-quark energy loss within the created dense medium. Results of the elliptic azimuthal anisotropy of electrons from heavy-flavour decays as a function of tranverse momentum obtained in 20-40% and 30-50% central Pb-Pb collisions at psNN = 2.76 TeV will be shown. The measurement is compared with theoretical predictions and previous measurement at the RHIC experiment. Preliminary measurements of the elliptic azimuthal anisotropy of electrons from charm and beauty as a function of tranverse momentum in 30-50% central Pb-Pb collisions at psNN = 2.76 TeV will be shown as well.

Este trabalho é dedicado ao estudo da fotoprodução de mésons vetoriais em colisões ultra-periféricas. Este estudo foi realizado por meio do código de Monte Carlo CRISP, o qual recebeu atualizações e implementações a fim de permitir o cálculo das colisões. Foi elaborado um modelo para a geração do espectro de energia dos fótons equivalentes que deve interagir com o alvo, bem como foram introduzidos novos canais de foto-absorção para a fotoprodução de múltiplos píons, os quais são essenciais à reprodução dos fenômenos nucleares em altas energias. Ao todo 84 canais foram introduzidos. Foi estudada, em particular, a produção do méson J/$\\psi$ em colisões Pb-Pb a $\\sqrt = 2.76$ TeV e em colisões Au-Au a $\\sqrt = 200$ GeV. / This work is dedicated to the study of the photoproduction of vector mesons in ultra-peripheral collisions. This study was accomplished by means of the Monte Carlo code CRISP which gained updates and implementations in order to allow the calculation of the collisions. A model for the generation of the spectrum of equivalent photons that interact with the target was designed. Also, new photo-absorption channels for the multipion photoproduction were introduced in the code. They are essential to the description of the nuclear environment at high energies. Altoghether, 84 channels were implemented. In particular, the production of the J/$\\psi$ vector meson in Pb-Pb collision at $\\sqrt = 2.76$ TeV and in Au-Au collisions at $\\sqrt = 200$ GeV was studied.

Neste trabalho são reportadas medidas realizadas no detector PHENIX do RHIC sobre J/Psi em colisões p+p e Au+Au a s^(1/2) = 200 GeV na região de rapidez central e Psi\' em colisões p+p nas mesmas condições. As medidas incluem a dependência com o momento transverso da produção de charmônio e o fator de modificação nuclear de J/Psis para vários regimes de centralidade de colisão. / This work reports measurements done by the PHENIX detector at RHIC about J/Psi in p+p and Au+Au collisions at s^(1/2) = 200 GeV in the mid-rapidity range and Psi\' in p+p collisions in the same conditions. The measurements include the transverse momentum dependence of charmonium production and J/Psi nuclear modification factor in different centrality regimes.

A produção de J/, e 0 em colisões p+p a uma energia no referencial do centro de massa (ps) de 200 GeV foi estudada no Experimento PHENIX no RHIC. A amostra de dados coletada durante o período de aquisição de 2006 permitiu não somente a determinação das seções de choque absolutas, mas também o estudo da polarização de J/, através de seu decaimento no canal de dieltrons em região de rapidez central. As medidas incluem a dependência com o momento transverso e são comparadas com aquelas de outros experimentos em diferentes intervalos de rapidez e energias de colisão, e com previsões teóricas. A medida da polarização de J/, deve trazer limitações aos mecanismos de formação de charmonium e a medida de feed-down de J/, s provenientes de ´ é de importância para o entendimento da produção prompt de J/, assim como para a supressão observada em colisões A+A no RHIC. / The production of J/´psi´e ´psi´collisions at the nucleon center of mass energy ´(s pot.1/2)´ have been studied in the PHENIX Experiment at RHIC. The sample collected during the 2006 data taking period allowed not only the determination of absolute cross sections but also the study of J= polarization through its decays into the dielectron channel at mid rapidity. The measurements include transverse momentum dependence and are compared to that of other experiments in different rapidity ranges and collision energies and to theoretical model predictions. The J= polarization results should provide a constraint on charmonium formation mechanisms and the measurement of the feed down of 0 to J= is of importance for understanding prompt J= production as well as the suppression observed in A+A collisions at RHIC.

O advento dos colisores modernos tem proporcionado novas possibilidades de estudo em física de partículas como, por exemplo, a busca por nova física e o estudo de novos estados da matéria hadrônica. Em particular, em colisões de íons pesados em altas energias, acredita-se que um novo estado da matéria seja formado antes da colisão, o chamado condensado de vidros de cor. Tal estado seria a condição inicial de um plasma de quarks e glúons e é caracterizado por altas densidades de pártons (quarks e glúons). De fato, as equações de evolução da Cromodinâmica Quântica predizem que, para virtualidades moderadas e altas energias, os hádrons se tornam sistemas extremamente densos devido ao crescimento das distribuições de glúons nessas condições. Um crescimento indefinido das distribuições de glúons poderia levar à violação do vínculo de unitariedade. Para evitar essa violação, existe um mecanismo chamado de saturação de pártons o qual contém o crescimento das distribuições de quarks e glúons de forma a respeitar o vínculo de unitariedade. Teoricamente, no limite de altas energias, observa-se que os hádrons são populados especialmente por glúons. Experimentalmente, existem indícios da saturação em colisões ep, pp, pA e AA, contudo, isso ainda é uma questão em aberto. Portanto, no limite de altas densidades, espera- se que a física não linear, a qual leva em conta efeitos de recombinações de glúon, passe a se manifestar. Uma alternativa para o estudo da saturação em colisores hadrônicos são os processos foto-induzidos, os quais ocorrem em interações ultraperiféricas. Em uma colisão ultraperiférica entre dois hádrons, o parâmetro de impacto é maior do que a soma dos raios dos hádrons, de forma que interações fortes são suprimidas. Dessa forma os hádrons atuam como fontes de fótons (quase reais) podendo ocorrer interações fóton-hádron e fóton-fóton. Nesse trabalho estudamos a fotoprodução difrativa de mésons vetoriais em energias do LHC para colisões ultraperiféricas próton-próton, próton-núcleo e núcleo-núcleo e a produção dupla de mésons vetoriais em colisões fóton-fóton e devido ao mecanismo de duplo espalhamento fóton-p(A). Mostramos como esses processos podem ser usados para estudar a física de altas energias e os efeitos de saturação. Os efeitos de saturação em nossos cálculos são levados em conta através do formalismo de dipolo de cor, que é uma das ferramentas básicas usadas nessa tese. O tratamento de colisões ultraperiféricas hádron-hádron foi feito com a aproximação de fótons equivalentes que assim como o formalismo de dipolo, foi extensamente usada. Nossos resultados apontam que o estudo fenomenológico e experimental dos tipos de processos citados acima são factíveis e podem ser usados para vincular a dinâmica da QCD em altas energias. / The advent of the modern colliders has provided new possibilities of study in particle physics as, for example, the search for new physics and the study of new states of the hadronic matter. In particular, in high energy heavy ion collisions is expected that a new state can be formed before the collision, the so called Color Glass Condensate. This state would be the initial condition of the Quark Gluon Plasma and is characterized by high parton (quarks and gluons) densities. Indeed, the Quantum Chromodynamics evolution equations predict that, for moderate virtualities and high energies, the hadrons become extremely dense systems due to the growth of the parton distribution in these conditions. An indefinite growth of the parton distributions could lead to the violation of the unitarity bound. To avoid this violation, there is a mechanism called parton saturation which tames the growth of the parton distributions to satisfy the unitarity bound. Theoretically, in the high energy limit, one can see that the hadrons are populated mainly by gluons. Experimentally, there are indications of the saturation in ep, pp, pA and AA collisions, however, this is an open question. So, in the high density limit, we expect that the nonlinear physics, which takes into account gluon recombination effects start to manifest itself. An alternative for the study of the saturation at hadronic colliders are the photon-induced processes, which occurs in ultra-peripheral collisions. In a ultra-peripheral collision between two hadrons the impact parameter is greater than the sum of the radii of the hadrons, so the strong interaction is suppressed. Thus, the hadrons act as sources of (almost real) photons and may occur photon-hadron and photon-photon interactions. In this work we study the diffractive photoproduction of vector mesons at LHC and future colliders energies in ultra-peripheral proton-proton, proton-nucleus and nucleus-nucleus collisions and the double vector meson production in photon-photon collisions and due to the double photon-p(A) scattering mechanism. We show how these processes can be used to study the high energy physics and the saturation effects. These effects are considered in our calculations through the color dipole formalism, which is one of the basic tools used in this thesis. The treatment of the ultra-peripheral hadron-hadron collisions was done through the equivalent photon approximation that just as in the dipole formalism, was widely used. Our results point that the phenomenological and experimental studies of the processes cited above are feasible and can be used to constraint the QCD dynamics in high energies.

Este trabalho relata o processo de fotoionização associativa em átomos ultrafrios de sódio confinados por uma armadilha magneto-óptica. O comportamento da constante de reação Kpai é medido em função da intensidade dos feixes de aprisionamento, também em função da freqüência de um segundo laser. Este estudo mostrou que fotoionização ocorre em um processo de várias etapas e mostrou a importância da emissão espontânea em colisões ultrafrias. Nós confirmamos experimentalmente pela primeira vez o processo de blindagem óptica, o qual evita a interação dos átomos com a luz incidente. O entendimento deste processo é relevante se desejar-se aumentar o número e a densidade das amostras atômicas aprisionadas. / This works reports on the photo-associative ionization process in ultracold sodium atoms confined in a magneto optical trap. The behavior of the rate constant Kpai is measured as a function of the trapping beams intensity, and as a function of the frequency of a second laser. This study showed that photo-associative ionization occurs in a multi-step process and also showed the importance of spontaneous emission in ultracold collisions. We experimentally confirmed for the first time the Optical Shielding process which prevents atoms from approaching due to repulsive states induced by the interaction of the atoms with the incident light. The understanding of this process is relevant if one intends to increase the number and density of trapped atomic samples.