Submitted by Rodolfo José Bueno Rogério (rodolforogerio@gmail.com) on 2018-11-12T17:40:08Z No. of bitstreams: 1 Tese.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-11-14T13:18:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-14T13:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) Previous issue date: 2018-09-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na presente tese apresentaremos de forma detalhada o estudo sistemático de uma teoria quântica com férmions de dimensão de massa um que obedecem as estatísticas de Fermi-Dirac, abordando essencialmente sua construção, quantização do campo, análise dos observáveis físicos e aplicações quânticas. Forneceremos todos os detalhes de uma descoberta teórica inesperada da partícula de spin $1/2$ que compõe um conjunto completo de autoespinores com helicidade dual do operador conjugação de carga. Esses espinores recebem o nome de Elko, um acrônimo proveniente do Alemão \textit{Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators}. Veremos que o elo entre os espaços de representação $(1/2, 0)$ e $(0, 1/2)$ não é dado pela simetria de paridade mas sim pela ``Mágica das matrizes de Pauli'', e, portanto, como consequência a dinâmica de tais campos será regida única e exclusivamente pela dinâmica de Klein-Gordon. Tal fato faz com que o propagador associado ao Elko guarde muita similaridade com o propagador do campo escalar. Intrinsicamente, em sua formulação embrionária, as somas de spin para o Elko mostram um termo que quebra explicitamente a covariância relativística, levando então à apreciação da \textit{Very Special Relativity}, que nada mais é do que um subgrupo do grupo de Lorentz, cuja álgebra deixa as somas de spin invariantes ou covariantes. Entretanto, mostraremos que existe uma liberdade na definição da estrutura dual, a qual permite que seja construída uma teoria local e invariante por transformações de Lorentz, levando, assim, a uma nova física bastante interessante e promissora. / The present thesis covers in details a systematic study of a quantum theory based on mass dimension one fermions which satisfy the Fermi-Dirac statistics, essentially addressing its construction, field quantization, analysis of physical observables and quantum applications. We provide all the details of an unexpected theoretical discovery of a spin 1/2 particle which composes a complete set of dual helicity spinors of the charge conjugation operator. Such spinors are called Elko, an acronym for the German word Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators. We show that the relation between the representation spaces (1/2,0) and (0,1/2) is given by the “Magic of Pauli matrices” rather than parity symmetry, therefore, as a consequence the dynamic of such fields is governed solely and exclusively by the Klein-Gordon dynamic. Such fact makes the Elko propagator to be very similar to the scalar field propagator Intrinsically, in its embryonic formulation, Elko spin sums shows up a term that explicitly breaks relativistic covariance, leading to the appreciation of Very Special Relativity, a theory which is based on a subgroup of the Lorentz group, whose algebra leaves the spin sums invariant or covariant. However, we show a freedom in the dual structure definition, which allows the construction of a local and Lorentz invariant theory, thus, leading to a very interesting and promising new physics

Submitted by LUCIANO HENRIQUE SILIANO RICCO null (luciano.silianoricco@gmail.com) on 2016-03-03T12:32:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_LucianoRicco.pdf: 7937141 bytes, checksum: 4631857aac8f308808dda1e44b0c0f03 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-04T16:21:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ricco_lhs_me_ilha.pdf: 7937141 bytes, checksum: 4631857aac8f308808dda1e44b0c0f03 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-04T16:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ricco_lhs_me_ilha.pdf: 7937141 bytes, checksum: 4631857aac8f308808dda1e44b0c0f03 (MD5) Previous issue date: 2016-01-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Investigou-se teoricamente um sistema composto por um interferômetro do tipo Aharonov- Bohm com dois pontos quânticos, onde um deles encontra-se acoplado à um fio de Kitaev na fase topológica, nos casos em que se desconsidera a interação de Coulomb entre os pontos quânticos (caso não interagente) e quando a mesma é levada em conta (caso interagente). Na primeira situação, verificou-se a presença robusta da anomalia de voltagem zero para ambos os regimes de interferência Fano adotados. Além do mais, constatou-se que o estado de Majorana isolado possui uma maneira singular de quebrar a simetria dos perfis de densidade de transmitância em função da diferença simétrica de energia dos pontos quânticos e da energia de Fermi dos terminais metálicos. Tais perfis podem ser obtidos experimentalmente por medidas de condutância. Na situação de pontos quânticos interagentes em ressonância, verificou-se que a razão entre a magnitude da repulsão de Coulomb e o acoplamento fio-ponto quântico altera a largura da anomalia de voltagem zero em ambos os regimes Fano analisados. Esse fato sugere que a correlação eletrônica influencia o tempo de vida do estado de Majorana no ponto quântico hibridizado diretamente com o fio. Ademais, para a situação de pontos quânticos não ressonantes, a inversão dos valores de energia dos mesmos também modifica a largura da anomalia de voltagem zero, fenômeno que não ocorre para o caso não interagente. Acredita-se que o dispositivo proposto neste trabalho constitui um mecanismo experimental alternativo para detectar excitações de Majorana. / We investigate theoretically a setup composed by an Aharonov-Bohm-like interferometer with two quantum dots, where one of them is coupled to a Kitaev wire within the topological phase, which is explored in two cases: (i) the interdot Coulomb correlation is disregarded (noninteracting case) and (ii) the same is taken into account (interacting case). In the situation (i), we verify the presence of the zero-bias anomaly for the both Fano regimes of interference adopted. Furthermore, we found that an isolated Majorana state has a particular way of breaking the symmetry in transmittance profiles, which can be accessed experimentally by performing electrical conductance measurements. In the situation (ii), for interacting quantum dots in resonance, we notice that the ratio between the Coulomb repulsion strength and the wire-dot coupling changes the width of the zero-bias peak for both Fano regimes analyzed. This feature suggests that the electronic correlation modifies the Majorana state lifetime in the dot directly coupled to the wire. Moreover, for the off-resonance situation, the swap between the energy levels of the dots also changes the width of the Majorana peak, which is not observed in the noninteracting case. The results obtained here can guide experimentalists that pursuit a way of revealing Majorana signatures. / FAPESP: 2014/14143-0

Submitted by ANGEL EDUARDO OBISPO VASQUEZ null (signaux_fonce@hotmail.com) on 2016-03-10T21:30:19Z No. of bitstreams: 1 Tese final.pdf: 3148732 bytes, checksum: dc9e633bbfd74365e11b41baeb143eff (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-03-14T14:09:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vasquez_aeo_dr_guara.pdf: 3148732 bytes, checksum: dc9e633bbfd74365e11b41baeb143eff (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-14T14:09:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vasquez_aeo_dr_guara.pdf: 3148732 bytes, checksum: dc9e633bbfd74365e11b41baeb143eff (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Desde aproximadamente o nal da década de 1970 efeitos quânticos e topológicos em sistemas da matéria condensada que são mostrados ocorrer a nível teórico em teoria quântica de campos têm atraído a atenção de físicos. Neste contexto, o grafeno representa uma das maiores vertentes de pesquisa dentro dos estudos das ciência dos materiais. O fato das excitações eletrônicas de baixa energia serem descritas por fermions de Dirac, estimulou uma relação frutífera entre a matéria condensada e a física de altas energias, fornecendo cenários propícios para o aparecimento de novos e exóticos fenômenos que são de grande interesse na física da matéria condensada atual. A presente tese aborda particularmente dois tópicos fundamentais da teoria quântica de campos: As Anomalias quânticas e o Fracionamento do número fermiônico. Especí camente, estamos interessados na realização de ambos fenômenos em redes de grafeno com deformações. No grafeno, um potencial vector de gauge axial surge como produto de deformações locais da rede, na forma de defeitos topológicos ou corrugações suaves. Analisaremos a in uência desses campos pseudomagnéticos nos estados eletrônicos para uma partícula, quando interagem com um campo magnético externo, considerando diferentes con gurações para esses campos. Estudamos o papel que desempenham os estados de modo-zero na indução de um número fermiônico fracionário e sua conexão com a anomalia de paridade. / Since approximately the late 1970s, topological quantum effects in condensed matter systems that are shown the occur at a theoretical level in quantum field theory have attracted the attention of physicists. In this context, the graphene is one of the major lines of research within the studies of materials science. The fact that the electronic excitations of low energy are described by Dirac fermions, stimulating a fruitful relationship between condensed matter and high energy physics, providing favorable scenarios for the arising of new and exotic phenomena which are of great interest in the current condensedmatter physics. This thesis addresses particularly two key topics of quantum field theory: Quantum anomalies and the fermion number fractionalization. Specifically, we are interested in performing both phenomena in deformed graphene lattice. In graphene, an axial vector potential arises as the result of local deformations on the lattice, as topological defects or soft corrugations. We analyze the ináuence of these pseudo-magnetic fields on the one-particle states, when interacting with a background magnetic field, for differents conÖguration for the fields. We study the role played by zero-mode states in fractional fermion number induced and its connection with the anomaly of parity.

The Heavy fermion URu2Si2 compound have attracted much interest in the last decades due to its unusual behaviors and still an unsolved problem in Condensed Matter Physics. Specific heat measurements in URu2Si2 compounds show that when the temperature is decreased the system undergoes a phase transition at 17,5K and another phase transition at 1,5K. The phase transition at 1,5K leads the system to a superconducting state. On the other hand, the phase transition at 17,5K leads the system to a unclear order known as Hidden Order. In the last three decades, URu2Si2 the system has been intensively experimental and theoretical investigated, nevertheless, the nature of the hidden order is still unclear. In presence of an external magnetic field Hz, the URu2Si2 system presents a interesting behavior. In particular, there are experimental results for the specific heat showing that above 25T, the specific heat anomaly becomes very sharp and narrow and loses its second-order character.Recentily proposed a theory based in the underscreened Anderson Lattice Model. Such theory has been also used to study a minimal model proposed to describe the hidden order in the URu2Si2 system. In the present work, the effects of an external magnetic field Hz on the specific heat of a minimal model are investigated. The specific heat has been calculated from the second-derivative of the Helmholtz Free-energy with respect to the temperature. For magnetic fields below approximately 28T, the present results show a second order character for the specific heat. However, for magnetic fields above 28T, the specific heat becomes very sharp and narrow indicating that the system reached a region of first-order transition. It is also important to note that these results are, at least, in qualitatively agreement with experimental results. / O composto férmion pesado URu2Si2 tem atraído muito interesse nas últimas décadas devido ao seu comportamento incomun, sendo ainda um problema não resolvido em Física da Matéria Condensada. Medidas de calor específico em compostos URu2Si2 mostram que, quando a temperatura é diminuída, o sistema sofre uma transição de fase a 17,5K e outra transição de fase a 1,5K. A transição de fase a 1,5 K leva o sistema para um estado supercondutor. Por outro lado, a transição de fase a 17,5 K leva o sistema para um estado conhecido como Ordem Oculta. Nas últimas três décadas, o sistema URu2Si2 tem sido intensamente investigado tanto experimental, como teoricamente, no entanto, a natureza da Ordem Oculta ainda não é clara. Na presença de um campo magnético externo Hz, o sistema URu2Si2 apresenta um comportamento interessante. Em particular, existem resultados experimentais para o calor específico, mostrando que, acima de 25T, o pico do calor específico torna-se muito intenso e estreito, perdendo o seu carácter de segunda ordem. Recentemente foi proposta uma teoria baseada no Modelo de Anderson Underscreened . Tal teoria foi também utilizada para estudar um modelo mínimo proposto para descrever a Ordem Oculta no sistema URu2Si2. No presente trabalho, os efeitos de um campo magnético externo, Hz, no calor específico de um modelo mínimo, são investigados. O calor específico foi calculado a partir da derivada segunda da energia livre de Helmholtz em relação à temperatura. Para campos magnéticos abaixo de aproximadamente 28T, os presentes resultados mostram uma característica de segunda ordem para o calor específico. No entanto, para campos magnéticos acima de 28T, o pico do calor específico torna-se muito intenso e estreito, o que indica que o sistema atingiu uma região de transição de primeira ordem. É importante ressaltar que estes resultados estão, pelo menos, qualitativamente de acordo com os resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002-08Bitstream added on 2014-06-13T19:21:27Z : No. of bitstreams: 1 placido_hq_dr_ift.pdf: 696431 bytes, checksum: 6ab3e4a3aecfcc9e8f376ba3a9ba8dde (MD5) / O método de segunda quantificação é utilizado para construir o operador espalhamento S no espaço de Fock, no contexto de Thermofield Dynamics (TFD), para o campo de Dirac sujeito a um potencial eletromagnético externo dependente do tempo. Esta descrição é baseada na abordagem construtiva do espaço de Fock, a qual é aplicada ao sistema original e a seu dual. Seguindo a prescrição de TFD, o operador S é utilizado para avaliar o processo de produção de pares elétron-pósitron à temperatura finita, e uma análise do limiar de produção é feita a partir do cálculo da probabilidade total de transição. / The second quantization methods is used to build the scattering operator S in Fock space, in the contex of Thermofield Dynamics (TFD), for the Dirac field subject to an external time-dependent electromagnetic potential. This description is based on the constructive approach to the Fock space, wich is applied to the original system and to its dual. Following TFD prescription, the operator S is used to estimate the process of electron-positron pair production at finite temperature, and an analysis of the production threshold is done based on the calculation of the total transition probability.

Cette thèse a pour objet l'étude de 3 systèmes de fermions lourds à base d'Ytterbium, YbCu2Si2, YbCo2Zn20 et YbRh2Si2, dans des conditions extrêmes de hautes pressions, basses températures et hauts champs magnétiques. Une partie très importante dans ce travail a été le développement d'un dispositif de génération de force à très basses températures permettant une modulation de la pression in-situ adapté à des cellules à enclumes diamant. Pour YbCu2Si2, les mesures de ac-susceptibilité sous pression et sous champ magnétiques ainsi que les mesures d'aimantation sous pression montrent que l'ordre magnétique qui apparaît pour P> 8 GPa est ferromagnétique. L'étude du changement de la valence de l'ion Yb par des mesures de diffusion inélastique en conditions résonantes de rayons X ont permis de clarifier son interaction avec le magnétisme. Même si l'état trivalent est clairement favorisé sous pression, la valence reste inférieure à 3, proche de l'ordre magnétique, même dans les plus hautes pressions et plus basses températures. Nous avons également procédé à une recherche détaillée pour les signatures de metamagnétisme avec des mesures à très haut champ. Dans la deuxième partie de ma thèse, les mesures de ac-calorimétrie et ac-susceptibilité sous pression ont permit d'établir le diagramme de phase (P-T) dans YbCo2Zn20 jusqu'à 14 GPa. En plus, nos résultats suggèrent que l'ordre magnétique qui apparaît pour P>1 GPa est antiferromagnétique. Les forts effets du champ magnétique observées dans les propriétés physiques dans YbCo2Zn20 sont probablement liés à l'interaction entre le champ magnétique et les spins des électrons 4f et non à leur charge car la valence de l'Yb s'avère insensible à l'application d'un champ magnétique de 10 T. La partie finale de cette thèse est consacré à l'étude du diagramme de phase (H-T) sous pression dans YbRh2Si2 pour déterminer l'évolution de la température de l'ordre magnétique en fonctionne de H et P et mieux comprendre les effets liés à ce deux paramètres de contrôle. / In this thesis, three Yb-based heavy fermion compounds, YbCu2Si2, YbCo2Zn20 and YbRh2Si2, are studied under extreme conditions, i.e, high pressure, low temperatures and high magnetic fields. An important part of the work has been the set up of an in-situ tuning pressure device to measure diamond anvil cells at dilution fridge temperatures. This has enable most of the experimental results presented here. In YbCu2Si2 the nature of the pressure-induced magnetic order that arises for P> 8 GPa has been clarified to be ferromagnetic by ac-susceptibility and magnetization measurements under pressure. The interplay of magnetism and valence change has been investigated by measuring the valence of the title compound at high pressures and low temperatures using resonant inelastic x-ray scattering (RIXS). As expected, pressure favors the trivalent state but the Yb ion valence remains below 3 even at the highest pressure and at low temperatures very close to the onset of the magnetic order. We have also performed a detailed search for signatures of metamagnetism. The second part of my thesis focuses on YbCo2Zn20. We have extended the (P-T) phase diagram up to 14 GPa by ac-calorimetry and ac-susceptibility measurements. Our results shed some light on the nature of the magnetic order that arises for P>1 GPa which is antiferromangetic. The strong field effects observed in the physical properties in YbCo2Zn20 are probably related to the interaction between the magnetic field and the spin of the 4f electrons rather than to their charge as the valence of the Yb ion is insensitive to the application of a magnetic field of 10 T. The final part of this thesis is devoted to the detailed study of the (H-T) phase diagram under pressure in YbRh2Si2 to determine the evolution of the magnetic ordering temperatures as a function of H and P to better understand the interplay of the two control parameters.

Comprendre les propriétés des composés à électrons fortement corrélés nouvellement découverts est un important défi à la fois pour des raisons fondamentales et un impact industriel à long terme. Une activité expérimentale sur les métaux et supraconducteurs à électrons lourds a mis en évidence des effets qui se démarquent clairement de notre compréhension actuelle. Le but de cette thèse est de modéliser les effets de spin spéciaux qui ont été observés en réponse à un champ magnétique dans le supraconducteur CeCoIn(5). Elle est composée de deux parties. Dans un premier temps nous avons à faire à la distribution anormale du champ magnétique local dans le réseau de vortex révélé par les expériences de diffraction de neutrons à petits angles et rotation de spin muonique. Sur la base de a théorie de Ginzburg-Landau avec prise en compte de l'effet de spin, nous analysons l'inhomogénéité du champ local dans le réseau de vortex et calculons des expressions pour les facteurs de forme en diffraction neutronique et la largeur de raie statique en rotation de spin muonique. Nous montrons que les données expérimentales anormales sont le résultat de supercourants générés par le spin circulant autour du cœur du vortex et donnent une augmentation de l'inhomogénéité du champ sur une distance de l'ordre de la longueur de corrélation du supraconducteur à partir de l'axe du vortex. L'importance de l'effet est contrôlée par une seule quantité (le paramètre de Maki) qui permet la détermination de propriétés physiques du système à partir de données expérimentales. La seconde partie traite d'une transition d'onde de densité de spin presque commensurable dans un supraconducteur non-conventionnel. Elle est motivée par l'observation du confinement d'un ordre d'onde de densité de spin dans la phase supraconductrice de CeCoIn(5) dans un champ magnétique. Dans le cadre de la formulation spin-fermion nous proposons un mécanisme pour la transition de l'état fondamental qui consiste du ralentissement du mode collectif de fluctuation de densité de spin induit par le champ (exciton de spin) vers un ordre statique. Cela représente un scénario par lequel la transition vers l'ordre de spin est reliée intrinsèquement au supraconducteur. / Understanding the properties of newly discovered strongly correlated electron compounds is a considerable challenge for both fundamental matters and long-term industrial impact. Experimental activity on heavy electron metals and superconductors has lead to highlighting effects that depart from current knowledge. The thesis is aimed at modelling effects that have been observed in response to magnetic field in the heavy electron superconductor CeCoIn$_5$. This consists of two parts. In the first time we deal with the vortex lattice state anomalous local magnetic field space variations as highlighted by small angle neutron scattering and muon spin rotation experiment. On the basis of the Ginzburg-Landau theory with account of spin effect, we analyse the local field inhomogeneity in the vortex lattice and derive expressions for the neutron scattering form factors and muon spin rotation static linewidth. The anomalous experimental data are shown to be result of spin driven supercurrents which circulate around the vortex cores and lead to an increase with external field in the internal field inhomogeneity on a distance of the order of the superconducting coherence length from the vortex axis. The importance of the effect is controlled by a single quantity (the Maki parameter). The second part is on nearly commensurate spin density wave transition in a quasi two-dimensional superconductor. It is motivated by observation of the confinement of spin density wave ordering inside the superconducting state of CeCoIn$_5$ in magnetic field. In the frame of the spin-fermion formulation we propose a mechanism for the ground state transition consisting in the field-induced slowing down of a collective spin density fluctuation mode (spin-exciton) to static ordering. This represents a scenario by which the transition to spin ordering is intrinsically related to superconductivity

Submitted by GEOVANE MODENA PEREIRA null (geovanemodena@hotmail.com) on 2018-02-10T03:04:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Geovane - Criptografia de Qubits de Férmions de Majorana por meio de Estados Ligados no Contínuo.pdf: 7524654 bytes, checksum: 0bd9409e8fa9c0c2da9190e44f4cfa33 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br) on 2018-02-14T16:11:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_gm_me_rcla.pdf: 7420427 bytes, checksum: 0a0aec5beec2ecdd26883e0f4524844f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-14T16:11:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_gm_me_rcla.pdf: 7420427 bytes, checksum: 0a0aec5beec2ecdd26883e0f4524844f (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / Nós investigamos teoricamente uma cadeia topológica de Kitaev conectada a dois pontos quânticos (QDs) hibridizados a terminais metálicos. Neste sistema, observamos o surgimento de dois fenômenos marcantes: (i) uma decriptografia do Férmion de Majorana (MF), que é detectado por meio de medições de condutância devido ao estado de vazamento assimétrico do qubit de MFs nos QDs; (ii) criptografia desse qubit em ambos os QDs quando o vazamento é simétrico. Em tal regime, temos portanto a criptografia proposta, uma vez que o qubit de MFs separa-se nos QDs como estados ligados no contínuo (BICs), os quais não são detectáveis em experimentos de condutância. / We theoretically investigate a topological Kitaev chain connected to a double quantum-dot (QD) setup hybridized with metallic leads. In this system, we observe the emergence of two striking phenomena: i) a decrypted Majorana Fermion (MF) - qubit recorded over a single QD, which is detectable by means of conductance measurements due to the asymmetrical MF-leaked state into the QDs; ii) an encrypted qubit recorded in both QDs when the leakage is symmetrical. In such a regime, we have a cryptography-like manifestation, since the MF-qubit becomes bound states in the continuum, which is not detectable in conductance experiments.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 687609 bytes, checksum: ea5be67d908f758c02b556a96eb78d28 (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this dissertation we will approach the lepton and barion number simmetries as low energy manifestation of more fundamental theories at higher energies. By using effective operators we investigate the possibility of generating reasonable mass terms for leptons as well as suppressed proton lifetime in the Standard Model. We also look at the proton decay processes in a specific grand unified theory (the minimal SU(5)) and comment about the experimental bounds on proton lifetime from Superkamiokande. Finally, we consider a simple gauge extension of Standard Model, the minimal SUC(3) SUL(3) UN(1) model, pointing some drawbaces in this model concerning lepton masses and proton lifetime. We study how it is possible to diminish its scalar content and solve the lepton mass and proton decay issues. / Nesta dissertação abordaremos as simetrias de número bariônico e leptônico do modelo padrão como manifestações em baixas energias de teorias mais fundamentais. Por meio de operadores efetivos, estudaremos termos de massa para léptons e modos de decaimento para o próton. Também estudaremos a predição quanto ao tempo de decaimento do próton num modelo de grande unificação específico (modelo SU(5) mínimo), comparando com o limite experimental do Super-Kamiokande. Por último apontaremos alguns problemas numa extensão de gauge do modelo padrão (modelo SUC(3) SUL(3) UN(1) mínimo), diminuindo seu conteúdo de campos escalares, onde os operadores efetivos para massa dos léptons e decaimento do próton serão manipulados através da introdução de certas simetrias discretas.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4811188 bytes, checksum: e6a9d4d69f963d42f294d99b19a7c9fb (MD5) Previous issue date: 2014-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Dark Matter (DM) is a key piece for our understanding of the universe evolution. Its existence has been confirmed by gravitational effects on the known matter, and we do not know its constitution just yet. The assumption that DM is composed of particles demands an extension of the Standard Model of Elementary Particles (SM). There are many experiments searching for neutral, stable, weakly interacting particles so called WIMPs, but no conclusive positive signal has been observed so far. That being said, we propose a Majorana fermion to be our DM candidate in one of the simplest minimal extensions of the SM, which adds to the scalar sector a neutral scalar that mixes to the Higgs boson. Further, we study another model which supplements the former by adding a charged scalar, which mediates interactions between the DM particle and leptons. In both models, we compute the relic density, the scattering cross section off nucleon (Direct Detection), and its annihilation rate in Standard Model particles (Indirect Detection) using the numerical package micrOMEGAs. In conclusion, we interestingly find that such models have regions of the parameter space yielding the right abundance while compatible with direct and indirect detection limits. Lastly, we investigate the possibility having the Majoron risen in our extensions as dark radiation in the light of the recent CMB spectrum analyses. / A Matéria Escura (ME) é uma peça fundamental para nosso entendimento sobre a evolução do universo. Sua existência foi confirmada pelos efeitos gravitacionais que exerce sobre a matéria que conhecemos e até hoje não sabemos sua constituição. Assumir que ela seja constituída de partículas implica na necessidade de estender o Modelo Padrão das Partículas Elementares (MP). Há vários experimentos buscando partículas neutras, estáveis e pouco interagentes conhecidas como WIMPs, mas até agora nenhum sinal positivo é conclusivo. Em vista disso, propomos um férmion de Majorana como candidato à ME em uma das extensões mais simples do MP, adicionando ao setor escalar um escalar neutro singleto que se mistura com o bóson de Higgs. Em seguida, estudamos outro modelo que acrescenta ao anterior um escalar carregado singleto mediando interações entre as partículas de ME e os léptons. Nos dois modelos, computamos a abundância relíquia, a seção de choque de espalhamento com nucleons (detecção direta) e a taxa de aniquilação de ME em partículas do MP (detecção indireta) usando o pacote numérico micrOMEGAs. Em conclusão, mostramos que esses modelos têm uma interessante região de parâmetros que fornece a abundância relíquia correta estando de acordo com os limites das detecções direta e indireta. Finalmente, investigamos a possibilidade de o majoron que aparece em nossas extensões ser radiação escura, à luz de recentes análises do espectro da radiação CMB.