O método da análise de flutuações destendenciadas (Detrended Fluctuation Analysis - DFA), proposto por Peng et al. (1994), é um exemplo de metodologia recente, sendo utilizada em um crescente número de aplicações, para identificar longa dependência em séries temporais. Como não existe uma regra específica para a escolha dos números de regressores no método de DFA, apresentamos aqui uma escolha ótima assintótica. Para um ruído Gaussiano fracionário, provamos que o estimador bHDFA tem distribuição Gaussiana exata e assintótica. O parâmetro mais importante para ser estimado em dados com caudas pesadas é a sua taxa de decaimento α que determina a probabilidade de ocorrência dos valores extremos da distribuição subjacente. Propomos, neste trabalho, um novo estimador para o parâmetro α, baseado na função característica empírica e no procedimento de encolhimento de wavelets. Estamos interessados em analisar a longa dependência em sequência de DNA utilizando a metodologia de mudança de regimes, proposta por Liu (2000). Nesta metodologia, se a duração dos regimes de uma série temporal tem uma distribuição de caudas pesadas com parâmetro α ∈ (1, 2), então a série temporal apresenta a característica de longa dependência. Além disso, aplicando-se qualquer transformação linear que preserva a propriedade de variância finita na série temporal, igualmente preservará a propriedade de longa dependência. Por fim, estudamos as distribuições de distâncias das regiões codantes e não codantes em sequências de DNA. Concluímos que todas as técnicas apresentadas neste trabalho, para analisar longa dependência em série temporais, envolvendo conceitos de análise de flutuações destendenciadas, distribuições com caudas pesadas e encolhimento de wavelets, mostram a existência de longa dependência em todas sequências de DNA aqui estudadas. / The method of detrended fluctuation analysis (DFA), proposed by Peng et al. (1994), is useful in revealing the extent of long-range dependence in time series. Since there is not a specific rule for the choice of the numbers of regressors in DFA method, we present here an asymptotic optimal choice. For a fractional Gaussian noise, we prove the exact and the asymptotic Gaussian distributions for the bHDFA estimator. The most important parameter to estimate in a heavy-tailed data is the tail rate of decay α which determines the probability of occurrence of extreme values of the underlying distribution. Here we propose a novel estimator for α based on the empirical characteristic function and on the principal of wavelet shrinkage. Here we are interested in analyzing the long-range dependence in several DNA sequences, under the heavy-tail regime switching mechanism, proposed by Liu (2000). In this mechanism, if the duration of the regimes of a given time series has a heavy tail distribution with index parameter α ∈ (1, 2), then there is long-range dependence in this time series, and any functional transformation of the original time series preserving the property of finite variance, also preserves the property of long-range dependence. We also study the length distribution of coding and noncoding regions in DNA sequences. We conclude that all techniques presented in this paper to analyze longrange dependence in time series, involving concepts of detrended fluctuation analysis, heavy tail distributions and wavelet shrinkage, show the existence of long-range dependence in all DNA sequences studied here.

A teoria quântica aplicada a sistemas microscópicos prevê comportamento oscilatório para objetos macroscópicos. Também, o caráter determinístico da física microscópica contradiz a irreversibilidade da termodinâmica. Aqui, estudamos os efeitos que flutuações de métrica e de energia tem sobre a produção de entropia, focando nas propriedades estatísticas de um gás tridimensional. Derivamos uma expressão geral para o operador densidade de probabilidade, sem assumir uma expressão específica para a correlação espacial das flutuações, que leva a resultados para uma vasta variedade de cenários. Nós prevemos que os tempos de decoerência e de termalização para N partículas não-interagentes cai com N2, dominando os efeitos de fontes externas de termalização, de modo a facilitar sua medida e a verificação da existência as flutuações. / Quantum theory applied to macroscopic systems predicts oscillatory behavior for macroscopic systems. Also, the deterministic character of microscopic physics contradicts the irreversibility of thermodynamics. Here we study the effects of energy and metric fluctuations on entropy production focusing on the statistical properties of a three-dimensional gas. We derive a general expression for the probability density operator without assuming any specific expression for the spatial correlation of the fluctuations, which yields results for a wide variety of scenarios. We predict the decoherence and thermalization times for N non-interacting particles scale with N2, dominating the effects from external thermalization sources, thus facilitating its measurement and the verification of the existence of fluctuations.

A Transparência Eletromagneticamente Induzida tem sido muito usada atualmente para implementação de memórias quânticas. Neste trabalho, estudamos este fenômeno, experimental e teoricamente, utilizando um sistema de dois níveis com degenerescências como modelo para o átomo. Tratamos o campo eletromagnético como quantizado e propomos um modelo linearizado para as flutuações que leva em consideração as forças quânticas de Langevin. Devido ao excesso de ruído de fase presente em nosso laser, a implementeção numérica do modelo levou em consideração apenas a autocorrelação de fase como fonte para o sinal de ruído observado. Este modelo mostrou um bom acordo qualitativo com os dados experimentais observados. Fizemos medidas de ruído de soma e subtração com o esquema de deteção balanceada, calculamos os coeficientes de correlação normalizado e mostramos que há regiões de correlação e anticorrelação que variam com a intensidade do feixe. Observamos também uma inversão de picos no sinal de soma não prevista pelo modelo à medida que diminuimos a intensidade. Esta inversão pode ser causada por contribuições das flutuações de amplitude do laser a baixas intensidades. / Electromagnetically Induced Transparency has attracted much attention recently as a source to implement quantum memories. In this work, we studied this phenomenon, both theoretically and experimentally, using a degenerate two-level system modeling the atoms. We quantize the electromagnetic field and propose a linearized model for fluctuations that takes into account the quantum Langevin forces. Because of the excess noise in the phase of our laser, the numerical implementation of the theoretical model takes into account only the phase autocorrelation term as a source for the observed noise. This model showed a good qualitative agreement with the experimental data. We made sum and subtraction noise measurements using the balanced detection scheme, we calculated the normalized correlation coefficient and we showed that there are regions of correlation and anticorrelation that change with laser intensity. We also observed a peak inversion of the sum signal as laser intensity becames smaller that was not predicted by the model with only phase noise. The cause for this inversion can be the contribution of laser amplitude noise at small intensities.

A teoria quântica aplicada a sistemas microscópicos prevê comportamento oscilatório para objetos macroscópicos. Também, o caráter determinístico da física microscópica contradiz a irreversibilidade da termodinâmica. Aqui, estudamos os efeitos que flutuações de métrica e de energia tem sobre a produção de entropia, focando nas propriedades estatísticas de um gás tridimensional. Derivamos uma expressão geral para o operador densidade de probabilidade, sem assumir uma expressão específica para a correlação espacial das flutuações, que leva a resultados para uma vasta variedade de cenários. Nós prevemos que os tempos de decoerência e de termalização para N partículas não-interagentes cai com N2, dominando os efeitos de fontes externas de termalização, de modo a facilitar sua medida e a verificação da existência as flutuações. / Quantum theory applied to macroscopic systems predicts oscillatory behavior for macroscopic systems. Also, the deterministic character of microscopic physics contradicts the irreversibility of thermodynamics. Here we study the effects of energy and metric fluctuations on entropy production focusing on the statistical properties of a three-dimensional gas. We derive a general expression for the probability density operator without assuming any specific expression for the spatial correlation of the fluctuations, which yields results for a wide variety of scenarios. We predict the decoherence and thermalization times for N non-interacting particles scale with N2, dominating the effects from external thermalization sources, thus facilitating its measurement and the verification of the existence of fluctuations.

O método da análise de flutuações destendenciadas (Detrended Fluctuation Analysis - DFA), proposto por Peng et al. (1994), é um exemplo de metodologia recente, sendo utilizada em um crescente número de aplicações, para identificar longa dependência em séries temporais. Como não existe uma regra específica para a escolha dos números de regressores no método de DFA, apresentamos aqui uma escolha ótima assintótica. Para um ruído Gaussiano fracionário, provamos que o estimador bHDFA tem distribuição Gaussiana exata e assintótica. O parâmetro mais importante para ser estimado em dados com caudas pesadas é a sua taxa de decaimento α que determina a probabilidade de ocorrência dos valores extremos da distribuição subjacente. Propomos, neste trabalho, um novo estimador para o parâmetro α, baseado na função característica empírica e no procedimento de encolhimento de wavelets. Estamos interessados em analisar a longa dependência em sequência de DNA utilizando a metodologia de mudança de regimes, proposta por Liu (2000). Nesta metodologia, se a duração dos regimes de uma série temporal tem uma distribuição de caudas pesadas com parâmetro α ∈ (1, 2), então a série temporal apresenta a característica de longa dependência. Além disso, aplicando-se qualquer transformação linear que preserva a propriedade de variância finita na série temporal, igualmente preservará a propriedade de longa dependência. Por fim, estudamos as distribuições de distâncias das regiões codantes e não codantes em sequências de DNA. Concluímos que todas as técnicas apresentadas neste trabalho, para analisar longa dependência em série temporais, envolvendo conceitos de análise de flutuações destendenciadas, distribuições com caudas pesadas e encolhimento de wavelets, mostram a existência de longa dependência em todas sequências de DNA aqui estudadas. / The method of detrended fluctuation analysis (DFA), proposed by Peng et al. (1994), is useful in revealing the extent of long-range dependence in time series. Since there is not a specific rule for the choice of the numbers of regressors in DFA method, we present here an asymptotic optimal choice. For a fractional Gaussian noise, we prove the exact and the asymptotic Gaussian distributions for the bHDFA estimator. The most important parameter to estimate in a heavy-tailed data is the tail rate of decay α which determines the probability of occurrence of extreme values of the underlying distribution. Here we propose a novel estimator for α based on the empirical characteristic function and on the principal of wavelet shrinkage. Here we are interested in analyzing the long-range dependence in several DNA sequences, under the heavy-tail regime switching mechanism, proposed by Liu (2000). In this mechanism, if the duration of the regimes of a given time series has a heavy tail distribution with index parameter α ∈ (1, 2), then there is long-range dependence in this time series, and any functional transformation of the original time series preserving the property of finite variance, also preserves the property of long-range dependence. We also study the length distribution of coding and noncoding regions in DNA sequences. We conclude that all techniques presented in this paper to analyze longrange dependence in time series, involving concepts of detrended fluctuation analysis, heavy tail distributions and wavelet shrinkage, show the existence of long-range dependence in all DNA sequences studied here.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-09-19T15:52:09Z No. of bitstreams: 1 ANTÔNIO CARLOS DE ABREU MOL M.pdf: 3169272 bytes, checksum: 207fddec998bd369cc10bf8f8a6db03c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-19T15:52:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTÔNIO CARLOS DE ABREU MOL M.pdf: 3169272 bytes, checksum: 207fddec998bd369cc10bf8f8a6db03c (MD5) Previous issue date: 1996-01 / A implementação de sistemas computadorizados de auxílio à operação de usinas nucleares teve início após o acidente nuclear da usina americana de Three Mile Island . Naquela oportunidade foi introduzido o conceito de “Safety Parameter Display Sistem” (SPDS), mais especificamente o do seu módulo de Funções Críticas de Segurança. A definição original destes sistemas não era clara e objetiva o suficiente para uma implementação adequada de tais sistemas nas salas de controle das usinas nucleares. Como consequência surgiram surgiram diferentes versões de SDPS que, em sua grande maioria, apresentam sérias deficiências, tornando-os incompatíveis com o objetivo precípuo de aumento de segurança na operação de usinas nucleares. O presente trabalho teve como meta inicial a revisão crítica do conceito de “SAfety Parameter Display Sistem” (SDPS) com base na regulamentação e experiência operacional existentes. E teve como desdobramentos dessa meta inicial a proposta de solução para as flutuações das taxas de partidas usadas na monitoração das funções críticas de segurança, e o estudo de viabilidade da automatização dos procedimentos de recuperação das referidas funções críticas. Em particular, a solução para as flutuações das taxas de partida tornou-se relevante em face a constatação de que todos os SDPS que monitoravam as árvores de estado das funções críticas de segurança apresentavam este problema, devido a composição intrínseca dos canais de detecção dos fluxos de nêutrons em reatores nucleares. Neste trabalho, também é apresentado um resumo das principais inspeções realizadas em SDPS , em operação em várias usinas nucleares americanas.

Apresentamos uma teoria para obtenção de seções de choque de espalhamento inelástico de luz via mecanismos de flutuações de densidade de carga e spin em um gás de elétrons não-uniforme formado por um sistema multi-camadas de GaAs periodicamente &#948-dopadas com concentração eletrônica relativamente alta. Os cálculos, onde estão inclusos efeitos da interação coulombiana entre os portadores, efeitos de correlação e troca dinâmicos e o acoplamento com fônons LO, foram efetuados em condições de extrema ressonância com o gap de split-off do GaAs. Em tais condições, a estrutura detalhada dos níveis de energia dos buracos de spin-split torna-se extremamente importante e é fundamental para o surgimento do espectro de partícula independente apresentado nos espectros polarizados. Este comportamento é revelado através da seção de choque de espalhamento que consiste da parte imaginária de uma função resposta constituída de um termo de caráter de partícula independente e outro de caráter coletivo. De forma a levar em conta o amortecimento das flutuações de densidade, propõe-se uma função espectral baseada na conservação da corrente local. Comparação com formas de linha experimentais disponíveis para o caso de espectros despolarizados mostram excelente concordância. No caso dos espectros polarizados a concordância se deu em nível semi-quantitativo, já que excitações de caráter coletivo obtidas experimentalmente apresentaram intensidade menor do que aquelas fornecidas pela teoria. Tal discrepância é atribuída a efeitos de desordem introduzidas no processo de dopagem e que implicam na quebra das regras de conservação de momentum. / We present a theory for the inelastic light scattering cross-section for the mechanisms of charge and spin-density fluctuations in the relatively high concentration of the non-uniform electron gas of a multi-layered &#948-doped GaAs system. The calculations are done in conditions of extreme resonance with the spin-split edge of GaAs and include the effects of Coulomb interactions between the carriers, dynamical exchange-correlations and coupling with LO phonons. In such conditions, the detailed energy level structure of the spin-split holes becomes extremely important and is responsible by the single-particle behavior presented in the polarized spectrum. This behavior revealed by the scattering cross-section derived from the imaginary part of a response function, consists of a term showing single particle character and another displaying collective character. To include the damping of the density fluctuations, a spectral function is proposed based on the foreknowledge that the local current must be conserved. Comparison with the available experimental line-shapes for the depolarized spectra show excellent agreement. In the case of polarized spectra the agreement was given in semi-quantitative terms as experimental collective excitations present less intensity than those calculated by the theory. Such difference is attributed to disorder effects produced during the doping process which results in break down of momentum conservation rules.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work analyzes the fermionic Ising spin glass model in a transverse magnetic field. The problem is written in the Grand Canonical ensemble with the spin operators represented by bilinear combinations of fermionic fields. The transverse field is a spin "flip" mechanism and inserts quantum fluctuations, which can lead the transition temperature Tj to quantum critical point (QCP). In this case, the phase transition from spin glass to paramagnetic phases occurs in T = o. On the other hand, charge fluctuations controlled by chemical potentiall-L show the existence of a tricritical point. The replica method with replica symmetry and static approximation are used to solve this problem. However, the replica symmetry solution shows some problems, like negative entropy in low temperatures. Thus, the stability conditions are derived to test the generated solution of this IDodel. The main purpose of this work is to study the competition between spin glass and paramagnetic phases with both quantum and charge fluctuations. After the stability conditions are derived, a detailed sight into the generated solution is shown under the form of diagrams phase. The stability conditions, however, show another applications in the present problem, once they can be used, for instance, in the tricritical point derivation. / o presente trabalho analisa o modelo vidro de spin Ising com um campo transverso, descrito no ensemble grande canônico, em uma formulação fermiônica, em que os operadores de spin são escritos como uma combinação bilinear de operadores de criação e destruição. Neste modelo, o campo transverso r é um mecanismo de "fiipagem" dos spins, que insere fiutuações de natureza quântica, que podem conduzir a temperatura de transição Tf ao ponto crítico quântico (PCQ). Neste caso, a transição de fase vidro de spin-paramagnética ocorre em T = O. Por outro lado, fiutuações de carga controladas pelo potencial químico mostram a existência de um ponto tricrítico. O método das réplicas com simetria de réplicas e a aproximação estática são usados para resolver este problema. Contudo, a solução com simetria de réplicas apresenta certos problemas na fase vidro de spin como, por exemplo, entropia negativa em baixas temperaturas. Desta forma, as condições de estabilidade são derivadas para testar a solução gerada pelo modelo. O objetivo geral é observar os efeitos combinados das fiutuações quânticas e de carga na competição entre as fase paramagnética e vidro de spin. A partir das condições de estabilidade, as soluções geradas pela simetria de réplicas são vistas detalhadamente na forma de diagramas de fase. As condições de estabilidade, todavia, mostram outras aplicações no presente problema, uma vez que podem, inclusive, ser utilizadas na derivação do ponto tricrítico.

Apresentamos uma teoria para obtenção de seções de choque de espalhamento inelástico de luz via mecanismos de flutuações de densidade de carga e spin em um gás de elétrons não-uniforme formado por um sistema multi-camadas de GaAs periodicamente &#948-dopadas com concentração eletrônica relativamente alta. Os cálculos, onde estão inclusos efeitos da interação coulombiana entre os portadores, efeitos de correlação e troca dinâmicos e o acoplamento com fônons LO, foram efetuados em condições de extrema ressonância com o gap de split-off do GaAs. Em tais condições, a estrutura detalhada dos níveis de energia dos buracos de spin-split torna-se extremamente importante e é fundamental para o surgimento do espectro de partícula independente apresentado nos espectros polarizados. Este comportamento é revelado através da seção de choque de espalhamento que consiste da parte imaginária de uma função resposta constituída de um termo de caráter de partícula independente e outro de caráter coletivo. De forma a levar em conta o amortecimento das flutuações de densidade, propõe-se uma função espectral baseada na conservação da corrente local. Comparação com formas de linha experimentais disponíveis para o caso de espectros despolarizados mostram excelente concordância. No caso dos espectros polarizados a concordância se deu em nível semi-quantitativo, já que excitações de caráter coletivo obtidas experimentalmente apresentaram intensidade menor do que aquelas fornecidas pela teoria. Tal discrepância é atribuída a efeitos de desordem introduzidas no processo de dopagem e que implicam na quebra das regras de conservação de momentum. / We present a theory for the inelastic light scattering cross-section for the mechanisms of charge and spin-density fluctuations in the relatively high concentration of the non-uniform electron gas of a multi-layered &#948-doped GaAs system. The calculations are done in conditions of extreme resonance with the spin-split edge of GaAs and include the effects of Coulomb interactions between the carriers, dynamical exchange-correlations and coupling with LO phonons. In such conditions, the detailed energy level structure of the spin-split holes becomes extremely important and is responsible by the single-particle behavior presented in the polarized spectrum. This behavior revealed by the scattering cross-section derived from the imaginary part of a response function, consists of a term showing single particle character and another displaying collective character. To include the damping of the density fluctuations, a spectral function is proposed based on the foreknowledge that the local current must be conserved. Comparison with the available experimental line-shapes for the depolarized spectra show excellent agreement. In the case of polarized spectra the agreement was given in semi-quantitative terms as experimental collective excitations present less intensity than those calculated by the theory. Such difference is attributed to disorder effects produced during the doping process which results in break down of momentum conservation rules.

Neste trabalho investigamos pela primeira vez flutuações dependentes de spin em correntes eletrônicas polarizadas através de estruturas magnéticas. Nosso sistema físico consiste de uma heteroestrutura com tunelamento ressonante formada por um poço ou \"ponto\" quântico contendo Mn, confinado entre duas barreiras de potencial. Usamos um modelo semiclássico baseado em equações de taxa para calcular as ocupações dos estados ressonantes up e down. Estas equações são derivadas de uma equação mestra que descreve a probabilidade de ocupação dos estados de spin em um dado tempo. Funções correlação corrente-corrente são expressas em termos das funções correlação hop-hop (associadas à transições entre os níveis ressonantes up e down) e o shot noise dependente de spin é determinado em termos da matriz variância do sistema, também derivada da equação mestra. Quando consideramos um feixe polarizado e tempos distintos (&#964 &#8593 &#8595 &#8800 &#964 &#8595 &#8593), podemos obter ambas \"correlações positivas\" (&#8249 &#916 &#8593 &#916 &#8595 &#8250 &#8805 0) e/ou \"negativas\" (&#8249 &#916 &#8593 &#916 &#8595 &#8250 &#8804 0) no nosso modelo. A generalização e reinterpretação do modelo de ilhas nos possibilitou (i) investigar flutuações dependentes de spin em correntes polarizadas; (ii) observar aumento e atenuação do shot noise; (iii) verificar que processos de \"spin-flip\" com (&#964 &#8593 &#8595 &#8800 &#964 &#8595 &#8593) são relevantes na atenuação do shot noise e (iv) verificar que o ruído contém informações sobre o processo de \"spin-flip\" / In this work we investigate for the first time spin-dependent fluctuations in spin-polarized electronic currents through magnetic structures. Our physical model consists of a resonant-tunneling heterostructure formed by a Mn-based quantum well or \"point\", confined between a double-barrier potential. We used a semiclassical model based on rate equations to calculate the occupations of the spin-up and spindown resonant states. These equations are derived from a master equation describing the probability of occupation of the spin states at a given time. Current-current correlation functions are expressed in terms of hop-hop correlation functions (for hops between islands representing the up and down states) and the spin-dependent shoi noise is determined in terms of the variance matrix of the system; also derived from the master equation. When we consider a polarized beam and distinctive times (&#964 &#8593 &#8595 &#8800 &#964 &#8595 &#8593), we can obtain both \"positive correlations\" (&#8249 &#916 &#8593 &#916 &#8595 &#8250 &#8805 0) and \"negative correlations\" (&#8249 &#916 &#8593 &#916 &#8595 &#8250 &#8804 0) in our model. The generalization and reinterpretation of the island model allowed us (i) to investigate spin-dependent fluctuations in spinpolarized electronic currents; (ii) to observe enhancement and suppression of shot noise; (iii) to verify that spin-flip processes with (&#964 &#8593 &#8595 &#8800 &#964 &#8595 &#8593) are relevant to shotnoise suppression and (iv) to verify that noise contains information about spin-flip processes