Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5671.pdf: 4518469 bytes, checksum: ab8fe99592552686fd21b7fad00e4d6c (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this paper, we study a class of nonlinear waves in one dimension using the assumption of traveling waves. First we found the solutions to the partial differential equation (PDE) containing a term of nonlinear inhomogeneity, rø (1-øl), which conditions the wave to present a saturation profile. We found analytical solutions for specific cases and also we transformed the partial differential equation in integral form, studying the solutions. In possession of the solutions, a study of the parameters' variation according to the value of the exponent l of the equation's nonlinear term was conducted. We also make an approach to the problem with the Lagrangian and Hamiltonian functions, making it possible to define the wave's energy. In the last part of this paper we write the EDP in the discrete form of finite difference. We solved the equation numerically and studied l = 1; 2 and varying the parameter that multiplies the inhomogeneous term. We found that the solution can go from a regular saturated profile to chaotic behavior. / Neste trabalho, estudamos uma classe de ondas não lineares em uma dimensão utilizando a hipótese de ondas viajantes. Primeiramente encontramos as soluções para a equação diferencial parcial (EDP) contendo um termo de inomogeneidade não linear, rø (1-øl), que condiciona a onda a apresentar um perfil de saturação. Encontramos soluções analíticas para casos específicos e também transformamos a equação diferencial parcial em forma integral, fazendo um estudo das soluções. De posse das soluções, um estudo da variação dos parâmetros de acordo com o valor do expoente l do termo não linear da equação foi realizado. Também fazemos uma abordagem do problema com as funções lagrangiana e hamiltoniana, tornando possível definir a energia para a onda. Na última parte deste trabalho escrevemos a EDP na forma discreta de diferenças finitas. Resolvemos a equação numericamente e fizemos um estudo para l = 1; 2 e variando o parâmetro que multiplica o termo inomogêneo. Constatamos que podem passar de uma solução regular de perfil saturado à um comportamento caótico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5675.pdf: 8189499 bytes, checksum: a158df658368d90dea7745cc8045671c (MD5) Previous issue date: 2014-01-20 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work we study the thermodynamics of integrable spin chains, like the Heisenberg model and it's spin-s generalization with competing interactions. We have used the quantum transfer matrix approach and obtained a finite set of non-linear integral equations in each case. From the numerical solution of these equations we plotted phase diagrams by varying the parameters h (external magnetic field) and ωj, which couples the different competitive interactions. / Nesta dissertação de mestrado estudamos propriedades termodinâmicas de cadeias de spin integráveis, como o modelo de Heisenberg e suas generalizações de spin-s e com interações competitivas. Para a obtenção das propriedades termodinâmicas utilizamos o método da matriz de transferência quântica(QTM). A partir das propriedades de analiticidade do maior auto-valor da QTM e de funções auxiliares apropriadamente definidas, obtivemos um conjunto finito de equações integrais não lineares que descrevem a termodinâmica dos modelos em questão. Estudamos transições de fases quânticas nestes modelos variando os parâmetros h (campo magnético) e ωj, que acopla as diferentes interações competitivas.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:46:28Z : No. of bitstreams: 1 000846735.pdf: 4178375 bytes, checksum: 0b48d653f6d0491f468566e9d47fc572 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho versa sobre o emprego da equação de Fokker-Planck (EFP) na descrição da difusão através de canais iônicos presentes na estrutura celular. Os canais possuem grande importância para o funcionamento celular por promoverem o equilíbrio químico entre o meio interno e externo da célula. Este controle do equilíbrio químico é diretamente relacionado à sua capacidade de abertura e fechamento (gating) e seletividade. Inicialmente fazemos uma breve apresentação da equação de Fokker- Planck mostrando sua relação com a equação de Langevin e os métodos de solução para diferentes modelos. Dentre os modelos mencionados focamos a adoção de diferentes dependências temporais no termo referente ao drift e no coeficiente de difusão. Para estes casos as soluções foram obtidas por meio de um ansatz. Em seguida, buscamos associar estes modelos matemáticos de EFP com a difusão através de canais iônicos, mas desconsiderando o gating. Esta associação é feita através da descrição da mudança de potencial na membrana plasmática quando íons fluem entre o meio interno e externo da célula. Outro aspecto abordado em um dos modelos foi descrever a difusão quando há o fechamento do canal com o tempo. O resultado obtido para este exemplo foi comparado a dados da literatura. Por fim, apresentamos uma breve discussão sobre a equação de Fokker-Planck em um sistema de coordenadas cilíndricas / This work focus on the use of the Fokker-Planck equation (FPE) to describe the diffusion through ionic channels located in the cell membrane. The channels are responsible by the control of the ionic chemical equilibrium between the internal and external cell environment. The regulation of the chemical equilibrium is related to its capacity of opening and closing (gating) and its selectivity. Initially, we brief by present of the Fokker-Planck equation, where we show its relation with the Langevin equation and the methods of solution to different models. Among the models mentioned, we focus on adoption of different temporal dependence in the drift term and diffusion coefficient. The solutions for these cases are obtained by an ansatz that satisfies the boundary conditions of the models. We associate these mathematic models of FPE with diffusion through ionic channels without consider the gating process. This association is done describing the change of the membrane potential when there is diffusion of ions between the inside and outside of the cell. Another aspect described by one of the models is the diffusion when there is the closing of the channel with the time. The result obtained for this case is compared with results from the literature. Finally, we present a brief discussion of the Fokker-Planck equation in a cylindrical coordinate system

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-27Bitstream added on 2014-08-27T15:57:04Z : No. of bitstreams: 1 000778489.pdf: 2941624 bytes, checksum: caafca05fcfe2ec15edf485aae9368e1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesta dissertação, propriedades de equilíbrio e não equilíbrio termodinâmico do setor de quarks leves u e d da Cromodinâmica Quântica (QCD) são estudadas empregando o modelo Polyakov– Nambu–Jona-Lasinio(PNJL). O modelo PNJL permite considerar simultaneamente as transições de fase quiral e de desconfinamento à temperatura finita. O grande potencial termodinâmico do modelo foi calculado na aproximação de campo médio. As equações de gap para os parâmetros de ordem que caracterizam essas transições de fase, o condensado de quarks e o loop de Polyakov, foram resolvidas numericamente para diferentes temperaturas e a natureza das transições de fase associadas foi determinada. A seguir,foram obtidas as equações de Ginzburg-Landau-Langevin (GLL) que descrevem a dinâmica temporal dos parâmetros de ordem. As escalas de tempo envolvidas na termalização do condensado de quark e do loop de Polyakov após o sistema ser submetido a um quench de temperatura foram investigadas como função dos parâmetros de Onsager para a QCD. A relevância dos resultados obtidos na presente dissertação para experimentos de colisões de íons pesados a altas energias é dicutida / Thermodynamic equilibrium and non-equilibrium properties of the light u and d quarks sector of Quantum Chromodynamics (QCD) are studied with the Polyakov–Nambu–Jona-Lasinio (PNJL) model. The PNJL model allows to take into account simultaneously the chiral and deconfinement transitions at finite temperatures. The gran potential of the model is obtained in the mean field approximation. The gap equations for the order parameters that characterise these transitions, the quark condensate and the Polyakov loop, are solved numerically for different temperatures and the nature of the associated phase transitions is determined. Next, the Ginzburg-Landau-Langevin (GLL) equations that describe the temporal dynamics of the order parameters are obtained. The time scales involved in the thermalization of the quark condensate and Polyakov loop after a temperature quench are investigated as functions of the QCD Onsager parameters available in the literature. The relevance of the results obtained in the present dissertation for experiments of heavy ions collisions at high energies are discussed

No presente trabalho, estudamos as propriedades críticas do modelo esférico quântico de vidros de spin com potencial de longo alcance usando grupo de renormalização e expanção diagramática a ordem um loop. São apresentados cálculos detalhados da função de parti ção, do Hamiltoniano em teoria de campos, das funções de vértice, funções de Wilson e expoentes críticos. Mostramos como a função de partição se divide em uma parte de campo médio e outra perturbativa, permitindo o estudo de ambas as partes separadamente (independentemente). Considerando as perturbações, desenvolvemos a estrutura diagramática para a teoria 3 com a inclusão da dinâmica, característica intrínseca das transições de fase quânticas (1, 2). Renormalizamos as funções de vértice para ambos os casos, de longo e curto alcance, usando o método da mínima subtração dos pólos dimensionais, estabelecendo resultados para os expoentes críticos corrigidos a primeira ordem. Também mostramos a necessidade da introdução de uma nova constante, a, referente à renormalização da parte dinâmica do sistema, o que leva a uma nova função de Wilson (u), relacionada com a corre ção do expoente crítico dinâmico z através das equações de grupo de renormalização para o caso estudado. Novos resultados para os expoentes críticos conhecidos são encontrados, incluindo a presença de um ponto xo estável não trivial a baixas dimensionalidades (d < dc), diferente do que se encontra na literatura, na qual o ponto xo estável para dimensões abaixo da dimensão crítica é o gaussiano(3, 4). / We study the critical properties of the quantum spherical model of spin glasses with short and long range interaction using renormalization group technique up to order one loop. We present detailed calculation of the partition function, the eld theory Hamiltonian, the vertex functions, the Wilson functions and the critical exponents. We show how the partition function splits in a mean eld part and a perturbative part, allowing us to study both separately. Considering perturbations, we develop a diagrammatic structure for 3 theory including dynamics, which is an intrinsic feature of the phase transition in quantum systems (1, 2). We renormalize the vertex functions for both cases (long and short range) using minimal subtraction of dimensional poles, establishing results for the critical exponents corrected to order one loop. We also discuss the necessity of the introduction of a new constant, a, connected to the renormalization of the dynamical part of the system, which leads to a new Wilson function (u) that is closely related to the corrections of the critical exponent z through the solutions of the renormalization group equations for the case we study. New results for the known critical exponents are presented, including the presence of a stable non-gaussian xed point at low dimensionality (d < dc), contradicting the expected ow to the Gaussian xed point presented in the references (3, 4).

Orientador : Prof. Dr. Ademir Alves Ribeiro / Coorientador : Prof. Dr. Manoel Messias Alvino de Jesus / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 02/09/2016 / Inclui referências : f. 64-69 / Área de concentração : Programação matemática / Linha de pesquisa : Métodos estatíscos aplicados a engenharia / Resumo: Este trabalho apresenta caracterizações em larga escala das flutuações das vazões em rios, tendo como principais técnicas os métodos empregados na Física de Sistemas Complexos. Inicialmente, foi utilizada uma estrutura de grafos de visibilidade horizontal, resultante da análise e do mapeamento em redes complexas, das séries temporais diárias de 141 estações diferentes, localizadas em 53 rios brasileiros entre os anos de 1931 e 2012. Verificou-se que as distribuições de graus dessas redes são bem descritas por distribuições exponenciais, nas quais os expoentes característicos são, em sua maior parte, numericamente maiores que aqueles obtidos para séries temporais aleatórias. O decaimento mais rápido do ajuste da exponencial, quando comparado ao ajuste de modelo da distribuição aleatória, evidência que a dinâmica de flutuações subjacentes às vazões dos rios têm uma natureza correlacionada de longo alcance. A investigação da evolução das descargas fluviais, acompanhando os valores dos expoentes característicos e os coeficientes de aglomeração globais das redes ao longo dos anos mostrou que as vazões dos rios em várias estações evoluíram tornando-se correlacionadas. Por fim, o uso de outros dois métodos de Física Estatística, típicos no estudo de sistemas complexos que são: o detrended fluctuation analysis (DFA) e a entropia e complexidade de permutação foram aplicados, mostrando, sobretudo, que o uso do espectro de permutação permite encontrar o período associado à sazonalidade natural da vazão dos rios e que, após padronizadas, as vazões tornam-se aproximadamente bem descritas por uma mesma distribuição. Fica claro, também, que as séries temporais são correlacionadas de longo alcance pela análise DFA. Por outro lado, revisitou-se três dos principais métodos existentes na literatura, que conseguem identificar correlações de longo alcance. Nominalmente: a análise de flutuação DFA, as transformações Wavelet e a análise entrópica (DEA - diffusion entropy analysis). Fez-se uma comparação entre os três métodos quanto a sua convergência para o verdadeiro valor do expoente ? de Hurst em função do tamanho das séries geradas. Nessa comparação, observou-se algumas peculiaridades de cada método; por exemplo: o DFA converge para valores superiores de ?, enquanto as transformações Wavelet e o DEA o fazem por valores inferiores. Com base nessa observação empírica, se propõe aplicar simultaneamente DFA e Wavelet. Isso fez com que a convergência para o valor verdadeiro de ? fosse alcançada para séries razoavelmente pequenas. Palavras-chaves: sistemas complexos, séries temporais, física estatística, correlações de longo alcance, entropia e complexidade de permutação, redes complexas, descargas fluviais / Abstract: This paper presents broad-scale characterizations of fluctuation in river flows, principally using the methods employed in complex systems physics. Initially, we used a horizontal visibility graph structure produced by analysis and mapping of complex networks from daily temporal series of 141 different stations in 53 Brazilian rivers between 1931 and 2012. The degree distributions of these networks were found to be well-described by exponential distributions, in which most of the characteristic exponents are numerically greater than those obtained for random time series. The faster decay of exponential distribution in comparison with randomized distribution shows that the dynamics underlying the fluctuations in river flow have a long-range correlation. Investigation of the changes in river discharge, by following characteristic exponent values and global clustering coefficients of the networks over this period, showed that the river flow in several stations evolved and became correlated. Finally, we applied detrended fluctuation analysis (DFA) and entropy and complexity permutation, two methods from statistical physics which are typically used to study complex systems. These showed in particular that spectrum permutation permits the period associated with the natural seasonality of river flows to be found; after this value is normalized, flow rates are described approximately using the same distribution. The time series was also clearly seen to be correlated in the long term using DFA analysis. However, we also returned to three main methods available in the literature which can identify long-range correlations: DFA fluctuation analysis, wavelet transformation, and entropic analysis (diffusion entropy analysis, or DEA). The three methods were compared to assess their convergence for the true value for Hurst's ? exponent depending on the size of the generated series. This comparison showed some peculiarities of each method; for example: DFA converges for higher ? values while wavelet and DEA converge for lower values. Based on this empirical finding, we resolved to apply DFA and wavelet simultaneously, which caused convergence for the true ? value to be achieved for relatively small series. Key-words: complex systems, time series, statistical physics, long-range correlations, entropy and complexity of permutation, complex networks, river discharges.

Resumo: A teoria da percolação de clusters é empregada para estudar a transição de fase magnética no modelo de Ising bidimensional utilizando simulações de Monte Carlo. A teoria da percolação é de interesse para problemas de transições de fase em matéria condensada e em biologia e química. Mais recentemente, conceitos da teoria de percolação de clusters têm sido invocados em estudos da transição de desconfinamento dos quarks e glúons a altas temperaturas na Cromadinâmica quântica. A dissertação apresenta uma revisão sucinta, mas autocontida, dos princípios básicos da teoria da percolação e sua relação aos fenômenos críticos, e dos principais métodos de Monte Carlo. Alguns resultados obtidos não são novos, no entanto, todos códigos numéricos para as simulações e estimativas de erros são originais. / Abstracts: Cluster percolation theory is employed to study the magnetic phase transition in the two dimensional Ising model using Monte Carlo simulations. Percolation theory is of interest in problems of phase transitions in condensed matter physics, and in biology and chemistry. More recently, concepts of percolation theory have been invoked in studies of quark-gluon deconfinement at high temperatures in quantum Chromodynamics. The dissertation presents a brief, but selfcontained review of the basic principles of percolation theory, the relation of percolation to critical phenomena, and discusses the main Monte Carlo methods. Some of the results obtained are to new, but all numerical codes employed in the simulations and erro estimate are original. / Orientador: Gastão Inácio Krein / Coorientador: Tereza Cristina da Rocha Mendes / Banca: Carlos Eugenio Carneiro / Banca: Roberto André Kraenkel / Mestre

Orientador: Gastão Inácio Krein / Banca: Nelson Augusto Alves / Banca: Fernando Tadeu Caldeira Brandt / Mestre

Orientador: Gastão Inácio Krein / Banca: Mário José de Oliveira / Banca: Nami Fux Svaiter / Banca: Marcus Emmanuel Benghi Pinto / Banca: Adriano Antonio Natale / Resumo: Consideramos a dinâmica de não equilíbrio da formação de um condensado numa teoria quântica de campos relativística descrevendo campos escalares com acoplamento 'lâmbda fi' POT. 4' com quebra espontânea de simetria. A equação de movimento do correspondente parâmetro de ordem é uma equação estocástica do tipo Ginzburg-Landau-Langevin, a qual é derivada a partir da ação efetiva quântica da teoria. Esta equação incorpora ruídos aditivo e multiplicativo, o que permite estudar o papel da flutuação e da dissipação no processo de formação do condensado. A ação efetiva é derivada empregando o formalismo de tempo real da teoria de campos à temperatura finita tanto para fase simétrica como para fase espontaneamente quebrada da teoria. No cálculo da ação efetiva empregamos um método não perturbativo conhecido como teoria da perturbação otimizada até a ordem de três loops, e comparamos com os correspondentes resultados obtidos com a usual teoria de perturbação na constante de acoplamento. Resultados numéricos para as soluções das equações de Ginzburg-Landau-Langevin são obtidos de simulações numéricas de larga escala numa rede espacial em três dimensões. Uma atenção particular é dedicada à renormalização das divergências ultravioletas que aparecem nas simulações destas equações numa rede / Abstract: We consider the nonequilibrium dynamics of the formation of a condensate in a spontaneously broken'lâmbda fi' POT. 4' relativistic quantum scalar field theory. The equation of motion of the corresponding order parameter is a stochastic Ginzburg-Landau-Langevin equation, derived from the quantum effective action of the theory. This equation incorporates additive and multiplicative noises, which allows to study the role of fluctuation and dissipation in the formation process of the condensate. The effective action is derived using the real time formalism of finite temperature quantum field theory for both the symmetric and spontaneously broken phases. For the calculation of the effective action we employ the nonperturbative method known as optimized perturbation theory and compare the corresponding results with the usual perturbation theory in the coupling constant. Numerical results for the solutions of the Ginzburg-Landau-Langevin equations are obtained through large scale mumerical simulations on a three-dimensional spatial lattice. Particular attention is payed to the renormalization of ultraviolet divergences that appear in the simulations of the equations on a spatial lattice / Doutor

Orientador: Gastão Inácio Krein / Banca: Makoto Yoshida / Banca: Rogério Rosenfeld / Resumo: Revisamos o método de Monte Carlo aplicado a modelos de spin discretos e a uma teoria de campos escalar na rede, com espcial ênfase no algoritmo de Metropolis. Inicialmente consideramos um modelo de spins de Ising com interacções de longo alcance em uma rede complexa de mundo pequeno. Em vista da não extensividade do modelo, generalizamos o modelo de Metropolis para a termoestatística não extensiva de Tsallis. Simulações numéricas são implementadas com o algoritmo generalizado para redes bi- e tridimensionais. A seguir, revisamos o método de regularização na rede para a teoria quântica de um campo escalar autointeragente. Empregamos o algoritmo de Metropolis para simular a teoria nar ede e estudamos o comportamento das constantes de acoplamento renormalizadas quártica and sêxtupla em função da constante de acoplamento não renormalizada. Apresentamos resultados de simulações para redes Euclideanas em duas e três dimensões nos regimes de acoplamento intermediário e forte / Abstract: We review the application of the Monte Carlo method to a discrete spin model and to a scalar field theory on the lattice with special emphasis on the Metropolis algorithm. Initially we consider an Ising spin model with long range interactions on a complex small world network. In view of the nonextensive nature of the model, we have have generalized the Metropolis algorithm to the Tsallis nonextensive thermostatistics. Numerical simulations with the generalized algorithm are implemented for two-and three-dimensional lattices. Next we review the lattice regularization method for the quantum theory of a selfinteracting scalar field. We use the Metropolis algorithm to simulate the theory on the lattice and study the behavior of the renormalized quartic and sextic coupling constants as a function of the unrenormalized coupling constant. Results of simulations are presented for Euclidean lattices in two and three dimensions at intermediate and strong couplings / Mestre