A utilização, em sistemas de comunicações ópticas, de formatos de modulação digitais é vista, atualmente, como uma forma promissora de aumentar a eficiência espectral, frente aos diversos efeitos de degradação do sinal em fibra óptica, sem alterar a infraestrutura já implantada. É neste contexto que surge a técnica OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) que estabelece sobreposição espectral das subportadoras e, desta forma, permite a transmissão dos dados em forma multiplexada com grande eficiência espectral. No presente trabalho, foi proposta a simulação da técnica OFDM com modulação QAM (quadrature amplitude modulation) no software Optisystem, versões 9.0 e 10.0. O objetivo principal da pesquisa é estudar algumas configurações de sistemas OFDM óptico, com detecção direta e coerente, visando avaliar seu desempenho sistêmico frente a efeitos de propagação. Usando as figuras de mérito BER e diagrama de constelação para estabelecer a meta de ótimo desempenho, analisamos a técnica OFDM com detecção coerente em configurações aplicáveis, principalmente, para redes ópticas de acesso com alcance estendido. Para validação dos resultados, são apresentados também estudos que relacionam as degradações do sinal em fibra óptica e a técnica OFDM. Estes resultados foram comparados com os existentes na literatura, apresentando boa concordância. / The development of digital modulation formats in optical communications systems is considered to be a promising way to increase the spectral efficiency and to combat the effects of signal degradation in optical fiber without changing the infrastructure already deployed. In this context, the technique called OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) establishes a particular spectral overlap of the subcarriers, which allows data transmission to be multiplexed with high spectral efficiency. The main objective of the research is to study some configurations of optical OFDM systems with direct detection and coherent in order to evaluate their performance against propagation effects. Using the figures of merit BER and constellation diagram to establish the goal of optimal performance, we analyze the OFDM technique with coherent detection in configurations more applicable for optical access networks with extended reach. To validate the results we also present some studies that relate the degradation of the signal in an optical fiber and the OFDM technique. These results were compared with those described in literature, showing good agreement.

A utilização, em sistemas de comunicações ópticas, de formatos de modulação digitais é vista, atualmente, como uma forma promissora de aumentar a eficiência espectral, frente aos diversos efeitos de degradação do sinal em fibra óptica, sem alterar a infraestrutura já implantada. É neste contexto que surge a técnica OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) que estabelece sobreposição espectral das subportadoras e, desta forma, permite a transmissão dos dados em forma multiplexada com grande eficiência espectral. No presente trabalho, foi proposta a simulação da técnica OFDM com modulação QAM (quadrature amplitude modulation) no software Optisystem, versões 9.0 e 10.0. O objetivo principal da pesquisa é estudar algumas configurações de sistemas OFDM óptico, com detecção direta e coerente, visando avaliar seu desempenho sistêmico frente a efeitos de propagação. Usando as figuras de mérito BER e diagrama de constelação para estabelecer a meta de ótimo desempenho, analisamos a técnica OFDM com detecção coerente em configurações aplicáveis, principalmente, para redes ópticas de acesso com alcance estendido. Para validação dos resultados, são apresentados também estudos que relacionam as degradações do sinal em fibra óptica e a técnica OFDM. Estes resultados foram comparados com os existentes na literatura, apresentando boa concordância. / The development of digital modulation formats in optical communications systems is considered to be a promising way to increase the spectral efficiency and to combat the effects of signal degradation in optical fiber without changing the infrastructure already deployed. In this context, the technique called OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) establishes a particular spectral overlap of the subcarriers, which allows data transmission to be multiplexed with high spectral efficiency. The main objective of the research is to study some configurations of optical OFDM systems with direct detection and coherent in order to evaluate their performance against propagation effects. Using the figures of merit BER and constellation diagram to establish the goal of optimal performance, we analyze the OFDM technique with coherent detection in configurations more applicable for optical access networks with extended reach. To validate the results we also present some studies that relate the degradation of the signal in an optical fiber and the OFDM technique. These results were compared with those described in literature, showing good agreement.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9808595 bytes, checksum: 235eec9737496afa4dfbdf1feafbc21f (MD5) Previous issue date: 2013-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Dark matter (DM) problem constitutes a key question at the interface among Particle Physics, Astrophysics and Cosmology. The observational data which have been accumulated in the last years point to an existence of non baryonic amount of DM. Since the Standard Model (SM) does not provide any candidate for such non-baryonic DM, the evidence of DM is a major indication for new physics beyond the SM. We will study in this work one of the most popular DM candidates, the so called WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) from a direct and indirect detection perspective. In order to approach the direct and indirect dection of DM in the context of Particle Physics in a more pedagogic way, we will begin our discussion talking about a minimal extension of the SM. Later we will work on the subject in a 3-3-1 model. Next, we will study the role of WIMPs in the Big Bang Nucleosynthesis. Lastly, we will look for indirect signals of DM, by looking for gamma-ray excess observed by the NASA Satelite, called Fermi-LAT, in the Galactic Center. Through an analyses of the data events observed by Fermi-LAT and some background models, we will constrain the annihilation cross section-mass relation. As a result of this PhD 9 articles have been done. Two of them are still under the publication process. / O problema da matéria escura (ME) constitui uma questão chave na interface entre física de partículas, astrofísica e cosmologia. O acúmulo de dados observacionais nos últimos anos apontam para uma enorme quantidade de ME não bariônica. Uma vez que o Modelo Padrão (MP), não fornece um candidato para este tipo de matéria, a evidência de ME é uma forte indicação de física nova, além do MP. Estudaremos neste trabalho um dos candidatos à ME mais populares, os chamados WIMPS (partículas massivas que interagem fracamente) sob o ponto de vista de detecção direta e indireta de ME. Para que possamos abordar os meios de detecção direta e indireta de ME no contexto de Física de Partículas de forma didática, iniciaremos nossa discussão apresentando uma extensão mínima do MP. Posteriormente trataremos do assunto no contexto de um modelo 3-3-1. Adiante verificaremos qual o papel da ME no cenário da Nucleossíntese Primordial. Por ´ultimo procuraremos por sinais indiretos de ME, na busca por excessos em raios gama observados pelo satélite da NASA, chamado Fermi-LAT, no centro da nossa galáxia. Através de uma análise dos eventos observados pelo Fermi-LAT e de alguns modelos de background astrofísico iremos impor vínculos com relação à massa e seção de choque de aniquilação. Ao longo desse doutorado foram publicados 9 artigos. Um destes ainda sob o processo de publicação.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4811188 bytes, checksum: e6a9d4d69f963d42f294d99b19a7c9fb (MD5) Previous issue date: 2014-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Dark Matter (DM) is a key piece for our understanding of the universe evolution. Its existence has been confirmed by gravitational effects on the known matter, and we do not know its constitution just yet. The assumption that DM is composed of particles demands an extension of the Standard Model of Elementary Particles (SM). There are many experiments searching for neutral, stable, weakly interacting particles so called WIMPs, but no conclusive positive signal has been observed so far. That being said, we propose a Majorana fermion to be our DM candidate in one of the simplest minimal extensions of the SM, which adds to the scalar sector a neutral scalar that mixes to the Higgs boson. Further, we study another model which supplements the former by adding a charged scalar, which mediates interactions between the DM particle and leptons. In both models, we compute the relic density, the scattering cross section off nucleon (Direct Detection), and its annihilation rate in Standard Model particles (Indirect Detection) using the numerical package micrOMEGAs. In conclusion, we interestingly find that such models have regions of the parameter space yielding the right abundance while compatible with direct and indirect detection limits. Lastly, we investigate the possibility having the Majoron risen in our extensions as dark radiation in the light of the recent CMB spectrum analyses. / A Matéria Escura (ME) é uma peça fundamental para nosso entendimento sobre a evolução do universo. Sua existência foi confirmada pelos efeitos gravitacionais que exerce sobre a matéria que conhecemos e até hoje não sabemos sua constituição. Assumir que ela seja constituída de partículas implica na necessidade de estender o Modelo Padrão das Partículas Elementares (MP). Há vários experimentos buscando partículas neutras, estáveis e pouco interagentes conhecidas como WIMPs, mas até agora nenhum sinal positivo é conclusivo. Em vista disso, propomos um férmion de Majorana como candidato à ME em uma das extensões mais simples do MP, adicionando ao setor escalar um escalar neutro singleto que se mistura com o bóson de Higgs. Em seguida, estudamos outro modelo que acrescenta ao anterior um escalar carregado singleto mediando interações entre as partículas de ME e os léptons. Nos dois modelos, computamos a abundância relíquia, a seção de choque de espalhamento com nucleons (detecção direta) e a taxa de aniquilação de ME em partículas do MP (detecção indireta) usando o pacote numérico micrOMEGAs. Em conclusão, mostramos que esses modelos têm uma interessante região de parâmetros que fornece a abundância relíquia correta estando de acordo com os limites das detecções direta e indireta. Finalmente, investigamos a possibilidade de o majoron que aparece em nossas extensões ser radiação escura, à luz de recentes análises do espectro da radiação CMB.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8387291 bytes, checksum: 02ffc69a044d7312934d6910183b8440 (MD5) Previous issue date: 2015-04-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we consider a minimal local abelian gauge group extension with charge B - 3Le anomaly-free. We add a right-handed singlet Majorana fermion plus a neutral and charged scalars, responsible for spontaneous symmetry breaking and a charged singlet scalar to provide a connection between the electron and the Majorana fermion. The aim of this model is provide a low energy theory to Dark matter as a Majorana fermion. There are several evidences of a new kind of a non-baryonic matter but its nature and properties are not well established. So, based in some experiments (in particular those that main focus is the direct detection), we are going to constraint some parameters of the model to test its feasibility in this context. We have used a computational program called micrOMEGAs (based on CalCHEP) to compute the abundance and scattering cross section between dark matter and nucleon and compare with the experimental constraints arising from Planck (abundance) and LUX (scattering cross section). We show that the results support the restrictions imposed by the observations providing future perspectives for this extension, like indirect detection of dark matter. / Nesta dissertação consideramos uma extensão abeliana mínima local, de carga B-3Le, livre de anomalias, onde foi introduzido um férmion de majorana de mão direita juntamente com um novo bóson escalar, responsável pela quebra espontânea da simetria local, e um escalar carregado conectando a família de léptons ao férmion de majorana. Este modelo tem por objetivo fornecer uma teoria de baixas energias para a matéria escura atribuída a um férmion de majorana. Logo, baseado em alguns experimentos (em particular aqueles cujo principal objetivo é a detecção direta de uma possível nova partícula atribuída à esta matéria), iremos vincular os parâmetros de nosso modelo a fim de verificar sua aplicabilidade neste senário. Com isto, utilizaremos o programa computacional micrOMEGAS (que utiliza o CalcHEP) a fim de calcular alguns observáveis do modelo, tais como a abundância e secção transversal de choque do espalhamento elástico entre a matéria escura e o nucleon e, em seguida, comparamos aos dados experimentais do Planck (abundância) e LUX (seção de choque). Resultados preliminares apontam para a validade do modelo diante das restrições impostas pelas observações, possibilitando a perspectiva de aplicação desta extensão em outros contextos, como os da detecção indireta da matéria escura.

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-13T13:01:16Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7899614 bytes, checksum: f001983854e55609b8ccfb1ce80578f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T13:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7899614 bytes, checksum: f001983854e55609b8ccfb1ce80578f2 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / One of the main problems that permeates the Particle Physics and Cosmology is the Dark Matter (DM), which makes up about 26% of the energy content of the Universe. The main evidence pointing to its existence provides us with important features, such as being neutral, stable (with lifetime over the age of the Universe), cold or warm, weakly interacting with Particle Physics Standard Model (SM) particles and sufficiently abundant. The SM does not provide a candidate who meets these characteristics and hence it is necessary to extend it. One of the most sophisticated extensions of the SM is the Supersymmetry, that in addition to solving the problem of DM, explains other unsolved puzzles that are present in SM, among them, the hierarchy and the unification of the gauge couplings. This model implies the inclusion of a new symmetry that puts bosons and fermions in equal footing. The minimal supersymmetric version of the SM is the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), whose viable candidate is the neutralino, which is a fermion composed of superpartners of neutral Higgs and gauge bosons. In this work, we performed the neutralino analysis as DM candidate in CMSSM or mSUGRA scenario, which contains 5 free parameters, M0, M1/2, tan , sign(μ) and A0, for two different analyzes. In the first one we varied the M0 and M1/2 parameters for three different values of tan while in the second and third one we varied all parameters except the sign(μ). In this study, we use some computational tools, including, SARAH, SPheno, SSP and Micromegas, in order to obtain DM Relic Abundance and DM scattering cross section in this scenario. We compared our results with the most recent experimental data, namely, we have used Planck satellite data for the relic abundance, LUX and XENON1T (prospect) for the spin-independent scattering cross section and XENON100 for the spin dependent one. We finally analyzed the implications concerning the viability of the MSSM under the light of the DM problem. / Um dos principais problemas que permeia a Física de Partículas e Cosmologia é a Matéria Escura (ME), que compõe cerca de 26% do conteúdo energético do Universo. As principais evidências que apontam para a sua existência nos fornecem importantes características, tais como, ser neutra, estável (com tempo de vida maior que a idade do Universo), fria ou morna, pouco interagente com partículas do Modelo Padrão de Física de Partículas (MP)e suficientemente abundante. O MP não fornece um candidato que supre estas características, sendo necessário estendê-lo. Uma das mais sofisticadas extensões do MP é a Supersimetria, que além de resolver o problema da ME, soluciona outros que estão presentes no MP, dentre eles, a hierarquia e a unificação dos acoplamentos de gauge. Tal modelo implica na inclusão de uma nova simetria que coloca bósons e férmions em pé de igualdade. A versão mínima supersimétrica do MP é o Modelo Padrão Supersimétrico Mínimo (MSSM), cujo candidato viável à ME é o neutralino, que se trata de um férmion composto pelos superparceiros dos bósons de gauge e Higgs neutros. Neste trabalho, fizemos uma análise do neutralino como candidato à ME no cenário CMSSM ou mSUGRA, que contém 5 parâmetros livres, M0, M1/2, tan , sinal(μ) e A0, para três análises distintas. Na primeira variamos apenas os parâmetros M0 e M1/2 para três valores distintos da tan e na segunda e terceira variamos todos os parâmetros com exceção do sinal(μ). Neste estudo, utilizamos algumas ferramentas computacionais, entre as quais, SARAH, SPheno, SSP e micrOMEGAs, no intuito de obter abundância e seção de choque de espalhamento de ME neste cenário. Obtidos os gráficos, comparamos com os resultados experimentais mais recentes, para a abundância utilizamos dados do satélite Planck, para a seção de choque de espalhamento independente de spin, o LUX e XENON1T (2017) e para dependente de spin, XENON100 e verificamos suas implicações na viabilidade do modelo.