Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1315751 bytes, checksum: ac1c804a66de6eb3a5e3c4a1cb7d3e04 (MD5) Previous issue date: 2014-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this thesis we study the electronic properties of several systems of condensed matter physics using two different continuum models, the effective mass theory and the effective Dirac Hamiltonian. In several systems, there is an effective mass depending on position. Some models for the kinetic energy operator were proposed to describe these systems, but there is no definition of which one is the most appropriate. It is one of the oldest open questions in solid state physics. We propose a new model, where we consider all permutations among the operators and show that it satisfies the fundamental requirements of quantum mechanics. We use this model to obtain the minibands structure of a heterostructure composed by two different materials and compare our model with other models previously proposed. We also get the Schrödinger equation for a particle constrained to a curved surface with position dependent mass. We follow the da Costa approach, where there is a geometric potential. We show that the position dependent mass does not affect the geometric potential, contributing only to the kinetic part. We use this equation to study the electronic transport in a junction of two cylinders with different radii, with the effective mass varying with the cylinder radius. Using the effective Dirac Hamiltonian, we consider a graphene sheet on a periodic substrate heterostructure composed by two different materials. Each material induces a specific energy gap and Fermi velocity in the graphene, so the Dirac Hamiltonian has a gap (mass) term and a Fermi velocity depending on position. We write this operator taking into account that it has to be Hermitian and we obtain the minigaps induced by the substrate in the electronic structure of graphene. Motivated by experimental results, we study the effects of rotation on the electronic structure of carbon nanotubes, fullerene C60 and topological insulators, using an effective Dirac operator. In the carbon nanotube and C60 cases, the rotation adds a shift in the energy levels and a break in spin degeneracy. In the topological insulator case, the rotation adds only a shift in the energy. / Nesta tese estudamos as propriedades eletrônicas de diversos sistemas físicos da matéria condensada utilizando dois modelos contínuos distintos, o modelo de massa efetiva e o hamiltoniano de Dirac efetivo. Em vários sistemas existe o aparecimento de uma massa efetiva dependente da posição. Diversos modelos para o hamiltoniano cinético com massa efetiva variável foram propostos, mas não existe uma definição de qual seja o mais adequado. Essa é uma das questões mais antigas em aberto na física do estado sólido. Nós propomos um novo modelo, levando em conta todas as permutações possíveis entre os operadores e mostramos que ele satisfaz os requisitos fundamentais da mecânica quântica. Nós usamos esse modelo para obter a estrutura de minibandas de uma heteroestrutura formada por dois materiais diferentes e comparamos o nosso modelo com outros modelos propostos anteriormente. Também obtemos a equação de Schrödinger para uma partícula confinada a uma superfície curva com massa efetiva dependendo da posição. Seguimos a abordagem de da Costa, onde surge um potencial geométrico. Mostramos que a massa variável não altera a potencial geométrico, contribuindo apenas para a parte cinética. Nós usamos a equação obtida para estudar as propriedades de transporte eletrônico em uma junção de dois cilindros de raios diferentes, com a massa efetiva variando com o raio do cilindro. Utilizando um hamiltoniano de Dirac efetivo nós consideramos o grafeno sobre um substrato formado por uma heteroestrutura com dois materiais diferentes. Cada material induz um gap de energia e uma velocidade de Fermi específica no grafeno, fazendo com que tenhamos um hamiltoniano de Dirac com termo de gap (massa) e velocidade de Fermi dependendo da posição. Nós escrevemos esse operador levando em conta que ele tem que ser hermitiano e obtemos a estrutura de minibandas induzidas na estrutura eletrônica do grafeno pelo substrato. Motivados por resultados experimentais, nós também estudamos os efeitos da rotação na estrutura eletrônica do nanotubo de carbono, fulereno C60 e isolante topológico, utilizando um hamiltoniano de Dirac efetivo. Para o nanotubo de carbono e o C60 a rotação adiciona um deslocamento nos níveis de energia e há uma quebra na degenerescência de spin. No isolante topológico a rotação induz apenas um deslocamento na energia.

Orientadores: Patricio Anibal Letelier Sotomayor, Orlando Luis Goulart Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:35:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_TiagoAmancioda_M.pdf: 4442121 bytes, checksum: 7ea395e4746a38ae4776bb4adff497f4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: É estudado o processo de merger entre galáxias, onde as galáxias são consideradas como objetos compactos com massa dependendo do tempo. O estudo se dá por meio da análise das órbitas de tal sistema. Para isso, é desenvolvido o problema gravitacional de dois corpos que trocam massa com a atmosfera que os involve. O problema de Gylden-Mestschersky é revisado para servir como referência para este problema. Alguns modelos de variação de massa são propostos, tendo como base uma analogia com a hidrodinâmica e a análise microscópica do sistema. O problema de dois corpos estudado é aplicado ao problema de três corpos de massas variáveis. São encontradas soluções estacionárias correspondentes às que estão presentes no problema usual de massas constantes / Abstract: We study the process of galactic merger, where galaxies are regarded as compact objects with time-dependent masses. This study is made through the analysis of the system's orbit. For this purpose, we consider the gravitational problem of two bodies exchanging mass with a surrounding atmosphere. The Gylden-Mestschersky problem is reviewed in order to be used as a reference for that problem. We propose some models of mass variation, based on a hydrodynamics analogy and on a microscopic analysis of the system. The two-body problem considered is applied to the three-boby problem of varying masses. We found stationary solutions corresponding to the ones of the usual constant masses problem / Mestrado / Astrofisica / Mestre em Física

Orientador: Pedro Cunha de Holanda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_MateusFernandes_M.pdf: 12484894 bytes, checksum: d16e157cbea9d17a89f8d5f01c30ab44 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Mecanismos de Neutrinos de Massa Variável (Mass Varying Neutrinos - MaVaN¿s) são propostos para ligar a escala de massa dos neutrinos com a energia escura no intuito de resolver o problema da coincidência cósmica. Em alguns cenários essa massa pode apresentar uma dependência com a densidade bariônica sentida pelos neutrinos, criando uma massa efetiva que pode depender da densidade bariônica do meio, assim como da densidade de neutrinos. Nesse trabalho nós estudamos as consequências fenomenológicas dessa dependência da massa do neutrino com o meio e nos concentramos onde ela é induzida por interações de Yukawa com um escalar leve que se acopla com neutrinos e outros componentes da matéria ordinária. Sob a hipótese de dominância de uma escala de massa fazemos uma análise de dados do experimento KamLAND que depende de 4 parâmetros: os padrões de oscilação padrão, ?m^{2}_{0,21} e tg^{2}?12, dois novos coeficientes que parametrizam o efeito MaVaN. Além disso introduzimos uma descrição específica da crosta terrestre, onde introduzimos perfis específicos de densidade para cada uma das fontes do experimento. Concluímos que a descrição específica da densidade não afeta a análise no regime do Modelo Padrão. No caso do modelo MaVaN encontramos um efeito de primeira ordem que se manifesta para baixas densidades e melhora consideravelmente a descrição dos dados. A análise permite que encontremos limites para os termos de dependência do meio / Abstract: Mass Varying neutrino mechanisms were proposed to link the neutrino mass scale with the dark energy, addressing the coincidence problem. In some scenarios this mass can present a dependence on the baryonic density felt by neutrinos, creating an effective neutrino mass that depends both on the neutrino and baryonic densities. In this work we study the phenomenological consequences of the environment dependence of neutrino mass and we concentrate on mass varying neutrino (MaVaN¿s) scenarios in which the enviroment dependence is induced by Yukawa interactions of a light neutral scalar particle which couples to neutrino and matter. Under the assumption of one mass scale dominance, we perform a analysis of KamLAND neutrino data wich depends on 4 parameters: the two standard oscillation parameters, ?m^{2}_{0,21} and tg^2?12, and two new coefficients which parameterize the enviroment dependence of neutrino mass. We introduce a Earth¿s crust model to compute precisely the density in each point along the neutrino trajectory. We show that this new description of density does not affect the analysis with the Standard Model case. With the MaVaN model implemented we observe a first order effect in lower densitys, wich lead to a improvement on the description of the data. The analysis allow us to place constraints on the size of the enviroment dependence terms / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Orlando Luis Goulart Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T17:03:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gratieri_DiegoRossi_D.pdf: 1179296 bytes, checksum: 9a313c3efcf6512bd55d97d0b99d491b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho obtemos de forma independente a descrição da distribuição angular dos eventos de neutrinos atmosféricos vistos pelo detector Super-Kamiokande tanto para as regiões de sub-GeV como multi-GeV. Para tal, estudamos de forma detalhada a seção de choque neutrinonucleon para processos de espalhamento via corrente carregada para todo o intervalo de energia pelo qual o fluxo de neutrinos atmosféricos se estende. Integramos então o produto do fluxo de neutrinos atmosféricos pela seção de choque de detecção dos neutrinos e pela probabilidade de oscilação padrão de neutrinos atmosféricos e obtemos a distribuição angular de eventos em Super-Kamiokande. Através de análise de X2 obtivemos uma região permitida para os parâmetros de oscilação padrão de neutrinos atmosféricos, a diferença quadrática de massas, e o ângulo de mistura, sen2(2?23), compatível com a existente na literatura. Como um teste para oscilação não padrão introduzimos o modelo de neutrinos com massa variável(MaVaN¿s), no qual a massa dos neutrinos depende da densidade do meio. Tal efeito é obtido ao incluir um acoplamento do tipo Yukawa entre os neutrinos e um campo escalar neutro cuja concentração depende da densidade do meio. Estudamos como a inclusão deste efeito altera a probabilidade de oscilação Pµ?µ e, consequentemente, a descrição dos dados de Super-Kamiokande. Obtemos um limite para o parâmetro aMaV aN responsável pela intensidade deste novo efeito, sendo que soluções cuja intensidade do efeito de MaVaN é de 40% ou maior, em comparação com a intensidade da oscilação padrção são excluídas com 90% de nível de confiança / Abstract: In this work we obtain in a independent way the description of the angular distribution of atmospheric neutrino events as seen by the Super-Kamiokande collaboration for the events in the sub-GeV and multi-GeV range. As a first step in this description, we study the neutrino-nucleon charged current cross section for the hole energy range of the experiment, and obtain the number of neutrino events as a function of energy and zenith angle. Including neutrino oscillations in the picture allows us to describe the data from the Super-Kamiokande experiment. We obtain the allowed region for the oscillation parameters ?m223 and sin2(2?23) in reasonable agreement with the result found in the literature. As a test for a non-standard oscillation mechanism we introduce the concept of MaVaN (Mass Varying Neutrinos), derived from the coupling of the neutrinos with a neutral scalar who has its concentration depending of local matter density. The neutrino oscillation probability so changes from the standard oscillation with consequences for the allowed region of oscillation parameters. The parameter amavan describes the relative weight of usual oscillation terms and the MaVaN terms, being aMaV aN = 1 when the two terms are equal. We have found that aMaV aN should be smaller then 0,4 at 90 % C.L. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências