A proposta deste trabalho é estudar as distribuições de prótons e nêutrons e suas deformações na região da \"ilha de inversão\". Esta região, situada entre 10 Z 14 e 19 N 21, apresentar anomalias como núcleos fortemente deformados perto do número mágico N=20. Os parâmetros de deformação de carga e de matéria dos isótopos de 24Mg, 30Mg e 32Mg foram medidos, via espalhamento inelástico do feixe secundário de Mg, através de um experimento realizado no Laboratório GANIL, Caen, França. Um feixe primário de 36S, a 77 MeV/núcleon, produziu, via fragmentação do projétil sobre um alvo de 12C, feixes secundários de 24, 30,32Mg, com 37 MeV/núcleon. O feixe secundário foi analisado nos dipolos acromáticos do espectrômetro LISE. Os parâmetros de deformação são extraídos da seção de choque de excitação do projétil de Mg para o seu primeiro estado 2+. Para medir a distribuição de carga, um alvo de 208Pb foi utilizado. Como a interação nuclear e mais forte com o 12C, este alvo foi utilizado para determinar a deformação de massa. A obtenção dos parâmetros de deformação foi feita através da comparação da são de choque experimental com a seção de choque calculada através do formalismo de canais acoplados (programa ECIS) Na comparação, determinou-se a deformação nuclear e coulombiana do 24Mg, muito próxima dos valores adotados. Para o 30Mg, obtiveram-se parâmetros de deformação coulombiano e nuclear semelhantes e grandes, mostrando que este núcleo também e fortemente deformado. No caso do 32Mg, que tem atraído muito interesse devido a possível perda de magicidade, ob-teve-se que ele e mais deformado do que previsto pelos vários cálculos teóricos feitos ate estão, apresentando também deformações de carga e massa iguais. / The goal of this work is the study of the proton and neutron distributions and their deformations in the region of the island of inversion\". This region is situated between 10 Z 14 and 19 N 21and the neutron-rich nuclei of this \"island\" have an anomalus behaviour, being strongly deformed at the nentron magic number N=20. The charge and matter deformation parameters of 24Mg 30Mg e 32Mg were measured in an experiment realized at the GANIL Labo-ratory, Caen, Francel through the inelastic scattering the Mg secondary beams . The 36S pri-mary beam at 77 MeV/nucleon produced the 24,30,32Mg secondary at 37 MeV/nucleon through projectile fragmentation on a 12C production target. The secondary beam was analysed in the LISE spectrometer. The deformation parameters were extracted from the cross section of the Mg projectile to its 2+ first excited state. A 208Pb target was used to measure the Coulomb de-formation and a 12C target for the nuclear deformation. The deformation parameters were obtained from the comparision between the experimental excitation cross sedion and the calculated through a coupled channels code ECIS. The Coulomb and nuclear deformation pa-rameters of the 24Mg determined in this study are very close to the adopted values. The deformation parameters of 30Mg are large and nearly equal, showing tha.t this nucleus is also strongly deformed. For the 32Mg, which has lately attracted much attention, the deformation parameters are much larger than predicted by theoretical models and are also equal.

A proposta deste trabalho é estudar as distribuições de prótons e nêutrons e suas deformações na região da \"ilha de inversão\". Esta região, situada entre 10 Z 14 e 19 N 21, apresentar anomalias como núcleos fortemente deformados perto do número mágico N=20. Os parâmetros de deformação de carga e de matéria dos isótopos de 24Mg, 30Mg e 32Mg foram medidos, via espalhamento inelástico do feixe secundário de Mg, através de um experimento realizado no Laboratório GANIL, Caen, França. Um feixe primário de 36S, a 77 MeV/núcleon, produziu, via fragmentação do projétil sobre um alvo de 12C, feixes secundários de 24, 30,32Mg, com 37 MeV/núcleon. O feixe secundário foi analisado nos dipolos acromáticos do espectrômetro LISE. Os parâmetros de deformação são extraídos da seção de choque de excitação do projétil de Mg para o seu primeiro estado 2+. Para medir a distribuição de carga, um alvo de 208Pb foi utilizado. Como a interação nuclear e mais forte com o 12C, este alvo foi utilizado para determinar a deformação de massa. A obtenção dos parâmetros de deformação foi feita através da comparação da são de choque experimental com a seção de choque calculada através do formalismo de canais acoplados (programa ECIS) Na comparação, determinou-se a deformação nuclear e coulombiana do 24Mg, muito próxima dos valores adotados. Para o 30Mg, obtiveram-se parâmetros de deformação coulombiano e nuclear semelhantes e grandes, mostrando que este núcleo também e fortemente deformado. No caso do 32Mg, que tem atraído muito interesse devido a possível perda de magicidade, ob-teve-se que ele e mais deformado do que previsto pelos vários cálculos teóricos feitos ate estão, apresentando também deformações de carga e massa iguais. / The goal of this work is the study of the proton and neutron distributions and their deformations in the region of the island of inversion\". This region is situated between 10 Z 14 and 19 N 21and the neutron-rich nuclei of this \"island\" have an anomalus behaviour, being strongly deformed at the nentron magic number N=20. The charge and matter deformation parameters of 24Mg 30Mg e 32Mg were measured in an experiment realized at the GANIL Labo-ratory, Caen, Francel through the inelastic scattering the Mg secondary beams . The 36S pri-mary beam at 77 MeV/nucleon produced the 24,30,32Mg secondary at 37 MeV/nucleon through projectile fragmentation on a 12C production target. The secondary beam was analysed in the LISE spectrometer. The deformation parameters were extracted from the cross section of the Mg projectile to its 2+ first excited state. A 208Pb target was used to measure the Coulomb de-formation and a 12C target for the nuclear deformation. The deformation parameters were obtained from the comparision between the experimental excitation cross sedion and the calculated through a coupled channels code ECIS. The Coulomb and nuclear deformation pa-rameters of the 24Mg determined in this study are very close to the adopted values. The deformation parameters of 30Mg are large and nearly equal, showing tha.t this nucleus is also strongly deformed. For the 32Mg, which has lately attracted much attention, the deformation parameters are much larger than predicted by theoretical models and are also equal.

A reação 10B+120Sn foi medida no Laboratório Aberto de Física Nuclear (LAFN) do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, em energias próximas a barreira coulombiana (VB = 35 MeV). Distribuições angulares de espalhamento elástico e inelástico foram obtidas, e o canal de transferência de um nêutron do alvo para o projétil foi identificado. Além disso, foram feitas medidas utilizando a técnica de detecção em coincidências gamma-partícula no espectrômetro Saci-Perere (Sistema Ancilar de Cintiladores e Pequeno Espectrômetro de Radiação Eletromagnética com Rejeição de Espalhamento). Tais medidas possibilitaram a identificação do processo de fusão completa, a partir da detecção dos raios-gamma provenientes do núcleo composto 127Cs, formado pela absorção de toda carga do projétil pelo alvo, seguido da evaporação de nêutrons. Eventos relacionados ao processo de fusão incompleta, originados da quebra do projétil 10B, também foram identificados. Uma descrição teórica dos principais resultados experimentais foi realizada dentro do formalismo de canais acoplados, utilizando o potencial de São Paulo para descrever a parte real da interação nuclear entre os núcleos participantes da reação. / The 10B+120Sn reaction was measured at the \"Laboratório Aberto de Física Nuclear\" (LAFN, acronym in Portuguese) of the \"Instituto de Física da Universidade de São Paulo\", at energies around the Coulomb barrier (VB = 35 MeV). Angular distribuitions for the elastic and inelastic scattering were obtained, and the transfer channel of a neutron from the target to the projectile was also identified. Besides that, another set of measurements were carried out using the gamma-particle coincidence techinique with the ancillary system of scintillators and gamma-ray detectors Saci-Perere (acronym of \"Sistema Ancilar de Cintiladores e Pequeno Espectrômetro de Radiação Eletromagnética com Rejeição de Espalhamento\"). Such measurements have allowed the identification of the complete fusion process through the detection of gamma-rays coming from the compound nuclei 127Cs, formed by the absorption of the total projectile charge by the target, followed by the evaporation of neutrons. Events related to the incomplete fusion process, originated from the breakup of 10B, were also identified. A theoretical description of the main experimental results has been performed within the coupled channel formalism, using the São Paulo potential to represent the real part of the nuclear interaction between the two reacting nuclei.

Neste trabalho, estudamos a influência de canais de espalhamento inelástico no transporte eletrônico. Primeiramente, expomos o formalismo de Landauer usual para o cálculo da corrente elétrica em sistemas em que o espalhamento é puramente elástico. Como exemplo, calculamos a corrente para um potencial delta de Dirac a partir de suas probabilidades de transmissão. A amostra correspondente é aquela de uma camada muito fina com impurezas (não-magnéticas) contida em uma heterostrutura semicondutora. Mostramos que a distorção do potencial quântico devido à voltagem aplicada pode ser desprezada no cálculo da corrente elétrica, abaixo da energia de Fermi do emissor. Subsequentemente, acoplamos o potencial delta a um oscilador harmônico quântico para modelar a presença de fônons no sistema. Encontramos modos inelásticos de transmissão que se tornam acessíveis para energias cada vez maiores, múltiplas do quantum hω. Devido à conservação de probabilidade, a abertura de cada novo canal corresponde a bicos\" nas probabilidades de transmissão dos modos abaixo deste, em função da energia de incidência do elétron. No caso de uma delta atrativa, ressonâncias assimétricas com perfil de Fano são observadas. Adaptamos o formalismo de Landauer, incluindo canais inelásticos independentes. Seguindo um trabalho anterior de Emberly e Kirczenow (2000), mostramos que existe uma forma de se levar em conta possíveis coincidências nos estados de espalhamento finais aplicando o princípio de exclusão de Pauli. Isto leva as distribuições dos estados de espalhamento a estarem fora de equilíbrio, já que dependem umas das outras. Resolvendo o problema auto-consistentemente, somos capazes de obter a corrente elétrica a partir das probabilidades de transmissão do potencial quântico. Nossos resultados demonstram que as ressonâncias de Fano do potencial atrativo dão origem a uma diminuição da inclinação da corrente elétrica contra a voltagem aplicada, já que elétrons são presos\" ao potencial por um tempo infinito. Mostramos este efeito num regime de voltagens baixas em comparação com a energia de Fermi, para o qual desprezamos a distorção do potencial quântico devido à voltagem aplicada. Além disso, uma comparação com os resultados do formalismo de Landauer mostra que uma discrepância significativa é observada para o caso de o oscilador estar inicialmente excitado e fortemente acoplado ao elétron. / In this work, we study the influence of inelastic scattering channels in electronic transport. We first present the usual Landauer formalism, for calculating the electric current in systems where the scattering is purely elastic. As an example, we calculate the current for a Dirac delta potential from its transmission probabilities. The corresponding sample is that of a very thin layer with (non-magnetic) impurities within a semiconductor heterostructure. We show that the distortion of the quantum potential due to the applied voltage can be ignored in the calculation of an electric current below the Fermi energy of the emitter. Then we couple the delta potential to a quantum harmonic oscillator to model the presence of phonons in the system. We find inelastic transmission modes that become available for increasing energies, multiple of the quantum hω. Due to conservation of probability, the opening of each new channel corresponds to kinks\" in the transmission probabilities of lower modes as a function of the energy of the impinging electrons. In the case of an attractive delta potential, asymmetric resonances with a Fano-like profile are observed. We adapt the Landauer formalism by including the independent inelastic channels. Following a previous work by Emberly and Kirczenow (2000), we show that there is a way to take into account the possible coincidences in the final scattering states using Pauli\'s exclusion principle. This causes the distributions of the scattering states to be out of equilibrium, as they depend on each other. Solving the problem self-consistently, we are able to obtain the electric current from the transmission probabilities of the quantum potential. Our results demonstrate that the Fano resonances of the attractive potential gives rise to a decrease of the slope in the electric current versus the applied voltage, as the electrons are trapped\" in the potential for a finite amount of time. We have shown this effect in a low voltage regime with respect to the Fermi energy, for which we ignore the distortion of the quantum potential due to the applied voltage. Furthermore, a comparison with the results from the Landauer formalism shows that a significant discrepancy is seen for the oscillator initially in its excited mode and strongly coupled to the electron.

Cromodinâmica quântica, Espalhamento / Highly inelastic scattering proton electron in quantum chromodynamics

O estudo de características de isospin na excitação do estado 2 POT.+IND.1 foi implementado nos núcleos ANTPOT.70, 72, 74 Ge com a realização de medidas de espalhamento inelástico na região de interferência nuclear coulombiana (INC) com ANTPOT.6 Li de 28 MeV. A análise da INC, utilizando projéteis leves de interação isoescalar, na excitação de estados coletivos é uma ferramenta poderosa para evidenciar mudanças de estrutura em cadeias de núcleos, e fornecer resultados robustos para testes de modelos. A principal vantagem do método é a extração simultânea dos parâmetros de deformação de carga e massa das transições, minimizando as incertezas na razão entre as probabilidades reduzidas de transição elétrica e de massa, B(El) e B(ISl), indicadores importantes da coletividade dos estados nucleares. A análise foi realizada na aproximação de Born com ondas distorcidas e potencial óptico deformado (DWBA-DOMP), usando um conjunto de parâmetros de potencial óptico global. Os ajustes das previsões à distribuições angulares, empregando o método interativo de Gauss, exibiram excelente qualidade. Os parâmetros correlacionados extraídos na minimização do chi-quadrado, delta IND.n(comprimento de deformação nuclear) e C=delta IND.c/delta IND.n (razão entre os comprimentos de deformação de carga e nuclear), e suas incertezas, foram submetidos a testes estatísticos que os validaram. Dentre as grandezas determinadas a partir desses parâmetros, os valores de B(IS2), inéditos nos isótopos de Ge, mostraram uma mudança de estrutura não evidenciada pelos valores de B(E2). A probabilidade reduzida de transição isoescalar cresceu com o incremento do número de nêutrons, com um aumento abrupto no ANTPOT.74 Ge. Já a probabilidade reduzida de transição elétrica aumentou de maneira mais suave. Essa diferença de comportamento foi um reflexo da variação do parâmetro extraído C, que no ANTPOT.74 Ge indicou uma ) contribuição maior dos nêutrons frente aos prótons na excitação do primeiro estado quadrupolar. Os isótopos ANTPOT.70, 72 Ge, por outro lado, revelaram contribuições equivalentes e homogêneas para essas transições. Com a determinação precisa das contribuições de massa e de carga para a excitação do primeiro estado quadrupolar, novos subsídios estão disponíveis para futuros cálculos. / The analysis of the isospin character of the 2 POT.+ IND.1 excitation in the ANTPOT.70,72,74 Ge nuclei, with 28 MeV ANTPOT.6 Li, was applied to the inelastic scattering in the coulomb nuclear interference (CNI) region. The CNI measurements in the exitation of collective states with light isoscalar projectiles are powerful tools to evidence structure changes in nuclei chains, allowing tests of nuclear models. In this method the simultaneous extraction of the charge and mass deformation parameters, minimizes the uncertainties in the ratio of charge B(El) to mass B(ISl) trasition reduced probabilities, wich are important indicators of the nuclear collectivity. The present analysis was developed in the framework of the distorted wave Born approximation within a deformed optical potential approach (DWBA-DOMP), using a set of global optical model parameters. Excellent quality fits of the predictions to the experimental angular distributions, employing the Gauss iterative method, were obtained. The correlated parameters delta IND.N (nuclear deformation length) and C = delta IND.C/delta IND.N (ratio of charge to nuclear deformation lenghts), and their uncertainties extracted in the least squares method, were validated by statistical tests. The B(IS2) values for germanium isotopes, not previously reported, were determined in the analysis and revealed a structure change not evidenced by the B(E2) values. The isoscalar transition reduced probability raises when the neutron number increases, showing in the ANTPOT.74 Ge an abrupt enhancement. Nevertheless, the eletric transition reduced probability grows smoothly. This behavior was detected following the experimental extracted C parameters, indicating in the heavier isotope a predominance of neutrons in the first quadrupolar excitation. The ANTPOT.70,72 Ge isotopes, on the other hand, displayed equivalent and homogeneous contributions of protoons and neutrons. New information on mass and charge contributions for the 0 POT.+ IND.1 -> 2 POT.+ IND.1 transition, in the germanium isotopes, is now available for future theoretical interpretation.

O estudo de características de isospin na excitação do estado 2 POT.+IND.1 foi implementado nos núcleos ANTPOT.70, 72, 74 Ge com a realização de medidas de espalhamento inelástico na região de interferência nuclear coulombiana (INC) com ANTPOT.6 Li de 28 MeV. A análise da INC, utilizando projéteis leves de interação isoescalar, na excitação de estados coletivos é uma ferramenta poderosa para evidenciar mudanças de estrutura em cadeias de núcleos, e fornecer resultados robustos para testes de modelos. A principal vantagem do método é a extração simultânea dos parâmetros de deformação de carga e massa das transições, minimizando as incertezas na razão entre as probabilidades reduzidas de transição elétrica e de massa, B(El) e B(ISl), indicadores importantes da coletividade dos estados nucleares. A análise foi realizada na aproximação de Born com ondas distorcidas e potencial óptico deformado (DWBA-DOMP), usando um conjunto de parâmetros de potencial óptico global. Os ajustes das previsões à distribuições angulares, empregando o método interativo de Gauss, exibiram excelente qualidade. Os parâmetros correlacionados extraídos na minimização do chi-quadrado, delta IND.n(comprimento de deformação nuclear) e C=delta IND.c/delta IND.n (razão entre os comprimentos de deformação de carga e nuclear), e suas incertezas, foram submetidos a testes estatísticos que os validaram. Dentre as grandezas determinadas a partir desses parâmetros, os valores de B(IS2), inéditos nos isótopos de Ge, mostraram uma mudança de estrutura não evidenciada pelos valores de B(E2). A probabilidade reduzida de transição isoescalar cresceu com o incremento do número de nêutrons, com um aumento abrupto no ANTPOT.74 Ge. Já a probabilidade reduzida de transição elétrica aumentou de maneira mais suave. Essa diferença de comportamento foi um reflexo da variação do parâmetro extraído C, que no ANTPOT.74 Ge indicou uma ) contribuição maior dos nêutrons frente aos prótons na excitação do primeiro estado quadrupolar. Os isótopos ANTPOT.70, 72 Ge, por outro lado, revelaram contribuições equivalentes e homogêneas para essas transições. Com a determinação precisa das contribuições de massa e de carga para a excitação do primeiro estado quadrupolar, novos subsídios estão disponíveis para futuros cálculos. / The analysis of the isospin character of the 2 POT.+ IND.1 excitation in the ANTPOT.70,72,74 Ge nuclei, with 28 MeV ANTPOT.6 Li, was applied to the inelastic scattering in the coulomb nuclear interference (CNI) region. The CNI measurements in the exitation of collective states with light isoscalar projectiles are powerful tools to evidence structure changes in nuclei chains, allowing tests of nuclear models. In this method the simultaneous extraction of the charge and mass deformation parameters, minimizes the uncertainties in the ratio of charge B(El) to mass B(ISl) trasition reduced probabilities, wich are important indicators of the nuclear collectivity. The present analysis was developed in the framework of the distorted wave Born approximation within a deformed optical potential approach (DWBA-DOMP), using a set of global optical model parameters. Excellent quality fits of the predictions to the experimental angular distributions, employing the Gauss iterative method, were obtained. The correlated parameters delta IND.N (nuclear deformation length) and C = delta IND.C/delta IND.N (ratio of charge to nuclear deformation lenghts), and their uncertainties extracted in the least squares method, were validated by statistical tests. The B(IS2) values for germanium isotopes, not previously reported, were determined in the analysis and revealed a structure change not evidenced by the B(E2) values. The isoscalar transition reduced probability raises when the neutron number increases, showing in the ANTPOT.74 Ge an abrupt enhancement. Nevertheless, the eletric transition reduced probability grows smoothly. This behavior was detected following the experimental extracted C parameters, indicating in the heavier isotope a predominance of neutrons in the first quadrupolar excitation. The ANTPOT.70,72 Ge isotopes, on the other hand, displayed equivalent and homogeneous contributions of protoons and neutrons. New information on mass and charge contributions for the 0 POT.+ IND.1 -> 2 POT.+ IND.1 transition, in the germanium isotopes, is now available for future theoretical interpretation.

Submitted by Francisco Augusto Seixas Thomé (francisco.thome@fgv.br) on 2013-01-03T21:38:35Z No. of bitstreams: 1 Thomé.pdf: 1674130 bytes, checksum: b3ec4566d7dfee1d5ea069cfedaa082a (MD5) / Approved for entry into archive by Vitor Souza (vitor.souza@fgv.br) on 2013-01-15T13:09:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Thomé.pdf: 1674130 bytes, checksum: b3ec4566d7dfee1d5ea069cfedaa082a (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-04T18:21:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thomé.pdf: 1674130 bytes, checksum: b3ec4566d7dfee1d5ea069cfedaa082a (MD5) Previous issue date: 2012-05-31 / This study intends to verify how inelastic is the spending of money, with higher education in relation to the income. We found that families with higher income, spend more on that kind of education than those of lower. We observed also in Brazil, that as higher the incomes more is spent on high level education, but this correlation is inelastic, with an increase of 1,0% on the month income, carries 0,31% increase in monthly expenditure on tertiary education. In relation to the amount spent on education, the family income, we may observe that when the family income increases in certain geographic regions, a small part of it is reserved for high level education than in other regions, as we could verify. This suggests that families with high income levels, will not be affected when deciding to invest more in education to have a better quality of education compared to others. We may observe that among the brazilian regions, there are differences that often come from the number of residents and educational differences, usually in the same family. In families with higher income, we found often that part of this increase was forwarded to other activities, and this will not change so much its decision on investing in university education. It was verified that this occurs in the Southeast and South, because these locations revenue is above the national average and the number of residents per household is relatively lower. We also observed that in these regions the ratio of student is higher, confirming that they are the ones with better economic conditions and thus, they have better opportunity to invest in education. / O estudo em questão pretende verificar, o quão é inelástico o gasto com a educação de nível superior em relação à renda. Verificamos que os domicílios com maior renda há um gasto maior dos que os de menor renda. O que também foi verificado no Brasil é que, quanto maior a renda, maior é o gasto com educação de nível superior, porém esta correlação é inelástica, ou seja, com um aumento de 1,0% na renda mensal, acarreta 0,31% de aumento na despesa mensal com educação de nível superior. Quanto à proporção de gastos com educação na renda domiciliar, há evidências que com o aumento da renda em domicílios de certas Regiões Geográficas, há uma destinação de um percentual menor de sua renda para com os gastos em educação superior do que em outras regiões, conforme foi verificado. Isto leva a crer que em domicílios com um nível de renda maior, esta alteração de renda não influenciará tanto em sua decisão de investir mais em educação para ter um curso universitário de melhor qualidade de ensino. Pode-se observar que entre as regiões brasileiras, há diferenças que muitas vezes são oriundas da quantidade de moradores e diferenças educacionais, muitas vezes no próprio domicílio. Nos domicílios de maior renda, em um grande número de vezes, parte deste incremento de renda é alocada para outras atividades, pois isto não alterará em muito sua decisão relativa ao investimento no ensino superior. Foi verificado que isto ocorre nas Regiões Sudeste e Sul, pois nesses locais a renda é superior à média nacional e a quantidade de moradores por domicílio é relativamente menor. Observamos também que nestas regiões a relação de vagas por estudante é maior, corroborando que como são as regiões mais ricas, elas têm maior condição de investir na educação de nível superior.

Quantum spin liquids (QSLs) are strongly correlated systems displaying fascinating phenomena like long-range entanglement and fractionalized excitations. The research on these states has since its beginning followed trends generated by the synthesis of new compounds and the construction of new theoretical tools. In coherence with this history, a manifold of new results about QSLs were established during the past decade due to studies on the integrable Kitaev model on the honeycomb lattice. This j = 1/2 model displays bond-dependent and anisotropic exchanges that are essential to stabilize its QSL ground state with Majorana fermion excitations and emergent Z2 gauge field. Even more interestingly, this model is relevant to understand the magnetism of a certain class of 4/5d5 Mott insulators with specific lattice constraints, t2g orbital degeneracy and strong spin-orbit coupling (SOC). This mechanism defining these so-called Kitaev materials can be applied to similar compounds based on transition metal ions in different electronic configurations. In this thesis, I investigate minimal models for two types of 4/5d1 Mott insulators: the ones on the ordered double perovskite structure (ODP) and the ones isostructural to the Kitaev materials. Their effective models generically show bond-dependent and anisotropic interactions involving multipoles of an effective j = 3/2 angular momentum. Such degrees of freedom are conveniently written in terms of pseudospin s and pseudo-orbital τ operators resembling spin and orbital operators of Kugel-Khomskii models with twofold orbital degeneracy. Despite their anisotropy, the two realistic models display continuous global symmetries in the limit of vanishing Hund\'s coupling enhancing quantum fluctuations and possibly stabilizing a QSL phase. Parton mean-field theory was used to propose fermionic QSLs that will be called quantum spin-orbital liquids (QSOLs) due their dependence with s and τ. On ODPs, I studied a chiral QSOL with Majorana fermion excitations and a gapless spectrum characterized by nodal lines along the edges of the Brillouin zone. These nodal lines are topological defects of a non-Abelian Berry connection and the system exhibits dispersing surface states. Several experimental responses of the chiral QSOL within the mean-field approximation are compared with the experimental data available for the spin liquid candidate Ba2YMoO6. Moreover, based on a symmetry analysis, I discuss the operators involved in resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) amplitudes for 4/5d1 Mott insulators and show that the RIXS cross sections allow one to selectively probe pseudospin and pseudo-orbital degrees of freedom. For the chiral spin-orbital liquid in particular, these cross sections provide information about the spectrum for different flavors of Majorana fermions. The model for materials isostructural to the Kitaev materials has an emergent SU(4) symmetry that is made explicit by means of a Klein transformation on pseudospin degrees of freedom. The model is known to stabilize a QSOL on the honeycomb lattice and instigated the investigation of QSOLs on a generalization of this lattice to three dimensions. Parton mean-field theory was used once again to propose the liquid states, and a variational Monte Carlo (VMC) method was used to compute the energies of the projected wave functions. The numerical results show that the lowest-energy QSOL corresponds to a zero-flux state with a Fermi surface of four-color fermionic partons. Further VMC computations also revealed that this state is stable against formation of plaquette ordering (tetramerization). The energy of this QSOL is highly competitive even when Hund\'s coupling induced perturbations are included, as shown by comparison with simple ordered states. Extensions and perspectives for future work are discussed in the end of this thesis. / Líquidos de spin quânticos (QSLs) são sistemas fortemente correlacionados que apresentam fenômenos fascinantes como emaranhamento de longo alcance e excitações fracionárias. A pesquisa a respeito destes estados seguiu tendências geradas pela síntese de novos compostos e construção de novas técnicas teóricas desde seu princípio. Coerentemente com essa história, uma variedade de novos resultados a respeito de líquidos de spin foram estabelecidos na última década graças a estudos feitos sobre o modelo integrável de Kitaev na rede colmeia. Este modelo de spins j = 1/2 apresenta interações de troca anisotrópicas e direcionalmente dependentes que são essenciais para estabilizar um estado fundamental do tipo QSL com férmions de Majorana e campo de gauge Z2 emergente. Ainda mais interessante, este modelo é relevante para se entender o magnetismo de uma certa classe de isolantes de Mott baseados em metais de transição na configuração 4/5d5 em redes específicas, degenerescência orbital t2g e acoplamento spin-órbita forte (SOC). Esse mecanismo que define os chamados materiais do tipo Kitaev podem ser aplicados a compostos baseados em metais de transição em configurações eletrônicas diferentes. Nesta tese, eu investigo modelos mínimos para dois tipos de isolantes de Mott do tipo 4/5d1: os que se apresentam na estrutura perovskita dupla ordenada (ODP) e os isostruturais aos materiais do tipo Kitaev. Seus modelos efetivos genericamente apresentam interações multipolares anisotrópicas e direcionalmente dependentes de um momento angular efetivo j = 3/2. Estes graus de liberdade são convenientemente escritos em termos de operadores de pseudospin s e pseudo-orbital τ semelhantes a operadores de spin e orbital de modelos do tipo Kugel-Khomskii com orbitais duplamente degenerados. A despeito da anisotropia, esses dois modelos realísticos apresentam simetrias globais contínuas no limite de acoplamento de Hund nulo que incrementam flutuações quânticas e possivelmente estabilizam uma fase do tipo QSL. A teoria de campo médio com partons foi usada para propor QSLs fermiônicos que serão chamados de líquidos spin-orbitais quânticos (QSOLs) devido à dependência deles com s e τ. Em ODPs, eu estudei um líquido de spin quiral com excitações do tipo férmion de Majorana e um espectro sem gap caracterizado por linhas nodais ao longo das arestas da zona de Brillouin. Essas linhas nodais são defeitos topológicos de uma conexão de Berry não-abeliana e o sistema apresenta estados de superfície dispersivos. Várias respostas experimentais foram calculadas para o QSOL quiral dentro da aproximação de campo médio e comparadas com os dados experimentais disponíveis para o candidato a líquido de spin Ba2YMoO6. Além disso, baseado em uma análise de simetria, discuto os operadores envolvidos nas amplitudes de espalhamento de raios-x ressonante para isolantes de Mott na configuração 4/5d1 e mostro que seções de choque de RIXS permitem estudar seletivamente os graus de liberdade de pseudospins e pseudo-orbitais. Para o caso particular do líquido spin-orbital quiral, essas seções de choque nos fornecem informações sobre o espectro de diferentes sabores de férmions de Majorana. Esse modelo possui uma simetria SU(4) emergente que é tornada explícita através de uma transformações de Klein nos graus de liberdade de pseudospin. Sabe-se que este modelo estabiliza um QSOL na rede colmeia, o que instigou uma investigação de QSOLs na generalização desta rede em três dimensões. A teoria de campo médio com partons foi usada novamente para propor estes líquidos quânticos, e o método de Monte Carlo Variacional (VMC) foi usado para calcular as energias das funções de onda projetadas. Os resultados numéricos mostraram que o QSOL de menor energia corresponde a um estado de fluxo-zero com superfície de Fermi envolvendo partons fermiônicos de quatro cores. Cálculos adicionais com VMC também demonstraram que este estado é estável à formação de ordem de plaquetas (tetramerização). A energia deste QSOL é altamente competitiva mesmo quando perturbações induzidas pelo acoplamento de Hund são incluídas, o que é mostrado através da comparação com estados ordenados simples. Extensões e perspectivas para trabalhos futuros são discutidas no final desta tese.

Quantum spin liquids (QSLs) are strongly correlated systems displaying fascinating phenomena like long-range entanglement and fractionalized excitations. The research on these states has since its beginning followed trends generated by the synthesis of new compounds and the construction of new theoretical tools. In coherence with this history, a manifold of new results about QSLs were established during the past decade due to studies on the integrable Kitaev model on the honeycomb lattice. This j = 1/2 model displays bond-dependent and anisotropic exchanges that are essential to stabilize its QSL ground state with Majorana fermion excitations and emergent Z2 gauge field. Even more interestingly, this model is relevant to understand the magnetism of a certain class of 4/5d5 Mott insulators with specific lattice constraints, t2g orbital degeneracy and strong spin-orbit coupling (SOC). This mechanism defining these so-called Kitaev materials can be applied to similar compounds based on transition metal ions in different electronic configurations. In this thesis, I investigate minimal models for two types of 4/5d1 Mott insulators: the ones on the ordered double perovskite structure (ODP) and the ones isostructural to the Kitaev materials. Their effective models generically show bond-dependent and anisotropic interactions involving multipoles of an effective j = 3/2 angular momentum. Such degrees of freedom are conveniently written in terms of pseudospin s and pseudo-orbital τ operators resembling spin and orbital operators of Kugel-Khomskii models with twofold orbital degeneracy. Despite their anisotropy, the two realistic models display continuous global symmetries in the limit of vanishing Hund\'s coupling enhancing quantum fluctuations and possibly stabilizing a QSL phase. Parton mean-field theory was used to propose fermionic QSLs that will be called quantum spin-orbital liquids (QSOLs) due their dependence with s and τ. On ODPs, I studied a chiral QSOL with Majorana fermion excitations and a gapless spectrum characterized by nodal lines along the edges of the Brillouin zone. These nodal lines are topological defects of a non-Abelian Berry connection and the system exhibits dispersing surface states. Several experimental responses of the chiral QSOL within the mean-field approximation are compared with the experimental data available for the spin liquid candidate Ba2YMoO6. Moreover, based on a symmetry analysis, I discuss the operators involved in resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) amplitudes for 4/5d1 Mott insulators and show that the RIXS cross sections allow one to selectively probe pseudospin and pseudo-orbital degrees of freedom. For the chiral spin-orbital liquid in particular, these cross sections provide information about the spectrum for different flavors of Majorana fermions. The model for materials isostructural to the Kitaev materials has an emergent SU(4) symmetry that is made explicit by means of a Klein transformation on pseudospin degrees of freedom. The model is known to stabilize a QSOL on the honeycomb lattice and instigated the investigation of QSOLs on a generalization of this lattice to three dimensions. Parton mean-field theory was used once again to propose the liquid states, and a variational Monte Carlo (VMC) method was used to compute the energies of the projected wave functions. The numerical results show that the lowest-energy QSOL corresponds to a zero-flux state with a Fermi surface of four-color fermionic partons. Further VMC computations also revealed that this state is stable against formation of plaquette ordering (tetramerization). The energy of this QSOL is highly competitive even when Hund\'s coupling induced perturbations are included, as shown by comparison with simple ordered states. Extensions and perspectives for future work are discussed in the end of this thesis. / Líquidos de spin quânticos (QSLs) são sistemas fortemente correlacionados que apresentam fenômenos fascinantes como emaranhamento de longo alcance e excitações fracionárias. A pesquisa a respeito destes estados seguiu tendências geradas pela síntese de novos compostos e construção de novas técnicas teóricas desde seu princípio. Coerentemente com essa história, uma variedade de novos resultados a respeito de líquidos de spin foram estabelecidos na última década graças a estudos feitos sobre o modelo integrável de Kitaev na rede colmeia. Este modelo de spins j = 1/2 apresenta interações de troca anisotrópicas e direcionalmente dependentes que são essenciais para estabilizar um estado fundamental do tipo QSL com férmions de Majorana e campo de gauge Z2 emergente. Ainda mais interessante, este modelo é relevante para se entender o magnetismo de uma certa classe de isolantes de Mott baseados em metais de transição na configuração 4/5d5 em redes específicas, degenerescência orbital t2g e acoplamento spin-órbita forte (SOC). Esse mecanismo que define os chamados materiais do tipo Kitaev podem ser aplicados a compostos baseados em metais de transição em configurações eletrônicas diferentes. Nesta tese, eu investigo modelos mínimos para dois tipos de isolantes de Mott do tipo 4/5d1: os que se apresentam na estrutura perovskita dupla ordenada (ODP) e os isostruturais aos materiais do tipo Kitaev. Seus modelos efetivos genericamente apresentam interações multipolares anisotrópicas e direcionalmente dependentes de um momento angular efetivo j = 3/2. Estes graus de liberdade são convenientemente escritos em termos de operadores de pseudospin s e pseudo-orbital τ semelhantes a operadores de spin e orbital de modelos do tipo Kugel-Khomskii com orbitais duplamente degenerados. A despeito da anisotropia, esses dois modelos realísticos apresentam simetrias globais contínuas no limite de acoplamento de Hund nulo que incrementam flutuações quânticas e possivelmente estabilizam uma fase do tipo QSL. A teoria de campo médio com partons foi usada para propor QSLs fermiônicos que serão chamados de líquidos spin-orbitais quânticos (QSOLs) devido à dependência deles com s e τ. Em ODPs, eu estudei um líquido de spin quiral com excitações do tipo férmion de Majorana e um espectro sem gap caracterizado por linhas nodais ao longo das arestas da zona de Brillouin. Essas linhas nodais são defeitos topológicos de uma conexão de Berry não-abeliana e o sistema apresenta estados de superfície dispersivos. Várias respostas experimentais foram calculadas para o QSOL quiral dentro da aproximação de campo médio e comparadas com os dados experimentais disponíveis para o candidato a líquido de spin Ba2YMoO6. Além disso, baseado em uma análise de simetria, discuto os operadores envolvidos nas amplitudes de espalhamento de raios-x ressonante para isolantes de Mott na configuração 4/5d1 e mostro que seções de choque de RIXS permitem estudar seletivamente os graus de liberdade de pseudospins e pseudo-orbitais. Para o caso particular do líquido spin-orbital quiral, essas seções de choque nos fornecem informações sobre o espectro de diferentes sabores de férmions de Majorana. Esse modelo possui uma simetria SU(4) emergente que é tornada explícita através de uma transformações de Klein nos graus de liberdade de pseudospin. Sabe-se que este modelo estabiliza um QSOL na rede colmeia, o que instigou uma investigação de QSOLs na generalização desta rede em três dimensões. A teoria de campo médio com partons foi usada novamente para propor estes líquidos quânticos, e o método de Monte Carlo Variacional (VMC) foi usado para calcular as energias das funções de onda projetadas. Os resultados numéricos mostraram que o QSOL de menor energia corresponde a um estado de fluxo-zero com superfície de Fermi envolvendo partons fermiônicos de quatro cores. Cálculos adicionais com VMC também demonstraram que este estado é estável à formação de ordem de plaquetas (tetramerização). A energia deste QSOL é altamente competitiva mesmo quando perturbações induzidas pelo acoplamento de Hund são incluídas, o que é mostrado através da comparação com estados ordenados simples. Extensões e perspectivas para trabalhos futuros são discutidas no final desta tese.