Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissVVF.pdf: 1319108 bytes, checksum: 12713663115477f3e46216f4931e1917 (MD5) Previous issue date: 2005-03-10 / In this work we consider a trapped Bose-Einstein Condensate interacting simultaneously with a high quality cavity quantized field and a classical undepleted laser field. Collisions between atoms are taken into account by a delta type contact potential. A linearized model is obtained which take into account simultaneous amplification of atomic and optical fields. We analyse the effects of atomic collisions on the system stability and statistical properties. Also is done a study of the degree of entanglement between atomic and optical fields. / Neste trabalho nós consideramos um Condensado de Bose-Einstein em uma armadilha interagindo simultaneamente com o campo quantizado de uma cavidade de alto fator de qualidade e com o campo de um laser tratado classicamente e suposto de intensidade fixa. Colisões entre átomos são incluídas por meio de um potencial de contato tipo delta. É obtido um modelo linearizado que inclui amplificação simultânea dos campos óptico e atômico. Nós analisamos os efeitos das colisões atômicas sobre a estabilidade e as propriedades estatísticas do sistema. Também é realizado um estudo do grau de emaranhamento entre os campos óptico e atômico.

O uso de sistemas quâticos como parte de sistemas de comunicação tem sido fonte de interessantes problemas muitos ainda sem solução. No presente trabalho, apresentamos os conceitos básicos em teoria da informação e mecânica quântica necessários ao entendimento do problema do cálculo da informação acessível, cuja solução maximiza a informação mútua de Shannon para um canal definido por um ensemble de estados quâticos dados a priori. Propomos o uso do método de otimização global Branch and Bound aliado à aritmética intervalar para a estimação de limites mais precisos que os teóricos disponíveis para a informação acessível. Experimentos numéricos e resultados relacionados são apresentados. / The use of quantum systems as part of the communication systems has been source of interesting problems many without solution. In the present work, we show the basic concepts of information theory and quantum mechanics necessary to understand the accessible information problem, whose solution maximizes the Shannon mutual information for a channel defined by an ensemble of quantum states given a priori. In order to estimate more precise bounds for accessible information, we propose the use of Branch and Bound method with interval arithmetic. Numerical experiments and related results are exhibited.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-04Bitstream added on 2014-06-13T19:26:13Z : No. of bitstreams: 1 silva_rmc_me_ift.pdf: 461180 bytes, checksum: 92f4f89859c7a0a67572084d80b54ceb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste estudo iremos aplicar supersimetria em teorias como mecânica quântica, teoria de cordas e teoria de campos em D = 3. Apesar de todas essas teorias terem aplicações em campos completamente diferentes iremos encontrar semelhanças entre elas através da algebra supersimétrica. Discutiremos tamb em vários resultados que supersimetrização traz para cada uma dessas teorias / In this study we'll use supersymmetry in diferent theories like quantum mechanics, string theory and eld theory in D = 3. Although all these theories have aplication in diferent areas of physics, we'll nd similarities among them. To nish we'll discuss some results that supersymmetry bring to each of these theories

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-11T11:52:52Z No. of bitstreams: 1 DissDHGL.pdf: 2463091 bytes, checksum: 8e959cfba32ae62b949f2465a30698d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-19T17:29:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDHGL.pdf: 2463091 bytes, checksum: 8e959cfba32ae62b949f2465a30698d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-19T17:29:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDHGL.pdf: 2463091 bytes, checksum: 8e959cfba32ae62b949f2465a30698d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-19T17:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDHGL.pdf: 2463091 bytes, checksum: 8e959cfba32ae62b949f2465a30698d6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / This monograph shows two perturbative methods to determine the time evolution of quantum systems described by time-depependent Hamiltonians. One method is the standard time-dependent perturbation theory usually found in text books of quantum mechanics. The other method is the adiabatic perturbation theory, whose perturbative corrections are obtained from the quantum adiabatic approximation. To compare the efficiency of those methods we apply them to two time-dependent problems. One is the Landau- Zener problem, whose time dependency is linear on time. We also show three analytical solutions to this problem. The other problem is a Hamiltonian which has a cyclic perturbation, whose numerical solution is employed to compare the efficacy of both perturbative methods. The comparison between the two perturbation theories is based on the graphics of transition probability and of the fidelity, where all quantities are computed using the perturbative methods and the exact solutions to the problems. We conclude that the adiabatic perturbation theory improves the adiabatic approximation, is better than the standard theory when we deal with the limited Hamiltonian, and is relatively better than the standard theory for the Landau-Zener model. / Esta dissertação apresenta dois métodos perturbativos para determinar a evolução temporal de sistemas quânticos cujas Hamiltonianas dependam explicitamente do tempo. Um destes métodos é a teoria de perturbação dependente do tempo usualmente encontrada nos livros textos de mecânica quântica. O outro método chama-se teoria de perturbação adiabática, cujas correções perturbativas são obtidas a partir da aproximação adiabática. A fim de comparar a eficiência desses métodos, vamos aplicá-los na solução de dois problemas dependentes do tempo. Um deles será o problema de Landau-Zener com dependência linear no tempo, onde apresentamos três possíveis soluções analíticas entre tantas outras desenvolvidas na literatura. O outro problema será uma Hamiltoniana que varia ciclicamente no tempo, cuja solução numérica será usada para comparar com as teorias perturbativas. Nossa comparação consistiu em analisar os gráficos da probabilidade de transição e da fidelidade, nos quais foram plotados as equações da teoria padrão juntamente com a teoria adiabática e as soluções numéricas/analíticas. Concluímos que a teoria de perturbação adiabática melhora significativamente a aproximação adiabática e é superior a teoria da perturbação temporal no caso da Hamiltoniana limitada e relativamente melhor também no modelo de Landau-Zener.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-11Bitstream added on 2014-06-13T19:11:40Z : No. of bitstreams: 1 suartjunior_jb_me_bauru.pdf: 2869524 bytes, checksum: 77696936c78cb5e2681c106b11714d2a (MD5) / Os tópicos em Mecânica Quântica, ou Física/Química moderna apresentam complexa estrutura conceitual e filosófica. Há que se coordenar imagens contraditórias alpem de se admitir um caráter não determinístico, uma natureza enérgica descontínuo, elementos de probablidade além de postulados. O cenário educacional dos documentos oficiais tais tópicos reflete uma dicotonomia encontrada nas epistemologias das ciências Física e Química. Um olhar sobre a história do Método Científico ainda coloca a Mecânica Quântica como o cerne do fim de uma tradição determinista e o início do que Bachelard denominará de Novo Espírito Científico. Tal Espírito admite pressupostos metafisicos que são encontrados também nos trabalhos de Werner Heinsenberg. O presente trabalho busca então os elementos deste Novo Espírito entre outros elementos da epistemologia de Gaston Bechelard no ideário de licenciados de Física e Química. Como apoio para tal busca torna-se a fenomenologia como metodologia de análise de dados. Esta busca se dá num contexto especialmente construído para tal no que se denomina atividade pedagógica do não. O presente trabalho constata que tais categorias encontram-se no discurso de licenciandos, todavia, a dialética admitida por Bachelard não é encontrada. Frente a problemas epistêmicos, verifica-se ainda a contradição filosófica, em que a ontologia ora é admitida, ora negada, ocorrendo o mesmo com a epistemologia. O ideário ainda admite múltiplas concepções para um mesmo conceito e obstáculos epistemológicos, assim como conta uma matemática intrincada dentro do processo científico defendido por Bachelard, o que se verifica é uma matemática instrumental fazendo parte de um ferramental que se constitui assim a Mecânica Quântica / Quantum Mechanics topics, or Modern Physics / Chemistry topics presents complex philosophical and conceptual framework. It is necessary to coordinate conflictiong images in addition to admiting a non-deterministic character, a discontinuous energetic nature, elements of probability besides postulates. The educational setting of these official documents reflects an epistemological dechotomy that was found in the physics and chemistry sciences. A view of the history of Scientific Method still puts Quantun Mechanics as main reason of the deterministic tradition ending and as the same time the beginning of what is named bu Bachelard as New Scientific Spirit. This Spirit admits methaphysical assumptions that are also found in Werner Heisenberg's work looks for elements of quoted New Spirit among other elements of Gaston Bacherlard's epistemology concerning the ideals of non-graduated Physics and Chemistry students. As support for this research, phenomenology was taken as methodology of data analysis. This research happens into a context particularly made for what is called pedagogical activity of denial. This current work shows that the referred categories always make part of non-graduated students discourse, and the dialectic admitted by Bachelard doesn't. In front of epistemic issues, there is a philosophical contradiction, where the ontology is admitted and also danied, what exactly happens to epistemology. The mindset still accepts multiple conceptions for the same idea and epistemological obstacles, such as an intricate mathematics in the scientific process supported by Bachelard. As result it is possible to find out an instrumental math making part of tools of what Quantun mechanics is constituted

As pesquisas sobre o Ensino de Física no Brasil, apoiadas nos documentos oficiais da Educação e na necessidade, cada vez mais perceptível, de atualização dos currículos, indicam e fomentam uma maior articulação de tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) nas aulas de Física do Ensino Médio. Baseado nesse panorama, este trabalho sugere uma proposta educacional alicerçada no referencial teórico da aprendizagem significativa de David Ausubel para apresentar uma abordagem qualitativa dos princípios fundamentais da Mecânica Quântica sob uma perspectiva histórica, amparada em fatos científicos que antecederam a interpretação de Erwin Schrödinger da teoria quântica. Os conceitos levados aos estudantes foram baseados nos seis postulados da Mecânica Quântica, e passaram por um processo de transposição didática segundo a teoria de Yves Chevallard, de forma a adaptar os conteúdos ao nível de conhecimento dos estudantes. Como, segundo Ausubel, o fator decisivo para a aprendizagem depende do que o estudante já conhece, os encontros foram pautados, sempre que possível, em analogias entre o quântico e o clássico. Para atingir os objetivos de aprendizagem, lançou-se mão de uma variada gama de experimentos reais e virtuais. O uso de simulações computacionais mostrou-se uma valiosa ferramenta de apoio ao ensino, bem como o experimento da borracha quântica, figura central desta proposta didática, que permitiu a demonstração e a discussão de todos os conceitos tratados. Os resultados obtidos pelos alunos mostraram que boa parte deles conseguiu assimilar aquilo que se pretendeu ensinar, havendo indícios de aprendizagem significativa. A aplicação do projeto se deu no Colégio Militar de Porto Alegre, a uma turma de 36 alunos, majoritariamente do 3º Ano do Ensino Médio, durante o segundo semestre de 2016. / Studies about Teaching Physics in Brazil, supported by official documents in Education and by the necessity, increasingly noticeable, of curriculum update, indicate and promote a greater articulation of topics of Modern and Contemporary Physics (MCP) in High School physics classes. Based on this overview, this work suggests an educational proposal underpinned by David Ausubel’s Meaningful Learning theoretical framework to present a qualitative approach of fundamental principles of Quantum Mechanics, from a historical perspective and supported by scientific facts that preceded Erwin Schrödinger's interpretation of quantum theory. The concepts delivered to the students were based on six postulates of Quantum Mechanics and went through a process of didactic transposition according to Yves Chevallard's theory, in a way to adapt the content to students level of knowledge. According to Ausubel’s theory, the decisive factor for learning depends on what the student already knows, and thus the meetings were based, whenever possible, on analogies between the quantum and the classical approach. To reach the learning objectives, we used a wide range of real and virtual experiments. The use of computational simulations proved to be a valuable tool to support teaching. The quantum eraser experiment, in particular, central figure of this didactic proposal, allowed the demonstration and discussion of all the addressed concepts. Results showed that most of students could assimilate what was intended to be taught, suggesting meaningful learning. The project was implemented in the Military College of Porto Alegre to a group of 36 students, mostly from the third year of high school, during the second semester of 2016.

Este trabalho apresenta a elaboração, aplicação em sala de aula e os resultados da proposta de um curso introdutório à mecânica quântica para futuros professores de ensino médio. O curso foi aplicado na Universidade de Passo Fundo como parte de uma disciplina do curso de licenciatura em Física. A proposta tem como marco teórico a teoria cognitiva de Piaget. O curso desenvolvido faz uso sistemático de novas tecnologias de comunicação, com destaque para o software Doppelspalt, utilizado para promover o aprendizado significativo de alguns dos conceitos mais básicos da mecânica quântica. Como produto educacional, foi produzido material instrucional que compreende o texto completo envolvendo os conteúdos abordados e os roteiros exploratórios elaborados e usados em atividades virtuais. Com a elaboração do curso, espera-se facilitar a inserção da mecânica quântica no ensino médio, através de um produto educacional testado e adequado à realidade do ensino oferecido aos futuros professores. A proposta leva em conta, também, as recomendações dos Parâmetros Curriculares Nacionais, no sentido de uma progressiva inserção da física do século XX no ensino médio. / This work presents the writing production, the application in classroom and the results of the proposal of an introductory course to the quantum mechanics for the future teachers of high school. The course was applied in Universidade de Passo Fundo as part of subject of the Physics Graduation Course. The proposal has as theoretical base Piaget’s Cognitive Theory. This course does systematical use of new communication techniques, it points out the software Doppelspalt, used to promote the effective learning of some basics concepts of the quantum mechanics. As product of this work, was made instructional material as the complete text that involves the studied contents and the exploratory itineraries produced and used in virtual activities. The writing production of this course intends to become easier the insertion of the quantum mechanics into the high school, through of tasted educational product that is suitable to reality of the offered teaching for future teachers. The proposal has in mind also the advices of Parâmetros Curriculares Nacionais, in the sense of a progressive insertion of XX century Physics Subject to high school.

Este trabalho destina-se ao estudo de modificações no espalhamento de Aharonov-Bohm para partículas relativísticas com spin 1/2, devido à não comutatividade do espaço, em 2+1 dimensões. As correções para o potencial de Aharonov-Bohm, sendo muito singulares, levam, em geral, ao aparecimento de divergências na expansão perturbativa em torno da teoria livre. Usando, então, como ponto de partida a solução exata da versão comutativa, determinamos, na aproximação de fluxo pequeno, a amplitude invariante, seção de choque diferencial e total, com as divergências eliminadas. / In this work we study modifications in the Aharonov-Bohm effect for relativistic spin 1/2 particles due the non-commutativity of space in 2+1 dimensions. The corrections for the Aharonov-Bohm potential originated from the non-commutativity of the underlying space are very singular, producing the appearance of divergences in the perturbative expansion around the free theory. Working with the pertubation around the exact solution of the commutative version of the problem, we determine then, in the small flux approximation, the invariant amplitude, and the corrections to the differential and total cross sections with all divergences eliminated.

O caso finito de teorias topológicas de 1-gauge, quando nenhuma simetria global está presente, é bastante bem compreendido e classificado. Nos últimos anos, as tentativas de generalizar as teorias de 1-gauge através das chamadas teorias de 2-gauge abriram a porta para novos modelos interessantes e novas fases topológicas, as quais não são descritas pelos esquemas de classificação anteriores. Nesta tese, vamos além da construção de 2-gauge, e consideramos uma classe de modelos que vivem em maiores dimensões. Esses modelos estão inseridos em uma estrutura de complexos de cadeia de grupos abelianos, forçando a generalizar o conceito usual de configurações de gauge. A vantagem de tal abordagem é que, a ordem topológica fica manifestamente explcita. Isto é feito em ter- mos de uma cohomologia com coeficientes em um complexo de cadeia finita. Além disso, mostramos que a degenerescência do estado fundamental suporta um conjunto conve- niente de números quânticos que indexam os estados e que, além, foram completamente caracterizados. Consequentemente, nós também mostramos que muitos dos exemplos abelianos de teorias de 1 -gauge 2-gauge são recuperados como casos especiais desta construção. / The finite case of 1-gauge topological theories, when no global symmetries are present, is fairly well understood and classified. In recent years, attempts to generalize the latter situation through the so called 2-gauge theories have opened the door to interesting new models and new topological phases, not described by the previous schemes of classifica- tion. In this paper we go even beyond the 2-gauge construction by considering a class of models that live in arbitrary higher dimensions. These models are embedded in a structure of chain complexes of abelian groups, forcing to generalize the usual notion of gauge configurations. The advantage of such an approach is that, the topological order is explicitly manifest when the ground state space of these models is described. This is done in terms of a cohomology with coefficients in a finite chain complex. Furthermore, we show that the ground state degeneracy underpins a convenient set of quantum num- bers that label the states and that have been completely characterized. We also show that abelian examples of 1-gauge 2-gauge theories are recovered as special cases of this construction.

Realizamos uma caracterização estrutural e eletrônica dos inibidores enzimáticos E-64 e CA030 utilizando técnicas de química quântica. Otimizações de geometria são realizadas em nível ab initio com os métodos Hartree-Fock e Teoria do Funcional da Densidade e estas estruturas são então comparadas com os resultados cristalográficos obtidos do Protein Data Bank. O cálculo do espectro de vibração infravermelho foi realizado para assegurar que as estruturas eram pontos de mínimo. Nós também fizemos a atribuição das freqüências vibracionais aos grupos funcionais das moléculas. A caracterização eletrônica é obtida com o cálculo do espectro de absorção ultravioleta-visível. Efeitos de solvente são contabilizados através da teoria de Campo de Reação Auto-Consistente. Uma análise detalhada das excitações do espectro calculado do E-64 e do CA030 é realizada e nós estudamos particularmente as transições características em torno de 200 nm. Tanto para o E-64 como para o CA030 nós identificamos o cromóforo responsável pela transição característica dos inibidores. Adicionalmente, nós levamos em consideração a influência da interação do CA030 com a catepsina B através do cálculo do espectro ultravioleta-visível do inibidor com o aminoácido cisteína. / We have made a structural and electronic characterization of the enzyme inhibitors E-64 and CA030 using quantum chemistry techniques. Geometry optimizations are performed in the ab initio level with the Hartree-Fock and Density Functional Theory methods and these structures are then compared with crystallographic results obtained from the Protein Data Bank. The infrared vibration spectrum calculation has been carried out to assure that the theoretical structures are true minima. We also have made an assignment of the vibrational frequencies to the functional groups of the molecules. The electronic characterization is performed with the calculation of the ultraviolet-visible absorption spectrum. Solvent effects are taken into account the Self Consistent Reaction Field theory. A detailed analysis of the calculated spectra of E-64 and CA030 excitations is given and we have particularly studied the characteristic transitions around 200 nm. For both the E-64 and the CA030 we have identified the chromophore responsible for the characteristic transition of the inhibitors. In addition, we have considered the influence of the interaction of the CA030 with the enzyme cathepsin B by calculating the ultraviolet-visible spectrum of the inhibitor with the cysteine amino acid.