Made available in DSpace on 2016-01-13T13:28:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1996. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:49Z : No. of bitstreams: 1 000027348.pdf: 2403793 bytes, checksum: 456178b058c50a22af1b53caee013a6d (MD5)

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Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-19T18:06:15Z No. of bitstreams: 1 2016_DiegoSilvaVeloso.pdf: 7999588 bytes, checksum: 1f9d68000beb74944c02ebce332b74d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-03T21:33:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_DiegoSilvaVeloso.pdf: 7999588 bytes, checksum: 1f9d68000beb74944c02ebce332b74d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T21:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_DiegoSilvaVeloso.pdf: 7999588 bytes, checksum: 1f9d68000beb74944c02ebce332b74d6 (MD5) / Neste trabalho, consideramos a arquitetura de Eletrodinâmica Quântica de Circuitos (EDQc), onde um átomo artificial de dois níveis interage com um único modo do campo eletromagnético quantizado confinado em um ressonador guia-de-onda sobre um chip supercondutor. Devido ao ambiente de alto controle em que a EDQc é formulada, consideramos modulações temporais periódicas de um ou mais parâmetros do sistema, impostas por um agente externo, caracterizando um sistema de EDQc nãoestacionário. Um Hamiltoniano efetivo foi obtido para descrever a dinâmica do sistema e, de maneira mais intuitiva, caracterizar o efeito físico a ser tratado de acordo com a frequência de modulação imposta. Também descrevemos a dinâmica para modulações simultâneas e multi-frequências. Entre os efeitos estudados estão os já conhecidos efeito Casimir dinâmico (ECD) e o comportamento anti-Jaynes-Cummings (AJC). Além desses efeitos, discutimos o regime anti-efeito Casimir dinâmico (AECD), que foi apresentado recentemente. Em seguida, propomos duas abordagens para estudarmos os efeitos da dissipação Markoviana nas transições induzidas por modulação usando os estados vestidos da interação átomo-campo. A primeira abordagem foi através da equação mestra padrão da óptica quântica, e a segunda abordagem foi através da equação mestra na representação vestida, que foi recentemente apresentada. Nós analisamos como os diferentes canais dissipativos afetam a dinâmica do sistema e averiguamos a possibilidade de implementação dos fenômenos físicos estudados na arquitetura de EDQc. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, we consider the circuit Quantum Electrodynamics architecture, where an artificial twolevel atom interacts with a single mode of a quantized Eletromagnetic field confined in a waveguide resonator on a superconducting chip. Due to formulation of cQED in a highly controllable environment we consider that one or more system parameters undergo periodic time-modulation by an external agent. This regime characterizes the nonstationary circuit QED. We obtain an effective Hamiltonian to intuitively describe the dynamics of the system and characterize the physical effect to be treated according to the frequency of modulation. We describe the dynamics for a single-tone and a multi-tone modulations of one or multiple parameters. We study some previously known effects, such as the dynamical Casimir effect (DCE) and the anti-Jaynes-Cummings behavior. Besides these effects, we discuss the recently presented anti-dynamical Casimir effect (ADCE). We employ two different approaches to asses the effects of Markovian dissipation on modulationinduced transitions between the atom-field dressed states. The first approach is the standard master equation of Quantum Optics and the second approach is through the recently presented dressed-picture master equation. We analyze how different dissipation channels affects the time evolution and verify the possibility of implementing of the studied physical phenomena in the cQED architecture.

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Edmundo Capelas de Oliveira / Banca: Julio Marny Hoff da Silva / Banca: Pedro José Pompeia / Banca: Rodrigo Rocha Cuzinatto / Resumo: Nesta tese utilizamos a teoria de perturbação causal para estudar a eletrodinâmica quântica escalar com os campos de Duffin-Kemmer-Petiau. Determinamos as seções de choque diferenciais no nível da árvore, o tensor de polarização do vácuo, a função de auto energia e a renormalizabilidade da teoria. Depois disso, comparamos nossos resultados com os obtidos através dos campos de Klein-Gordon-Fock, determinando que eles não são completamente equivalentes / Abstract: In this Thesis we use causal perturbation theory to study scalar quantum electrodynamics with Duffin-Kemmer-Petiau fields. We determine the differential cross sections at the tree level, the vacuum polarization tensor, self energy function and the normalizability of the theory. After that, we compare our results with those ones obtained via Klein-Gordon-Fock fields determining that they are not completely equivalent / Doutor

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Julio Marny / Banca: Rodolfo Alván Casana Sifuentes / Resumo: Estudamos a Eletrodinâamica Quântica Escalar (sQED) via Teoria de Perturbação Causal (TPC). Em nível de árvore calculamos a amplitude de espalhamento fóton-bóson e bóson-bóson, bem como a polarização do vácuo / Abstract: We will study the scalar quantum electrodynamics (sQED) by using Causal Perturbation Theory (TPC). In tree level we calculate the photon-boson and boson-boson scattering amplitude as well as vacuum polarization / Mestre

Nesta tese estudamos algumas propriedades da eletrodinamica em 2+1 dimensoes. Perturbativamente, esta teoria e inconsistente, devido a ocorrencia de fortes divergencias infravermelhas. E mostrado que tal problemas pode ser sanado quando efeitos nao perturbativos de polarizacao do vacuo sao incorporados, promovendo a melhoria do comportamento infravermelho da teoria. Isto e decorrente da geracao de um termo de chern-simons. Analisamos, tambem, a existencia de estados ligados fermion-fermion, a qual pode ser relevante no contexto da supercondutividade a altas temperaturas. Alem disso, obtemos a contribuicao para o momento magnetico anomalo do fermio vinda da correcao de vertice. Uma motivacao para este trabalho advem de estudos feitos originalmente para o modelo de thirring em 2+1 dimensoes, os quais sao apresentados na parte inicial desta tese. / In this thesis we study some properties of electrodynamics in 2+ 1 dimensions. Perturbatively, inconsistencies appear, due to strong infrared divergencies. It is shown that this problem can be overcome when vacuum polarization effects are nonperturbatively incorporated, leading to a better infrared behavior of the theory. This is a consequence of the generation of a Chern-Simons term. Also, we analyse the existence of fermion-fermion bound states, which may be relevant for high-Tc superconductivity. Furthermore, from the vertex corrections we determine the contribution for the fermion anomalous magnetic moment. A motivation for this work comes from earlier studies in the context of the 2+ 1 dimentional Thirring model. Those studies are presented in the initial part of this thesis.

Apresento neste trabalho uma derivação alternativa da hamiltoniana efetiva para um elétron na banda de condução de uma heteroestrutura semicondutora de rede Zincblende. Partindo do modelo de Kane 8 × 8 e da aproximação das funções envelope, esta hamiltoniana efetiva foi obtida com a linearização dos denominadores (dependentes das autoenergias) presentes na equação para a banda de condução, sob a hipótese de que o gap de energia seja muito maior que todas as demais diferenças de energia envolvidas (verdade para a maioria das estruturas Zincblende). A partir de um procedimento introduzido previamente1,3, desenvolvi um procedimento mais geral que implementa sistematicamente esta linearização até segunda ordem no inverso do gap de energia e que corrige a normalização do spinor da banda de condução usando as bandas de valência. Este procedimento é idêntico à expansão em série de potência no inverso da velocidade da luz utilizada para se obter aproximações relativísticas da equação de Dirac. Uma vantagem deste procedimento é a arbitrariedade na forma dos potenciais, o que implica na validade da hamiltoniana resultante para poços, fios e pontos quânticos. Evidencio também as consequências de cada termo desta hamiltoniana efetiva para os autoestados eletrônicos em poços retangulares, incluindo termos independentes de spin inéditos (Darwin e interação momento linearcampo elétrico). Estes resultados estão de acordo com os estudos anteriores4. A fim de estudar transições ópticas dentro da banda de condução, mostro que o acoplamento mínimo pode ser realizado diretamente na hamiltoniana de Kane se os campos externos variam tão lentamente quanto as funções envelope. Repetindo a linearização dos denominadores de energia, derivo uma hamiltoniana efetiva para a banda de condução com acoplamentos elétron-fótons. Um destes acoplamentos, induzido exclusivamente pela banda de valência, origina transições mediadas pelo spin eletrônico. Estas transições assistidas por spin possibilitam mudanças, opticamente induzidas, na orientação do spin eletrônico, um fato que talvez possa ser útil na construção de dispositivos spintrônicos. Por fim, as taxas de transição deste acoplamento apresentam saturação e linhas de máximos e mínimos no espaço recíproco. Espero que estas acoplamentos ópticos possam auxiliar na observação dos efeitos dos acoplamentos spin-órbita intra (Rashba) e intersubbandas. / In this work, I present an alternative derivation of the conduction band effective hamiltonian for Zincblende semiconductor heterostructures. Starting from the 8×8 Kane model and envelope function approximation, this effective hamiltonian was obtained by means of a linearization in the eigenenergy-dependent denominators present the conduction band equation, under the hypothesis that the energy gap is bigger than any other energy difference in the system (true for mostly every Zincblende semiconductor bulk or heterostructure). Based on a previous procedure1,3, I have developed a more general procedure that implements sistematicaly (i) this linearization and (ii) renormalizes the conduction band spinor using the valence bands, both (i) and (ii) up to second order in the inverse of the energy gap. This procedure is identical to the expansion in power series of the inverse of the light speed used to derive non-relativistic approximations of the Dirac equation. One advantage of this procedure is the generality of the potentials adopted in our derivation: the same results hold for quantum wells, wires and dots. I show the consequences of each term of this hamiltonian for the electron eigenstates in retangular wells, including novel spin-independent terms (Darwin and linear momentumelectric field couplings). These resulties agree with previous works4. In order to study conduction band optical transitions, I show that the minimal substitution can be performed directly in the Kane hamiltonian if the external fields vary slowly (at least, as slowly as the envelope functions). Repeating the linearization of the energy denominators, I derive a new effective hamiltonian, up to second order in the inverse of the energy gap, with electron-photons couplings. One of these couplings, induced exclusively by the valence bands, gives rise to optical transitions mediated by the electron spin. This spin-assisted coupling enable optically-induced spin flipps in conduction subband transitions, which can be useful in the construction of spintronic devices. Finaly, the spin-assisted transitions rates show saturation and lines of maxima and minima in the reciprocal lattice. I hope that these optical couplings can be of any help in the observation of interesting effects induced by the intra and intersubband spin-orbit coupling.

Estudamos neste trabalho as contribuições de 1-loop da eletrodinâmica quântica não-comutativa a altas temperaturas. Obtivemos as amplitudes de n-pontos por meio do método de diagramas de Feynman e mostramos que os mesmos resultados podem ser obtidos pelo método das equações de transporte de Boltzmann. Em paralelo estudamos as massas de blindagem que seguem do setor não-comutativo da teoria no limite estático, assim como a ação efetiva em 1-loop que gera todas as funções de n-pontos com índices espaciais. Também estudamos a quantização do campo de gauge no espaço não-comutativo pelo método do campo de fundo, obtendo uma generalização da base de ondas planas que se transforma covariantemente. / In this work we study the 1-loop contributions for noncommutative electrodynamics at high temperature. We calculate the n-point amplitudes by the Feynman diagrams method and we show that the same results can be obtained by the method of Boltzmann transport equations. We also study the screening mass derived from the noncommutative sector in the static limit case and the effective generating functional that determine all the amplitudes at one loop with spatial indices only. We quantize noncommutative QED by the background field gauge method and obtain a generalization of plane waves that transforms covariantly.

A existência de inevitáveis violações em propriedades de simetria de amplitudes físicas é certamente um dos problemas mais sutis e intrigantes no contexto de Teoria Quântica de Campos (TQC). Estas violações as quais denominamos anomalias terminam por desempenhar um papel crucial na construção de teorias fundamentais devido à exigência de renormalizabilidade. Tais fenômenos podem ser estabelecidos através de argumentos matemáticos bem gerais, válidos, inclusive, para eventuais soluções exatas das equações de movimento. Soluções exatas, entretanto, são raras neste contexto. Diante desta limitação a verificação explícita da existência de violações em relações de simetria necessita ser feita no contexto de soluções perturbativas. O fator complicador desta tarefa é a ocorrência de divergências nas amplitudes físicas e toda uma classe de problemas associados a elas tais como ambigüidades associadas às arbitrariedades existentes na rotulação dos momentos para as linhas internas de loops, que invariavelmente contaminam as amplitudes anômalas. Em razão disto, tornou-se comum a associação de anomalias com as ambigüidades acima citadas. Esta associação tem sido questionada à luz de uma nova estratégia para manipulações e cálculos envolvendo amplitudes divergentes em TQC em cujo contexto as ambiguidades recém mencionadas, entre outras, podem ser consistentemente eliminadas. No ponto de vista desta técnica, todas as amplitudes de todas as teorias e modelos são tratadas de modo idêntico. As relações de simetria, de amplitudes não anômalas, são simultaneamente satisfeitas para as versões consistentemente regularizadas das amplitudes (livres de ambiguidades). É possível obter também uma adequada descrição das amplitudes anômalas de modo simultâneo, isto é com a utilização da mesma prescrição adotada para aquelas não anômalas, o que pretendemos mostrar com detalhes no presente trabalho. As investigações que relataremos aqui complementam outras já realizadas sobre o mesmo tema. Em particular, em uma destas investigações um trabalho pioneiro e tradicional neste tema foi revisitado com a utilização da estratégia de cálculo que adotaremos. Na ocasião, um estudo sistemático para funções de Green puramente fermiônicas de um, dois e três pontos associadas às densidades Scalar, Pseudo-scalar, Vetor e Axial-vetor foi refeito. Em tal estudo somente as formas explícitas para as funções de um e dois pontos são consideradas. As conclusões apontaram claramente para uma inconsistência na associação das violações de propriedades de simetria em amplitudes físicas com possíveis ambigüidades intrínsecas aos cálculos, indicando claramente que tais verificações somente poderiam ser realizadas de modo claro e conclusivo sobre as formas explícitas das funções de três pontos. Isto se deve ao fato de, nas propriedades de simetria relevantes, estarem envolvidas três identidades de Ward e um limite de baixa energia. Este é precisamente o objetivo do presente trabalho; promover um estudo detalhado e sistemático das relações entre funções de Green e das identidades de Ward, para um modelo contendo uma única espécie de férmion de spin meio, que inclua todas as amplitudes para as quais o grau superficial de divergência supere o logarítmico, aos moldes do trabalho pioneiro de Gerstein e Jackiw, considerando porém as formas explícitas das funções de três pontos de modo a incluir, simultaneamente, o limite de baixa energia das amplitudes anômalas nas propriedades de simetria consideradas. Mostraremos que nossos resultados podem ser mapeados naqueles correspondentes obtidos através da utilização da Regularização Dimensional ou naqueles de Gerstein e Jackiw. Os dois mapeamentos são, entretanto obtidos através de interpretações conflitantes para propriedades envolvendo integrais divergentes. Finalmente, mostraremos que, no contexto da técnica que adotamos, os resultados desejados emergem naturalmente em uma interpretação universal para as amplitudes na qual as ambigüidades são automaticamente eliminadas.

Orientador: Roberto Menezes Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2012