Orientador: Sandra dos Santos Padula / Banca:Eduardo de Moraes Gregores / Banca: Fernando Silveira Navarra / Banca: Lauro Tomio / Banca: Marcelo Gameiro Munhoz / Resumo: Apresentamos resultados de um estudo sistemático do papel das equações de estado no modelo hidrodinâmico. Simulamos colisões Au+Au para duas energias do Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), 130 e 200 GeV por nucleon, para compararmos os nossos resultados aos dados experimentais desse acelerador. Utilizando as mesmas condições iniciais e mecanismo de desacoplamento, analisamos os efeitos de diferentes equações de estado sobre alguns observáveis físicos através dos resultados de suas respectivas evoluções hidrodinâmicas. Os observáveis de interesse nesse trabalho são o espectro de partículas, o fluxo elíptico, usado para estudar o impacto das equações de estado nas anisotropias do estado final, e os parâmetros de raio estimados através do efeito Hambury-Brown-Twiss (HBT). São estudadas três diferentes equações de estado, cada uma enfocando diferentes características do sistema formado, tais como a natureza da transição de fase, densidades de estranheza e bariônica. Essas diferentes equações de estado implicam em diferentes respostas hidrodinâmicas sobre os observáveis. Embora as três equações de estado utilizadas no cálculo descrevam razoavelmente bem os dados experimentais, as diferenças observadas são pequenas, demonstrando pouca sensibilidade dos resultados finais a cada escolha particular de equação de estado / Abstract: We present results of a systematic study of the role of the equation of state in the hydrodynamic model. We simulate Au+Au collisions for two energies of the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), 130 and 200 GeV per nucleon, in order to compare our results to the collider data. By using the same initial conditions and freeze-out scenario, we analysed the effects of different equations of state on some physical observables trough the results of their respective hydrodynamical evolution. The observables of interest investigate here are particle spectra, elliptic flow, used to study the impact of the equations of state on final state anisotropies, and radii parameters estimated by the Hambury-Brown-Twiss effect (HBT). Three different types of equation of state are studied, each focusing on different features of the system, such as the nature of the phase transition, strangeness and baryon densities. These different equations of state imply different hydrodynamic responses on the observables. Although the three equations of state used in the calculations describe the data reasonably well, some small differences are observed, showing weak sensitivity of the results on the particular choice of equation of state / Doutor

Orientador: Weiliang Qian / Coorientador: Kai Lin / Banca: Marcelo Batista Hott / Banca: Otávio Socolowski Junior / Resumo: Nesta dissertação, investigamos o algoritmo numérico conhecido como hidrodinâmicos de Partículas Suavizadas (SPH). O algoritmo de interpolação SPH é amplamente utilizado para equações diferenciais e para aplicações como problemas em colisões de íons pesados, por exemplo, modelo Landau unidimensional e expansão transveral de escala longitudinal. Propriedades importantes, precisão, eficiência e estabilidades, são discutidas. Como SPH é um método sem malha, os méritos e desvantagens comparados com os métodos baseados em grade anteriores são resumidos. Para colisão de alta energia, o sistema composto pode ser modelado pela hidrodinâmica. Em particular, a equação de Euler e sua versão relativística são abordadas. Além do método SPH convencional, o método de partículas finitas (FPM), que faz uso da expansão da série Taylor de funções suaves desconhecidas, também é investigado. Para o modelo Landau unidimensional, ambos os algoritmos são aplicados e os resultados são comparados. Devido à melhor precisão do FPM, a equação de movimento hidrodinâmica correspondente é derivada. Mostramos que a equação de movimento derivada garante uma melhor consistência das partículas. Também foram feitos esforços no desenvolvimento de programas para estudar a solução numérica do modelo hidrodinâmico de Landau. Escrevemos alguns programs curtos em c++ para calcular numericamente a evolução temporal do modelo de Landau. Os resultados são então comparados aos da abordagem analítica. Além disso, o código ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this dissertation, we investigate the numerical algorithm known as the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). The SPH interpolation algorithm are widely used for partial differential equations and for applications such as problems in heavy ion collisions for instance one dimensional Landau model and transverse expansion under a longitudinal scaling expansion. Important properties accuracy, efficiency, stability are discussed. As SPH IS a mesh free method, the merits and drawbacks comparing with previous grid based methods are summarized. For high energy collision, the compound system can be modeled by hydrodynamics. In particular, the Euler equation and its relativistic version are addressed. Besides the conventional SPH method, the finite particle method (FPM) which makes use of the Taylor series expansion of unknown smooth functions is also investigated. For the one dimensional Landu model, both algorithms are applied and results are compared. Owing to the better accuracy of the FPM, the corresponding hydrodynamic equation of motion is derived. We show that the derived equation of motion guarantees better particle consistency. Efforts have also been made in developing programs to study the numerical solution of Landau's hydrodynamical model. We write some short programs in c++ to numerically calculate the temporal evolution of Landau's model. The results are then compared to those of the analytic approach. Moreover the code based on the standard SPH algorithm is modified to investigate FPM scheme / Mestre

El Modelo Estándar describe todas las partículas observadas en la naturaleza hasta el momento así como las características que gobiernan a las interacciones fundamentales entre ellas. En especial es posible identificar a las interacciones electromagnética y débil, las cuales bajo determinadas condiciones de temperatura y energía pueden ser descritas a través de una sola teoría que engloba a ambas. A esta teoría se le denomina electrodébil y tiene como finalidad caracterizar las propiedades de la interacción manifiesta a partir de la mezcla de las interacciones electromagnética y débil, la que también lleva como nombre interacción electrodébil. Particularmente, los neutrinos son de especial inter es ya que, por un lado, interactúan por medio de la interacción débil muy raramente en comparación con otras partículas y, por el otro, no son acertadamente descritos por el Modelo Estándar. Por medio de observaciones experimentales que demostraban que los neutrinos cambian de sabor al propagarse, fenómeno llamado oscilaciones de neutrinos, se pudo llegar a la conclusión de que la implicancia de este fenómeno da como consecuencia que los neutrinos efectivamente sí tienen masa, algo que entra en contradicción con la descripción inicial del Modelo Estándar, el cual los describe como partículas sin masa. Es de esta manera que las oscilaciones de neutrinos han sido y siguen siendo en la actualidad objeto de interés en la Física de Altas Energías tanto teórica como experimental. A fin de poder realizar mediciones precisas de oscilaciones de neutrinos, los experimentos encargados de estas mediciones deben tratar de reducir sus incertidumbres en lo posible. Una de estas proviene de la caracterización de las secciones de choque de los neutrinos cuando interactúan con la materia, particularmente los nucleones al interior de los núcleos atómicos. El experimento MINERVA está orientado, entre otras cosas, a hacer una correcta caracterización de secciones de choque neutrino-nucleón por medio del estudio de un tipo específico de interacción denominada corriente cargada, cuyas partículas de estado final incluye hadrones y, principalmente, muones. La precisión en los resultados de secciones de choque está sujeta a que la energía y el momentum estos muones sean, a su vez, correctamente caracterizados, incluyendo sus incertidumbres sistemáticas. El objetivo de este trabajo de tesis es precisamente presentar la metodología usada para medir las energías de los muones producidos por interacciones de neutrinos y sus correspondientes incertidumbres asociadas a dicha medición.

En el modelo estandar de física de partículas, los neutrinos son descritos en terminos de fermiones no masivos con quiralidad de mano izquierda. Sin embargo, la observación de las oscilaciones de neutrinos implica que los neutrinos tienen masa. Esto incentiva la búsqueda de extensiones del modelo estándar que expliquen la masa de los neutrinos. Uno de estos modelos es el dimension-5 seesaw portal, en el cual se utiliza una combinación del mecanismo seesaw tipo 1 y operadores efectivos de dimensión cinco para modificar el lagrangiano del modelo estándar. El objetivo de este trabajo es derivar fórmulas para calcular la anchura de decaimiento de neutrinos pesados, en un modelo dimensión-5 seesaw portal que añade tres neutrinos masivos de Majorana con quiralidad de mano derecha, con masas en el rango GeV. Los resultados obtenidos fueron graficados para analizar la importancia de cada termino y se encontró que la contribución proveniente de los términos de decamientos a tres cuerpos con operadores de dimensión cinco es pequeña. Esto es debido a que su inclusión reduce la distancia que podría viajar el neutrino antes de desintegrarse en un pequeño porcentaje < 6%. Por lo que si bien son necesarios para un calculo completo, se pueden excluir estos términos si es que no se requiere alta precisión. / In the Standard Model(SM), neutrinos are described in terms of massless left handed fermions, however the observation of neutrino flavor oscillations indicates non vanishing neutrino masses. This is an incentive for new physics beyond the standard model. One approach to explain neutrino masses is known as dimension-5 seesaw portal, in which the SM Lagrangian is modified using a combination of type I Seesaw and dimension five effective operators. The objective of this work is to derive formulae to compute the three-body decay of heavy neutrinos in a dimension-5 seesaw portal that adds three right handed Majorana neutrinos with masses in the GeV range to the SM. After obtaining the various formulae we plotted the results to analyze the relevance of each term, and found that the removal of the contribution of all terms coming from the three-body decays with dimension five operators only reduce the decay length by a few percent < 6% of the total decay length. Although the inclusion of these terms is necessary for an accurate result, it is possible to exclude them form calculations if precision is not of the utmost importance.

Neste trabalho foram produzidos filmes finos de nitreto de carbono pelo método de deposição de íons e vapor (IVD) que consiste em evaporar um material (carbono) sobre um substrato e, simultaneamente, realizar sobre ele um bombardeamento por íons (N POT.+). Foram produzidas amostras com energia dos íons de 0,5, 0,8, 2,0, 5,0 e 10,0 keV e razão de transporte TR(C/N) = 04, 1,0, 1,5, 2,0 e 3,0, onde TR(C/N) é o quociente do número de átomos de carbono evaporados pelo canhão eletrônico e o número de íons acelerados que chegam simultaneamente ao mesmo substrato. Os filmes foram produzidos com espessuras de 200, 500 e 1000 nm sobre substratos de Si(100), sílica fundida e carbeto de tungstênio. As propriedades dos filmes analisadas por meio de espectroscopia de fotoeléctrons induzidos por Raios X (XPS), espectrofotometria do infravermelho por transformadas de Fourier (FT-IR), espectrofotometria do visível e ultravioleta, difração de Raios X (XRD) e ensaios de dureza Knoop. Os espectros de XPS foram utilizados para a análise do estado das ligações entre carbono e nitrogênio e também para se estimar a razão de composição CR(C/N) entre átomos de carbono e nitrogênio presentes nos filmes. Foram analisados os picos de C-1s POT. ½ e N-1s POT. ½ e a relação entre suas áreas forneceu a CR(C/N). Para amostras ricas em nitrogênio, o espectro XPS apresentou um pico de C-1s POT. ½ bem proeminente a 286.3 eV. De acordo com nossos resultados este pico pode ser atribuído à presença de ligação tripla CN. Os espectros de FT-IR apresentaram uma banda bem larga de 800 a 1700 CM POT.-1 e um pico proeminente centrado em 2190 CM POT.-1. Este último é atribuído à presença de ligação tripla CN e confirmou a formação de nitreto de carbono. Os estudos de difração de raios-X indicaram que os filmes formados apresentam uma estrutura amorfa ou que contenha pequenos cristalitos não detectáveis por XRD. A dureza e o band gap ótico das amostras mostraram uma forte dependência em relação à energia do feixe de íons e a CR(C/N). Filmes formados a baixa energia de implante (0,5 e 0,8 keV) e alta incorporação de nitrogênio (CR(C/N)=0,6~0,7) apresentaram alta dureza Knoop de até 63 GPa e band gap ótico de até 2,7 eV. Simulações computadorizadas foram utilizadas para ajudar no entendimento dos processos envolvidos na formação de filmes. / In this work thin carbon nitride films were produced by the ion and vapor deposition method (IVD). This method consists of the evaporation of a material (carbon) over a substrate and simultaneously to bombard this same substrate with an ion beam (N POT.+). Samples were produced with ion implantation energies of 0.5, 0.8, 2.0, 5.0 and 10.0 keV and transport ratio TR(C/N) = 0.4, 1.0, 1.5, 2.0 and 3.0, TR(C/N) is the ratio between the number of evaporated carbon atoms by the electron gun and the number of accelerated ions that simultaneously arrive at the substrate. The thicknesses of the produced films were 200, 500 and 1000 nm on Si(100) wafers, fused silica and tungsten carbide substrates. The properties of the films were analyzed by X-ray induced photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared (FT-IR) spectrophotometry, UV-VIS spectrophotometry, X-ray diffraction (XRD) and Knoop hardness test. The XPS spectra were used for the analyzes of the carbon and nitrogen bonding states and also for the estimation of the composition ratio CR(C/N) between carbon and nitrogen atoms in the films. The analyzes were carried specifically for C-1s POT. ½ and N-1s POT. ½ peaks and the CR(C/N) was estimated from the area ratio of the respective peaks. For nitrogen rich samples, the XPS spectra showed a prominent C-1s POT. ½ peak at 286.3 eV. This peak can be attributed to the presence of the triple bonding CN from our experimental results. The FT-IR spectra showed a wide band between 800 and 1700 CM POT.-1 and a prominent peak centered at 2190 CM POT.-1. This last peak is attributed to the CN triple bonding and confirmed the carbon nitride formation. X-ray diffraction patterns showed that all the films, that were formed has an amorphous structure or contained small crystallites not detectable by XRD. Hardness and optical band gap showed a strong dependence on the ion beam energy and the CR(C/N). Films deposited at low ion energy (0.5 and 0.8 keV) and high nitrogen incorporation (CR(C/N)=0.6~0.7) showed high Knoop hardness of up to 63 GPa and optical band gap of up to 2.7 eV. Computer simulations were used to understand the processes involved in the formation of the films.

Neste trabalho estudamos a dependência do calibre nos cálculos modelo do fator de forma transverso elétrico para núcleos complexos. Foram consideradas as diferentes prescrições que procuram levar parcialmente em consideração os efeitos da corrente de dois corpos, no cálculo do fator de forma transverso elétrico, através dos vínculos impostos pela equação da continuidade. Quando os estados nucleares satisfazem a equação de Schrödinger e a corrente a equação da continuidade as prescrições coincidem. Entretanto, em geral, essas condições não são satisfeitas, surgindo assim as diferenças entre elas, que pode ser interpretada como uma dependência do calibre no cálculo do fator de forma transverso elétrico, Nosso objetivo neste trabalho é mostrar a importância, em núcleos complexos) da dependência do calibre oriunda da violação da equação de Schrödinger pelas funções de onda modelo. Nós fazemos uma análise para verificar sua origem e, para demonstrar sua importância quantitativa, comparamos cálculos do fator de forma na TDA e na RPA, para estados coletivos de paridade negativa no 16 ANTPOT O e 40 ANTPOT Ca. Esta comparação mostra uma considerável diminuição da dependência do calibre quando passamos da TDA para RPA. / In this work we study the gauge dependence of mode) calculations of transverse electric form factors in complex nuclei. We consider the different prescriptions that try to take partially into account the effects of the two-body current, in the calculation of the transverse electric form factor, through the continuity equation constraints. When the nuclear states obey the Schrodinger equation and the current density the continuity equation, the prescriptions coincide. However, in general, these two conditions are not satisfied and therefore they differ which can be seen as a gauge dependence in the calculation of the transverse electric form factor. Our aim is to show the importance in complex nuclei, of the gauge dependence that comes from the violation of the Schrödinger equation by the model wave functions. We perform an analysis to identify its origin and, to give evidences of its quantitative importance, we compare TDA and RPA calculations of transverse electric form factors for collective states of negative parity in 160 and 46Ca. This comparison shows that the gauge dependence diminishes considerably in RPA.

Foram medidas distribuições angulares do espalhamento elástico 7Be+51V em Elab=26.6 MeV, 8Li+58Ni em Elab=20.2 e 22.0 MeV e 6He+120Sn em 17.4, 18.05, 19.8, 20.5 MeV e 8Li+120Sn em Elab=20.3 MeV. Os feixes radioativos foram produzidos no sistema RIBRAS (Radioactive Ion Beams in Brasil) a partir das reações de produção 9Be(7Li,8Li), 9Be(7Li,6He), 3He(7Li,7Be), 3He(6Li,7Be). No caso dos projéteis 7Be e 8Li e alvos de massas intermediárias, realizamos uma análise de modelo óptico das distribuições angulares e obtivemos a secção de choque total de reação. A secção de choque de reação reduzida foi comparada com outros sistemas estáveis fortemente ligados e fracamente ligados. Uma alta produção de partículas alfa foi detectada no espalhamento 6He+120Sn com velocidades próximas a do 6He espalhado. Foram determinadas distribuições angulares do espalhamento elástico e das alfas produzidas. Análises teóricas de quebra (CDCC), fusão-evaporação, transferência para o contínuo e para estados ligados indicam que a transferência é o que melhor explica os dados. / Measurements of the elastic angular distributions of 7Be+51V at Elab=26.6 MeV, 8Li+58Ni at Elab=20.2 e 22.0 MeV and 6He+120Sn at 17.4, 18.05, 19.8, 20.5 MeV and 8Li+120Sn at Elab=20.3 MeV have been performed. The radioactive beams have been produced at the system RIBRAS (Radioactive Ion Beams in Brasil) using the production reactions 9Be(7Li,8Li), 9Be(7Li,6He), 3He(7Li,7Be), 3He(6Li,7Be). The 7Be e 8Li scattering on intermediate mass targets have been analysed by optical model and the total reaction cross section has been obtained. The reduced reaction cross section has been compared to other stable, tightly bound and weakly bound systems. A high yield of alpha particles has been detected in the 6He+120Sn collision with velocities around the velocity of the scattered 6He. Angular distributions of these alpha particles have been obtained. Theoretical calculations of the breakup of the 6He (CDCC), fusion-evaporation and neutron transfer to bound states and to the continuum indicate that the neutron transfer is the process which best explains the data.

Nesta tese, apresentamos os resultados do estudo realizado para os modelos -não lineares com simetria O(N) bosônico ou supersimétrico assim como a adição do termo topológico de Wess-Zumino (teoria WZNW). Obtivemos as suas cargas conservadas não locais e a estrutura das álgebras clássicas de parênteses de Dirac correspondentes, utilizando um método gráfico que criamos para realizar estes cálculos nos modelos estudados. / In this thesis, we exhibit the results of the study made for the non linear models with O(N) symmetry, bosonic or supersymmetric as well as with the addition the topological Wess-Zumino term (WZNW theory). We found their non-local conserved charges and the structure of the corresponding c1assical algebras of Dirac brackets, using a graphical method that we created to make these calculations.

Calculamos o alargamento de linhas de inversão da amônia (NH3) provocado por colisões com gases nobres (He, A), utilizando um novo tratamento teórico sugerido por M. Cattani (1). Os nossos resultados teóricos são comparados com os experimentais (2, 3, 4), com os teóricos obtidos segundo o formalismo de Anderson-Tsao e Curnutte (5,6), usualmente utilizado no cálculo de largura de linha, e com outras aproximações encontradas na literatura. / We calculate the pressure broadening for the Ammonia (NH3) microwave inversion spectrum by inert gases (He, A), using a new theoretical formulation suggested by M. Cattani (1). Our theoretical results are compared with experimental results (2, 3, 4) and with theoretical results obtained by the usual Anderson-Tsao Curnutte (5, 6) theory and by other approximations found in the literature.

As estruturas dos núcleos de ANTPOT. 105 Rhe de ANTPOT 108.Pd foram estudadas usando a reação ANTPOT. 100 Mo(ANTPOT. 11 Bxalfaypzn) na energia incidente de 43 MeV. Foram realizadas as medidas de coincidências gama-gama, gama-gama- multiplicidade de partículas carregadas e das correlações angulares utilizando o espectrômetro gama formado por 4 detectores HPGe e o sistema ancilar de detectores de partículas carregadas. No núcleo de ANTPOT. 105 Rh foi observada pela primeira vez a banda gama, indicando a existência de trixialidade em baixo spin, e uma nova estrutura baseada no orbital intruso (431)1/2 POT. +. Duas estruturas formadas por uma quasi-próton, pig IND. 9/2 e pi[301]1/2 POT. -, foram estendidas, e em ambos casos foram observadas as duas signatures. Quatro bandas de dipolo magnético foram observadas em alto spin, sendo três delas de paridade negativa e com características similares: muito regulares, alinhamento quase constante e valores de B(M1)/B(E2) relativamente grandes. Duas destas bandas são aproximadamente degeneradas em energia de excitação, e podem ser consideradas como parceiras quirais com uma configuração pig IND. 9/2 vh IND. 11/2 v(g IND. 7/2, d IND. 5/2). No núcleo de ANTPOT. 108 Pd foram observadas pela primeira vez as duas signatures da banda de configuração negativa vh IND. 11/2 v(g IND. 7/2, d IND. 5/2), e uma banda com intensidade relativa baixa, à qual pode ser atribuída uma configuração de paridade positiva (vh IND. 11/2) POT. 2. A interpretação dos resultados experimentais foi feita no contexto de Cranked Shell Model e de Total Routhian Surfaces. / The structures of the 105Rh and 108Pd nuclei have been studied by the in-beam heavy-ion fusion-evaporation reaction 100Mo (11B, xaypzn) at 43 MeV incident energy. -, charged particle -- coincidences and angular correlation were measured using the spectrometer formed by four HPGe detectors and the charge-particle ancillary detector system. In 105Rh, a -vibration band was observed for the first time indicating the existence of triaxiality at low spin. A new structure based on the intruder [431]1/2+ próton orbital was identified. The structures based on one quase-proton, g9/2 and [301]1/2-, were extended, showing the two signatures partners. Four magnetic dipole bands have also been observed at high spin, three of which have negative parity and have similar characteristics: they are very regular, present nearly Constant alignments, and large values of B (M1)/B(E2) ratios. Two of them are nearly degenerate in excitation energy and could be chiral partners with , g9/2 x h 11/2 x (9 7/2 , d 5/2) configuration. Also, in 108Pd the both signatures partners of h 11/2 x (9 7/2 , d 5/2) configuration and one structure for the first time. Experimental results were interpreted within the framework of Cranked Shell Model and Total Routhian Surfaces.