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

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2009. / Submitted by wiliam de oliveira aguiar (wiliam@bce.unb.br) on 2011-07-07T19:03:24Z No. of bitstreams: 1 2009_AlissonJobimPereiraNascimento.pdf: 21567442 bytes, checksum: 0e126039583ccf850ca51a3ae20b99ab (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(tempestade_b@hotmail.com) on 2011-07-12T15:20:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_AlissonJobimPereiraNascimento.pdf: 21567442 bytes, checksum: 0e126039583ccf850ca51a3ae20b99ab (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-12T15:20:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_AlissonJobimPereiraNascimento.pdf: 21567442 bytes, checksum: 0e126039583ccf850ca51a3ae20b99ab (MD5) / O método eletrocinético tem se difundido de forma crescente em vários centros de pesquisas, passando a atuar em setores tais como engenharia de minas, engenharia civil e ambiental, alimentos e esportes. Para atender às áreas de aplicação, foi necessário o desenvolvimento de uma nova plataforma tecnológica, que combina uma grande variedade de materiais, funções e processos para a execução de atividades específicas. Sua utilização tem sido frequente em materiais sob diversas condições como: solos, lamas, pasta fluida, resíduos sólidos, dentre outros. Nos ensaios executados, foram inseridos eletrodos metálicos em drenos verticais préfabricados para compor o dreno condutor elétrico (DCE), que é a combinação dos fenômenos eletrocinéticos com as funções tradicionais dos geossintéticos (drenagem, filtração, proteção e reforço). Tanto o DCE, quanto os drenos verticais pré-fabricados (DVPs), foram investigados em modelos físicos, em diferentes escalas, na consolidação do solo tropical. Inicialmente foram realizados ensaios em laboratório, em uma célula eletro-osmótica, com a finalidade de otimizar os principais parâmetros eletro-osmóticos (voltagem, corrente) em diferentes meios de concentrações eletrolíticas (0; 16,5 e 33 g/L) e outros indicadores como tipo de eletrodo (cobre ou aço) e carga vertical (50 e 100 kPa), procedendo-se, em seguida, a aplicação em um modelo de maior escala (reservatórios experimentais). Em campo, foram realizados ensaios em dois reservatórios experimentais, utilizando-se a técnica convencional com DVP em uma e a tecnologia dos DCE em outra, usando a eletroosmose no modo normal e no modo reverso. O comportamento da poropressão e o desenvolvimento do recalque da argila levaram à conclusão que a eletricidade contribui de forma direta para aceleração do processo de consolidação de um solo. A resistência ao cisalhamento do solo foi medida antes e após os ensaios, onde constatou-se que nos ensaios eletrocinéticos os solos obtiveram maior ganho de resistência em relação aos solos nos ensaios convencionais para o mesmo intervalo de tempo. O consumo de energia encontrado foi aceitável quando associado ao benefício que o método proporcionou. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The electrokinetic method has been studied by a growing number of research centers, in application such as mining engineering, civil and environmental engineering, food and sports. To meet the application needs it was necessary to develop a new technology that combines a variety of materials, functions and processes for the implementation of specific activities. Its use has been common in materials under various conditions such as soil, sludge, slurry, solid waste, among others. Tests were carried out were inserting metal electrodes in vertical drains prefabricated to form the drain electrical conductor (DEC), which is the combination of electrokinetic phenomena with the traditional functions of drains (drainage, filtration, protection and enhancement). Both the DEC, as the prefabricated vertical drains (PVD), were investigated in physical models, at different scales, for the consolidation of tropical soil. Initially tests were performed in the laboratory, in an electro-osmotic cell, in order to optimize the main electro-osmotic parameters (voltage, current) in different environments of electrolyte concentrations (0, 16.5 and 33 g / L) and with other parameters such as type of electrode (copper or steel) and stress (50 and 100 kPa), proceeding then, with the application in a larger scale (experimental tanks) model. Two experimental tanks were used in the field trials with the conventional technique with PVD in one and DEC technology in the other, using the electro-osmosis in a normal and reverse modes. The variation of pore pressure and the development of settlements of the clay led to the conclusion that electricity directly contributes to accelerating the process of soil consolidation. The soil shear strength was measured before and after testing, where it was found that electrokinetics increased the soil strength. Energy consumption was found acceptable for the benefit that the method provided.

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.

Orientador: Dirceu da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação / Made available in DSpace on 2018-07-25T12:25:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarrosFilho_Jomar_M.pdf: 11960109 bytes, checksum: b5bca26bb4ccc8579ac8079058041162 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho, proporemos um sistema de avaliação contínuo e coerentemente integrado num curso de Física de Nível Médio, baseado em alguns pressupostos construtivistas; em síntese o problema desta pesquisa repousa no fato de que a avaliação do rendimento escolar, da forma que vem sendo utilizada na maioria das escolas, não tem colaborado para gerar uma aprendizagem adequada aos seus educandos. Ao invés de dar subsídios ao professor, dizendo que tipo de ajuda ele precisa fornecer a cada aluno para que este consiga construir os seus conhecimentos, as avaliações têm servido ao controle da conduta e das atitudes dos estudantes em sala de aula. Especificamente, iremos elaborar e propor um curso de Eletrodinâmica. Este será composto por um conjunto de atividades de ensino que procurarão partir das concepções, sobre alguns fenômenos elétricos, que os alunos já possuam, questionando-os e buscando gerar neles conflitos cognitivos assim como a superação dessas concepções, através da construção de modelos explicativos mais elaborados. A cada atividade de ensino existirá, pelo menos, um instrumento de avaliação que possibilite acompanhar o desenvolvimento dos estudantes quanto à aprendizagem de habilidades que denotem conceitos, procedimentos e atitudes implícitos ao conteúdo de Eletrodinâmica. Além disso, faremos uma discussão propondo, também, uma maneira de compor a nota final dos alunos a partir da análise dos processos de ensinoaprendizagem vivenciados em sala de aula / Abstract: In this work, we will propose a continuous evaluation system and integrated in a course of Physics of high school, based on some constructivist propose. In synthesis, the problem of this research is the fact that the evaluation of the school revenue, of the it forms that comes being used in most of the schools, it has not been collaborating to generate a learning adapted to its studants. Instead of giving subsidies to the teacher, saying that type of help he needs to supply the each student, so that this gets to build its knowledge, the evaluations have been serving to the control of the conduct and of the attitudes of the students in class room. Specifically, we will elaborate and to propose a course of electrodinamic. This, it will be composed by a group of teaching activities, that they will try to leave of the conceptions, on some electric phenomenons, that the students already possess, questioning them, looking for to generate cognitive conflicts and the overcome of those conceptions through the construction of models explanatory elaborated. To each teaching activity it will exist for the minus an evaluation instrument that facilitates to accompany the students' development with relationship to the learning of abilities that they denote concepts, procedures and implicit attitudes to the content of electrodinamic. Besides, we will make a discussion proposing a way to compose the students' final media starting from the analysis of the teaching-Iearning processes in class room / Mestrado / Mestre em Educação

Apresentamos uma tentativa de estender o alcance da teoria clássica na previsão de fenômenos microscópicos. Baseamos nosso enfoque na hipótese de que a mecânica quântica é uma teoria estocástica cujas origens são as flutuações eletromagnéticas de ponto zero. Discutimos uma abordagem nova para a descrição do movimento browniano, clássico e quântico, através de uma equação clássica estocástica do tipo Schröedinger eficiência dessa equação é testada para sistemas lineares em contato com diferentes reservatórios de ruídos. Ambientes diferentes do espaço vazio levam naturalmente a interações do tipo força de Casimir. Para a descrição de rotações intrínsecas introduzimos na teoria clássica a representação espinorial e obtemos uma equação do tipo Pauli-Schrödinger, com flutuação e dissipação, que nos permite gerar distribuições no espaço de fase para partículas com spin arbitrário. Concluímos que a eletrodinâmica estocástica é uma teoria clássica apta a descrever os processos quânticos que se originam das autuações do vácuo. / We present an attempt to extend the range of the classical theory in the description of microscopic phenomena. We base our point of view in the hypothesis that quantum mechanics is a stochastic theory whose origin is in the electromagnetic zero-point fluctuations. We discuss a new approach for the description of Brownian motion, both classical and quantum with a stochastic Schrödinger type equation. The effectiveness of this equation is tested for linear systems in contact with different noise reservoirs. Environments different from the vacuum lead naturally to the Casimir force interaction. For the description of particles with spin we introduce in the classical theory a spinorial representation for rotations and obtain a Pauli-Schrödinger type equation, with fluctuation and dissipation, that allows us to generate phase space distributions for particles with arbitrary spin. We conclude that stochastic electrodynamics is a classical theory that is able to describe those quantum processes whose origins are in the vacuum fluctuations.

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.

A Eletrodinâmica Estocástica é uma combinação da Eletrodinâmica Clássica e a hipótese adicional de que existem campos eletromagnéticos aleatórios, independentes da temperatura, denominados radiação de ponto-zero ou flutuações do vácuo, responsáveis pelo surgimento de certas propriedades peculiares dos sistemas microscópicos, geralmente descritas pela Mecânica Quântica. Diversos novos resultados da teoria são apresentados nesse trabalho. No capítulo 1, é feita uma breve introdução aos principais conceitos e pressupostos da Eletrodinâmica Estocástica, necessários para melhor compreensão dos capítulos seguintes. No capítulo 2, a atuação dos campos do vácuo no indutor de um circuito elétrico simples é estudada. Conclui-se que deve existir um tipo de ruído na voltagem do circuito, adicional ao ruído de Nyquist-Johnson, que pode ser medido dependendo da magnitude de certos parâmetros do circuito e sob certas condições de temperatura. No capítulo 3, é estudado o comportamento de uma partícula eletrizada em um potencial metaestável, com uma barreira de potencial, sujeita às flutuações da radiação térmica e de ponto-zero. Mostra-se que, mesmo à temperatura muito baixa (T -> 0), as flutuações do vácuo ainda são capazes de promover o escape da partícula através da barreira de potencial. A Mecânica Quântica atribui o fenômeno ao tunelamento da partícula através da barreira. Um conjunto de dados experimentais são analisados e observa-se que a descrição da Eletrodinâmica Estocástica produz um excelente acordo com eles. No capítulo 4, é mostrado que os formalismos de Heisenberg e Schrodinger da Mecânica Quântica deixam de ser equivalentes quando se leva em conta os campos do vácuo nos cálculos. Dirac foi o primeiro a apontar essa não equivalência para casos da Eletrodinâmica Quântica Relativísitica. Um exemplo bem mais simples é apresentado, o oscilador harmônico eletrizado, em interação com o campo eletromagnético do vácuo. / The Stochastic Electrodynamics Theory is a combination of Classical Electrodynamics and the additional hypothesis that temperature-independent stochastic electromagnetic fields do exist. These electromagnetic fields are called zero-point radiation or vacuum fluctuations and are responsible for some peculiar properties of macroscopic systems, usually described by Quantum Mechanics. Some new results of the theory are given in this work. In chapter 1, a brief introduction of the main concepts and hypothesis of the Stochastic Electrodynamics Theory are given. They are necessary for a better understanding of the following chapters. In chapter 2, the influence of vacuum fields at the inductor of a simple electric circuit is studied. One concludes that a certain type of noise in the voltage, which is additional to the NyquistJohnson noise, must exist and can be measured depending on certain circuit parameters and under certain temperatures. In chapter 3, one studies the behavior of an electrified particle inside a metastable potential with a potential barrier, under the influence of the fluctuations of thermal and zero-point radiations. It is shown that, even if the temperature is very low (T -> 0), the vacuum fluctuations are still responsible for the escape of the particle through the potential barrier. Quantum Mechanics relates this phenomenon to the tunneling of the particle through the potential barrier. Experimental data are analyzed and it is shown that the description of Stochastic Electrodynamics gives an excellent agreement with them. In chapter 4, it is shown that the Schrodinger and Heisenberg pictures of Quantum Mechanics are not equivalent when the vacuum fields are taken into account. Dirac was the first to point out this non-equivalence for Relativistic Quantum Electrodynamics. A simpler example of this non-equivalence is shown in the context of Stochastic Electrodynamics: an electrified harmonic oscillator interacting with the electromagnetic vacuum fields.

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.