Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-14T21:00:42Z No. of bitstreams: 1 2017_FelipeNathandeOliveiraLopes.pdf: 2581164 bytes, checksum: b145a85dc2b652f6416a58481ed46516 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-18T17:30:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_FelipeNathandeOliveiraLopes.pdf: 2581164 bytes, checksum: b145a85dc2b652f6416a58481ed46516 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T17:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_FelipeNathandeOliveiraLopes.pdf: 2581164 bytes, checksum: b145a85dc2b652f6416a58481ed46516 (MD5) Previous issue date: 2017-08-18 / Plasmas confinados em diferentes topologias magnéticas são uma tarefa importante na busca pela Energia de Fusão. Hoje em dia, as formas mais estudadas de Fusão Termonuclear Controlada focam em Confinamento Inercial, Stellarators e Tokamaks. No presente trabalho, estudaremos os diferentes mecanismos de transporte presentes nos plasmas toroidalmente confinados. Vamos rever a teoria a partir dos conceitos básicos de transporte de plasma, até as peculiaridades presentes em plasmas toroidalmente confinados, conhecido como tokamak. Na fronteira do modelo de transporte mais realista, a questão do transporte anômalo será tratada com a teoria do transporte turbulento, no âmbito da teoria girocinética. O uso de ferramentas computacionais auxiliará na análise do impacto das microinstabilidades no fluxo de partículas e calor, e auxiliará na validação dessa abordagem, feita com uma análise da literatura / Plasmas confined in several magnetics topologies are an important task in the quest for Fusion Energy. Nowadays, the most studied forms of Controlled Thermonuclear Fusion focus on Inertial Confinement, Stellarators and Tokamaks. In the present work, we are going to study the different transport mechanisms present in toroidally confined plasmas. We are going to review the theory from the basic concepts of plasma transport, until the peculiarities present in toroidally confi- ned plasmas, known as tokamak. In the border of the realistic transport model, the issue of the anomalous transport will be treated with the turbulent transport theory, in the framework of the gyrokinetic theory. The use of computational tools will help us to assist the analysis of microinstabilities impact on flux levels, and to give support in the validation of this approach, done with a thorough analysis the literatures.

A aproximação de impulso (AI) é utilizada em reações nucleares, nas quais, essencialmente, um núcleon nuclear participa, enquanto os demais são praticamente espectadores passivos. Sua suposição básica consiste em considerar que a estrutura do núcleon, que participa diretamente da reação, não afetada pelo meio nuclear. Como a AI frequentemente usada, é interessante se ter uma idéia quantitativa da sua validade. Isto no entanto não é simples, pois a influência dos outros núcleons do núcleo, antes e depois da interação "essencial", é quase sempre muito grande e incerta. Por esta razão, investigamos a AI com reações quase-livres, que se constituem, provavelmente, na aplicação mais direta desta aproximação. Para comparação de resultados teóricos com experimentais, selecionamos quantidades observáveis, que são pouco afetadas pelas incertezas do formalismo, como a assimetria de reações quase-livres com prótons polarizados. Analisamos as assimetrias medidas nas reações 160(t1.2p)15N e 40ce(14s,2p)3Tk a 200 MeV e as razões entre as seções de choque (p,2p) e (p,pn) no 12 C a 400 MeV. Vários cálculos para o 160 foram feitos para comparação com experiências futuras. A comparação entre teoria e experiência mostra que qualitativamente a aproximação de impulso é boa. Quantitativamente parece ocorrer no meio nuclear uma redução no valor do parâmetro P(5), característico do espalhamento livre, comparado ao valor livre. Há indicações que essa diminuição também ocorre em outros casos e seria, portanto, interessante entender suas causas. / The impulse approximation (IA) is used for nuclear reactions in which essentially one nucleon of a nucleus participates, the other ones playing more or less the role of passive spectators. The basic assumption consists of considering the structure of the reacting nucleon to be unaffected by the environment. As the IA is frequently used, it is to have a quantitative idea its validity. This is a simple matter, because the influence of the other the nucleus before and after the "essential" is almost always very large and uncertain. For that investigate the IA with quasi-free reactions, which constitute the most direct application of this approximation. For the comparison of theoretical with experimental results, we select observed quantities which are little affected by the incertainties of the formalism, namely the asymmetry in quasi-free scattering with polarized protons. We investigate measured asymmetries of the 160(t1.2p)15N e 40ce(14s,2p)3Tk a 200 MeV reactions at 200 MeV and the ratios of the (p,2p) and (p,pn) 12 16 cross sections for C at 400 MeV. We perform for 16O various calculations to be compared with future experiments. The comparison between theory and experiment that qualitatively the impulse approximation is good. Quantitatively there seems to occur in nuclear environment a reduction the value of the parameter P(5), characteristic of the free scattering, compared to the free value. There are indications that this diminution occurs also in other cases and it would therefore be interesting to understand its reason.

Neste trabalho, apresentamos uma solução analítica para as equações difusivas unidimensionais da Teoria Geral de Perturbação em uma placa heterogênea, isto é, apresentamos as soluções analíticas para os problemas de autovalor para o fluxo de nêutrons e para o fluxo adjunto de nêutrons, para o cálculo do fator de multiplicação efetivo (keff), para o problema de fonte fixa e para o problema de função auxiliar. Resolvemos todos os problemas mencionados aplicando a Transformada de Laplace em uma placa heterogênea considerando um modelo de dois grupos de energia e realizamos a inversão de Laplace do fluxo transformado analiticamente através da técnica da expansão de Heaviside. Conhecendo o fluxo de nêutrons, exceto pelas constantes de integração, aplicamos as condições de contorno e de interface e resolvemos as equações algébricas homogêneas para o fator de multiplicação efetivo pelo método da bissecção. Obtemos o fluxo de nêutrons através da avaliação das constantes de integração para uma potência prescrita. Exemplificamos a metodologia proposta para uma placa com duas regiões e comparamos os resultados obtidos com os existentes na literatura.

Made available in DSpace on 2018-07-27T18:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-17. Added 1 bitstream(s) on 2018-07-27T18:30:16Z : No. of bitstreams: 1 000866736.pdf: 1452961 bytes, checksum: 319c3fa13bbe5e0dc4754274971c2c02 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Consideramos o decaimento do Higgs violando sabor leptônico h→ 'tau' 'mü' no contexto de teorias efetivas. O CMS divulgou recentemente um excesso de eventos de 2,5 'sigma' neste canal. O operador responsável por este processo, no entanto, está em muitos casos correlacionado com operadores de dipolo, que já têm fortes restrições experimentais. Exploramos então em que casos é possível de se obter um operador de violação de sabor grande o suficiente para ser visto em decaimentos do Higgs no LHC, porém ainda respeitando os limites encontrados em decaimentos radiativos de léptons. Apresentamos também dois modelos, um do tipo Higgs Composto e outro do tipo Higgs Portal, mostrando como o processo h→ 'tau' 'mü' surge em cada um deles. Caso o sinal do CMS seja confirmado, o segundo modelo será favorecido, enquanto é improvável que o primeiro consiga o explicar / We consider the Higgs Lepton Flavor Violating decay h→ 'tau' 'mü' in the framework of effective theories, on which CMS reported a 2.5 σ excess of events. The operator that is responsible for this process, however, is in many models correlated to dipole operators that are already under stringent experimental constraints. We then explore in which cases it is possible to obtain a flavor violating operator that is big enough to be seen in Higgs decays at the LHC, while still respecting the leptonic radiative decay bounds. We also present two models, a simplified Composite Higgs model and a Higgs Portal model, showing how the process h→ 'tau' 'mü' is generated in each of them. We find that if the CMS signal is confirmed, the second model is favored, while it is unlikely that the first model will be able to explain it

Orientador: Ricardo D'Elia Matheus / Banca: Andre Paniago Lessa / Banca: Sergio Ferraz Novaes / Resumo: Elaboramos uma revisão de como o problema da hierarquia aparece na teoria Eletrofraca, pois entendemos que esse assunto ganhou importância e merece atenção especial. Apesar disso, notamos que muitos conceitos necessários para compreender a origem do problema encontram-se espalhados em diferentes livros e artigos, dificultando o acesso à informação. Por isso, apresentamos neste trabalho esses principais conceitos de maneira consolidada. Evidenciamos como o problema da hierarquia aparece em dois tipos de regularização: cutoff e regularização dimensional. Partimos da Lagrangiana com simetria SU(2)L U(1)Y e promovemos a quebra espontânea dessa simetria. A partir da Lagrangiana espontaneamente quebrada obtivemos as regras de Feynman e calculamos todos os diagramas a 1-loop da auto-energia do bóson de Higgs, que corresponde à primeira correção ao propagador escalar e, a partir do qual, encontramos a primeira correção à massa dessa partícula. A regularização por cutoff gera uma correção à massa do Higgs proporcional ao quadrado do cutoff, deixando explícito o problema da hierarquia, mas para verificar a existência do problema na regularização dimensional calculamos as funções e m definidas na equação de Callan-Symanzik e resolvemos numericamente um sistema de equações diferenciais acopladas para obter o running da massa do Higgs e o running dos acoplamentos das interações eletrofracas. Com isso, foi possível analisar sob quais condições de contorno a massa do Higgs corria para o valor em torno de 125 GeV medido pelos detectores do ATLAS e CMS no LHC. Essas condições estabeleceram uma previsão para a escala de energia na qual esperamos observar física além do Modelo Padrão. Por fim, discutimos como o modelo supersimétrico mais simples resolveria o problema da hierarquia e como a falta de evidência de partículas supersimétricas na faixa de energia procurada pelo LHC afeta essa proposta de solução / Abstract: We develop a review on how the hierarchy problem appears in the Electroweak theory. Nowadays we think that this problem is greater in importance than it was in the past, so it deserves special attention, but we noticed several concepts needed to understand the problem are scattered in different books and papers, which hinders full access to information. Therefore, we intend to present the key subjects in a single document, because we didn't find similar work in previous studies. Additionally, we show how the hierarchy problem appears in two regularization schemes: cutoff and dimensional regularization. Starting from the Lagrangian with SU(2)L U(1)Y symmetry, we perform the spontaneous symmetry breaking. From the spontaneously broken Lagrangian we get the Feynman rules and we calculate all 1-loop diagrams of the Higgs self-energy, which corresponds to the first correction to the scalar propagator and from which we found the first correction to the mass. The cutoff regularization results in a correction proportional to the square of the cutoff. In order to verify the hierarchy problem in dimensional regularization we find the and m functions defined in the Callan-Symanzik equation and numerically solve a system of coupled differential equations to obtain the running Higgs mass and the running electroweak couplings. That allows us to analyze under which boundary conditions the Higgs mass runs to a value around the 125 GeV measured by the ATLAS and CMS detectors at LHC. These conditions establish a prediction for the energy scale where we expect to observe physics beyond the Standard Model. Finally, we discuss how the minimal supersymmetric model solves the hierarchy problem and how the lack of evidence for supersymmetric particles in the range of energy sought by the LHC affects this proposed solution / Mestre

Orientador: Gastão Inácio Krein / Banca: Rudnei de Oliveira Ramos / Banca: Heron Carlos de Godói Caldas / Banca: Sérgio Szpigel / Banca: Sandra dos Santos Padula / Resumo: Desenvolvemos um formalismo para estudar a quebra dinâmica da simetria quiral na matéria hadrônica em que os quarks e gluons estão confinados no interior dos hádrons. O formalismo emprega as técnicas tradicionais da teoria quântica de muitos corpos em conjunção com a representação Fock-Tani, em que os estados ligados hadrônicos são descritos em termos de operadores de campos que satisfazem regras de comutação canônicas em um espaço de Fock estendido. Empregamos um modelo de quarks inspirado na Hamiltoniana da QCD no calibre de Coulomb que confina quarks e gluons e realiza a quebra dinâmica da simetria quiral. Resultados numéricos foram obtidos para a equação de gap para os quarks num meio hadrônico formado por nucleons a temperatura zero. Como aplicação do formalismo estimamos os efeitos da densidade bariônica sobre o potencial de interação entre mésons charmosos D com nucleons obtido com a representação Fock-Tani dentro do mesmo modelo de quarks / Abstract: We have developed a formalism to study dynamical chiral symmetry breaking in hadronic matter where quarks and gluons are confined within hadrons. The for- malism employs the traditional techniques of the quantum many body theory in conjunction with the Fock-Tani representation in which the hadronic bound States are described in terms of field operators that satisfy canonical commutation rela- tions in an extended Fock space. We have employed a quark model inspired in the QCD Hamiltonian in Coulomb gauge that confines quarks and gluons and realizes dynamical chiral symmetry breaking. Numerical results are obtained for the gap equation in a hadronic médium formed by nucleons at zero temperature. As an application of the formalism we have estimated the effects of the barionic density on the interaction potential of charmed D mesons with nucleons obtained with the Fock-Tani representation within the the same quark model / Doutor

Orientador: Juan Carlos Montero Garcia / Banca: Orlando Luis Goulart Peres / Banca: Hiroshi Nunokawa / Resumo: Neste trabalho, apresentamos um resumo dos principais experimentos que constataram a existência de um déficit no fluxo de neutrinos solares, levando assim, ao estabelecimento do chamado Problema dos Neutrinos Solares (PNS). Ainda que brevemente, abordamos a anomalia dos neutrinos atmosféricos. O estudo destes dois sistemas sugere que um mecanismo de conversão de sabor deve ser a solução para ambos. Esse mecanismo, também conhecido como "oscilação de neutrinos", requer que massa e mistura sejam introduzidos no setor leptônico neutro. Estudamos a propagação do neutrinos no vácuo e na matéria. Posteriormente, em vista da potencial importância das massas dos neutrinos, como sugerem os experimentos de oscilação, estudamos o setor leptônico neutro descrevendo alguns modelos de massa para neutrinos a título de ilustração. Na sequência, estudamos a possibilidade de violação de CP na oscilação de neutrinos. Primeiramente, definimos as fases de violação de CP de Dirac e de Majorana. Discutimos rapidamente o decaimento 0'nü' 'beta beta' mostrando que estaé a forma mais promissora de testar a natureza de Majorana dos neutrinos. Em particular, mostramos que a violação de CP na oscilação de neutrinos é completamente insensível à mesma questão, ou seja, se os neutrinos são partículas de Dirac ou Majorana. Avaliamos, de forma qualitativa, a importância do ângulo 'teta IND. 13' para a detecção da violação de CP no setor leptônico neutro. Por fim, citamos, como exemplos, os experimentos Double CHOOZ e o Projeto Angra, no Brasil, ambos desenvolvidos com o objetivo de melhorar os limites impostos pelo CHOOZ paraθ13 / Abstract: We present a review of the main experiments which have observed a deficit in the solar neutrino flux, leading to the establishment of the Solar Neutrino Puzzle. Also, we comment on the atmospheric neutrino anomaly. The study of these two systems suggest that a flavor conversion mechanism must be a solution for both deficits. This mechanism, known also as "neutrino oscillation", requests that mass and mixing have to be introduced in the neutral leptonic sector. After that we have studied neutrino oscillation in vacuum and in matter. Next, in viewing of the potential importance of neutrino masses, as suggested by all neutrino oscillation data, we have studied the neutral leptonic sector describing some illustrative neutrino mass models. Finally, we have studied CP violation in neutrino oscillation. First, we define the Dirac and Majorana CP violation phases. Second, we discuss in some details the process of neutrinoless double beta decay 0'nü' 'beta beta' showing that it is the best way to provide an evidence for revealing the Dirac or Majorana neutrino character. In particular, we have shown that CP violation in neutrino oscillation is completely insensitive to that question, i.e., if neutrinos are Dirac or Majorana particles. We have also discussed the importance of the mixing parameter 'teta IND. 13' for detecting CP violation in the neutral leptonic sector. To conclude, we comment briefly on both Double CHOOZ and Angra Project experiments. These experiments are aimed to measure 'teta IND. 13' improving the present limits constrained by CHOOZ / Mestre

Orientador: Antonio José Accioly / Banca: Ion Vasile Vancea / Banca: Maria Emilia Xavier Guimarães / Banca: Sérgio José Barbosa Duarte / Banca: Sebastião Alves Dias / Resumo: A generalização da gravitação em 2+1 dimensões através da inclusão de termos de ordem superior dá origem a uma série de questões interessantes. O mesmo não ocorre na gravitação de Einstein, que é uma teoria covariante sem graus de liberdade dinâmicos - uma peculiaridade, aliás, que a torna insípida e inodora. O estudo das propriedades de uma partícula movendo-se em um plano, no contexto da gravitação de ordem superior, origina alguns efeitos novos e interessantes como, por exemplo, a geração de três regimes de interação - gravitação, antigravitação e blindagem gravitacional - entre dois bósons massivos pela troca de um gráviton. Além do mais, o ângulo de deflexão do fóton, ao contrário da teoria de Einstein, depende do parâmetro de impacto. Por outro lado, a grande desvantagem em usar a versão linearizada da teoria de Einstein para descrever a gravidade ao redor de uma corda cósmica é que ela leva a alguns efeitos indesejáveis, como por exemplo: (I) ausência de força gravitacional no limite não relativístico; (ii) deflexão gravitacional independente do parâmetro de impacto. Supreendentemente, a cura para esses males é obtida pela substituição da gravitação linearizada por sua correspondente versão de ordem superior. Essas questões serão tratadas aqui / Abstract: The possibility of generalizing gravity in 2+1 dimensions to include higher-derivative terms, thereby allowing for a dynamical theory, opens up a variety of new interesting questions. This is in great contrast with pure Einstein gravity which is a generally covariant theory that has no degrees of freedom - a peculiarity that, in a sense, renders it a little insipid and odorless. The research on gravity of particles moving in a plane, that is, living in flatland, within the context of higher-derivative gravity, leads to novel and interesting effects. For instance, the generation of gravity, antigravity, and gravitational shielding by the interaction of massive scalar bosons via a graviton exchange. In addition, the gravitational deffection angle of a photon, unlike that of Einstein gravity, is dependent of the impact parameter. On the other hand, the great drawback to using linearized general relativity for describing a gravitating string is that this description leads to some unphysical results such as: (i) lack of a gravity force in the nonrelativistic limit; (ii) gravitational deffection independent of the impact parameter. Interesting enough, the effective cure for these pathologies is the replacement of linearized gravity by linearized higher-derivative gravity. We address these issues here / Doutor

Orientador: Rogério Rosenfeld / Co-orientador: Maxime Gouzevich / Banca: Eduardo Pontón Bayona / Banca: André Sznajder / Banca: Sérgio Ferraz Novaes / Banca: Oscar José Pinto Éboli / Resumo: No Modelo Padrão que descreve a física das partículas elementares e suas interações o campo de Higgs pode ser imaginado como um campo composto formado por uma força forte ainda desconhecida. Tal hípótese é bastante atrativa para completar o Modelo Padrão a altas energias. Problemas como hierarquia e naturalidade podem ser mais facilmente evitados. No contexto de uma força forte porém métodos de cálculo baseados em expansões perturbativas não tem mais validade. Uma alternativa para entender as propriedades básicas desse tipo de teoria é trabalhar em termos de teorias de gravitacão com dimensões extras. Nesta tese focamos no caso de uma dimensão espacial extra. Características genéricas desse tipo de cenário são a existência de partículas de gravidade massivas, associadas com a métrica penta-dimensional que acopla com o Modelo Padrão para matéria, levando a assinaturas diretas em colisores de partículas (como o LHC no CERN). Tais partículas de gravidade se acoplam com o setor de Higgs. A descoberta do bóson de higgs abriu um novo camp o de investigação para sua detecção direta, no estado final com dois bósons de higgs. Nós usamos técnicas de Monte Carlo para estudar as estratégias de análise que levariam a um melhor reconhecimento de novas ressonâncias que decaem em pares de bósons de higgs em colisores hadrônicos, que podem ser interpretadas como partículas de gravidade massivas. Finalmente apresentamos as buscas experimentais por tais ressonâncias realizadas no contexto do experimento CMS com dados retirados do primeiro run do LHC (com uma energia de centro de massa de 8 TeV) / Abstract: The Higgs field of the Standard Model theory for elementary particles and interactions can be realized as a composite state from an underlying strong sector. Such hypothesis is very attractive as an ultraviolet completion of the Standard Model since it solves the hierarchy and avoids naturalness problems. The standard perturbative methods cannot be used in the context of strongly interacting theories, however thyose can be broadly describes in terms of extra dimensional models of gravity. We focus on the case of one additional Warped compact Extra Dimension (WED). The generic signatures of this scenario are the manifestation of heavy gravity particles, associated with the five dimensional metric, that couples with the Standard Model matter leading to direct collider signatures. The heavy gravity particles couples to the Higgs sector. The Higgs discovery had oponed a new investigation channel to LHC direct detection that is the di-higgs final state. We use Monte Carlo techniques to study the analysis strategies that would lead to a best recognition of new resonances decaying to a pair of higgses in hadron colliders, that can be interprets as the gravity particles. We finally present resonance searches performed with data taken by the CMS experiment on the 8 TeV LHC run. The results are interpreted as the gravity particles signatures in the WED context / Doutor

Orientador: Sérgio Ferraz Novaes / Banca: Héio Takai / Banca: Leandro Salazar de Paula / Banca: Gastão inácio Krein / Banca: João Ramos Torres de Mello Neto / Resumo: Apresentamos os resultados de uma busca por indícios experimentais de dimensões espaciais extras nas colisões próton-próton a uma energia de centro de massa de 7 TeV, fornecidas pelo acelerador Large Hadron Collider. Foram analisados os dados colhidos pelo experimento Compact Muon Solenoid durante o ano de 2011, totalizando uma luminosidade integrada de 4,7 fb−1. O modelo de dimensões extras torcidas de Randall-Sundrum foi utilizado como um padrão de referência para as assinaturas experimentais que poderiam ser observadas nos dados, na presença da dimensões extras. A reação estudada é pp → G∗→ ZZ→ qqνν, onde G∗ é a primeira ressonância do gráviton de Randall-Sundrum. As observações mostraram-se de acordo com as previsões do Modelo Padrão. Na ausência de sinais experimentais de dimensões extras, foram colocados limites nos parâmetros do modelo de Randall-Sundrum. Os limites superiores, com 95% de confiança, para a seção de choque de processos que aumentem a contagem de eventos no canal considerado estão na faixa [0,047 - 0,021] pb, para massas da ressonância na faixa de [1000 - 1500] GeV. Traduzindo esses valores para o espaço de parâmetros(MG,k/MPl), os limites superiores, com 95% de confiança no parâmetro de acoplamento k/MPl estão na faixa [0,11 - 0,29], para a mesma faixa de massas da ressonância G∗ / Abstract: We present the results of a search for experimental evidence of extra space dimensions in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV, furnished by the Large Hadron Collider accelerator. We analyzed the data taken by the Compact Muon Solenoid experiment during 2011, which total an integrated luminosity of 4.7 fb−1. The Randall-Sundrum warped extra dimensions model was used as a standard benchmark for the experimental signatures which could be observed in the data, in the presence of extra dimensions. The studied reaction is pp → G∗→ ZZ→ qqνν, where G∗ is the first Randall-Sundrum graviton resonance. The observations agree witht he Standard Model predictions. In the absence of experimental signals of extra dimensions, we put limits on the parameters of the Randall-Sundrum model. Upper limits, with 95% confidence, for the cross-section of processes which would raise the event yield in the channel considered are in the [0.047 - 0.021] pb range, for resonance masses in the [1000 - 1500] GeV range. Translating those values to the parameter space(MG,k/MPl), the 95% confidence upper limits on the coupling parametersk/MPl are in the [0.11 - 0.29] range, for the same mass range of the G∗ resonance / Doutor