Orientador: Emanuel Fernandes de Lima / Banca: Ricardo Egydio de Carvalho / Banca: Leonardo Kleber Castelano / Resumo: Neste trabalho investigamos a dissociação de moléculas diatômicas heteronucleares sujeitas a pulsos de laser. Esse sistema é modelado pelo o oscilador de Morse forçado. Aplicamos o método da base Morse-Laguerre e utilizamos a técnica Split time operator para resolver as equações diferencias. Resolvemos as equações clássicas de movimento e definimos uma probabilidade de dissociação clássica. Analisamos como a probabilidade de dissociação se comporta em função do alcance da função dipolo da molécula e em função de diversos parâmetros, tais como o tempo de duração do laser, frequência e amplitude do campo externo. Comparamos os resultados quânticos e clássicos, verificamos que nas duas teorias a probabilidade de dissociação é inibida para para algumas frequências do laser, e que essa inibição está relacionada ao alcance finito do momento de dipolo da molécula / Abstract: In this work we investigated the dissociation of heteronuclear diatomic molecules subjected to laser pulses. This system is modeled by the forced Morse oscillator. We apply the method of Morse-Laguerre basis and use the Split time operator technique to solve the diferential equations. We solved the classical equations of motion and we define a classical dissociation probability. We analyze how the dissociation probability behaves according of the range of the dipole function and according several parameters, like time of the laser, amplitude and frequency of external eld. We compare some results with others provided by classical mechanics. We compare the quantum and classical results and we verified that in both theories the dissociation probability is inhibited for some frequencies of the laser and that this inhibition is related to the finite range of the dipole moment of the molecule / Mestre

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Ademir Eugênio Santana / Banca: Diógenes Galetti / Banca: Julio Marny Hoff da Silva / Banca: Dmitry Vasilevich / Resumo: Nesta tese, tem-se por objetivo usar o princípio de ação quântica de Schwinger para estudar e caracterizar dois tipos de sistemas quânticos: o primeiro sendo um oscilador harmônico forçado, cujos parâmetros dependem explicitamente do tempo e o segundo, um conjunto de osciladores harmônicos que interagem linearmente. Mostra-se para o primeiro, que a forma funcional desse princípio, i.e. o operador que origina as variações generalizadas das variáveis dinâmicas do sistema, além de permitir a construção das funções de transformação para qualquer tipo de sistema quântico, ajuda à determinação das quantidades conservadas e, conseqüentemente, à dedução do seu espectro de energia e o conjunto de funções próprias quando existirem. Caso contrário, se o sistema é dependente do tempo, podem-se construir as álgebras dinâmicas que permitem estudá-lo de uma maneira alternativa. Da mesma forma, para o segundo sistema, são propostos dois conjuntos de estados e de operadores: um associado aos estados que cada elemento do sistema apresenta em presença da interação, conhecidos na literatura como estados vestidos e outro, que representa os modos normais do sistema como um todo. Ambos conjuntos de estados são usados na implementação do princípio deaçãoquântica,permitindoencontrar: as soluções exatas, o espectro de energia, as funções de onda e as amplitudes de transição entre quaisquer dois estados nos quais se possa encontrar o sistema. Em cada caso, serão dados alguns exemplos que se contrastarão com os resultados associados a outras abordagens teóricas / Abstract: This thesis has the aim of using the Schwinger Quantum Action Principle to study and characterize two kind of quantum systems: the first one is a forced harmonic oscillator whose parameters explicitly depend on time and the second one, a set of harmonic oscillators which interacts linearly. We show for the first system that the functional form of this principle, i.e. the operator which causes the generalized variations of the dynamical variables of the system, besides allowing the construction of transformation functions of any kind of system, help to determine the associated conserved quantities and therefore to deduct the form of the spectrum and the set of the eigen-functions of the system, if they exist. Otherwise, if the system is time-dependent, the dynamical algebras which allows studying it in an alternative way can be constructed. Similarly, for the second system two sets of states and operators are proposed. The first one associated with the quantum state of each element of the system in the presence of interaction, known in the literature as Dressed States and the second one, which represents the normal modes of the system as a whole. Both sets of states are used in the implementation of the Quantum Action Principle allowing to find the exact solutions, the spectrum, wave functions and amplitudes between any two states in which the system can be found. In each case, a few examples will be given and the results are contrasted with results associated with other theoretical approaches / Doutor

O objetivo deste trabalho é elucidar alguns aspectos sobre termalização e decoerência em sistemas quânticos de baixa dimensionalidade. Para este fim, estudamos alguns sistemas com estrutura de níveis diferentes. Primeiro analisamos um sistema semelhante ao oscilador harmônico, isto é, um sistema sem degenerescência. Em seguida, analisamos um sistema de spins com e sem interação. Com o estudo destes sistemas, fomos capazes de determinar quando e como um sistema quântico perde correlação entre seus níveis de energia e atinge um estado estacionário com pesos de Boltzmann. Discutimos, também, alguns conceitos importantes na transição de uma Termodinâmica tradicionalmente clássica para uma abordagem quântica,como entropia, temperatura e reservatório de energia. / Our objective in this work is to elucidate some aspects about thermalization and decoherence in low dimensional quantum systems. To do so, we study some systems with different energy level structures. First we analyse a harmonic oscilator akin system, that is, a system without degenerescence. Then, we analyse a system of spins with and without interaction. Studing these systems, we were able to determine how and when a quantum system looses correlation between its energy levels and reaches a stationary state given by the Boltzmann distribution. We also discuss important concepts about the transition between a Classical Thermodynamics and its quantum counterpart. Some of these concepts are entropy, temperature and energy reservoir.

A presente dissertação versa sobre a sincronização idêntica em redes de osciladores caóticos. Uma perspectiva razoavelmente histórica sobre a literatura da área é apresentada . O conceito de caos é introduzido junto com outras idéias da dinâmica não-linear: sistemas dinâmicos, exemplos de sistemas, atratores, expoentes de Liapunov, etc. A integração numérica de equações diferenciais é largamente utilizada, principalmente, para o cálculo de expoentes e o desenho do diagrama de fases. A sincronização idêntica é definida, inicialmente, em redes que não passam de um par de osciladores. A variedade de sincronização (conjunto de pontos no espaço de fases no qual a solução do sistema é encontrada se há sincronização) é determinada. Diferentes variantes de acoplamentos lineares são enfocadas: acoplamento interno, externo, do tipo mestre-escravo e birecional, entre outras. Para detectar sincronização, usa-se o conceito de expoente de Liapunov transversal, uma extensão do conceito clássico de expoente de Liapunov que caracteriza a sincronização como a existência de um atrator na variedade de sincronização. A exposição é completada com exemplos e atinge relativo detalhe sobre o assunto, sem deixar de ser sintética com relação à ampla literatura existente. Um caso de sincronização em antifase que usa a mesma análise é incluído. A sincronização idêntica também é estudada em redes de osciladores idênticos com mais de dois osciladores. As possibilidades de sincronização completa e parcial são explanadas. As técnicas usadas para um par de osciladores são expandidas para cobrir este novo tipo de redes. A existência de variedades de sincronização invariantes é considerada como fator determinante para a sincronização. A sincronização parcial gera estruturas espaciais, analisadas sob a denominação de padrões. Algumas relações importantes entre as sincronizações são explicitadas, principalmente as degenerescências e a relação entre a sincronização parcial e a sincronização completa do respectivo estado sincronizado para alguns tipos de acoplamento. Ainda são objetos de interesse as redes formadas por grupos de osciladores idênticos que são diferentes dos osciladores dos outros grupos. A sincronização parcial na qual todos os grupos de osciladores têm seus elementos sincronizados é chamada de sincronização primária. A sincronização secundária é qualquer outro tipo de sincronização parcial. Ambas são exemplificadas e analisadas por meio dos expoentes transversais e novamente por meio da existência de invariantes de sincronização. Obtém-se, então, uma caracterização suficientemente ampla, completada por casos específicos.

O objetivo deste trabalho é elucidar alguns aspectos sobre termalização e decoerência em sistemas quânticos de baixa dimensionalidade. Para este fim, estudamos alguns sistemas com estrutura de níveis diferentes. Primeiro analisamos um sistema semelhante ao oscilador harmônico, isto é, um sistema sem degenerescência. Em seguida, analisamos um sistema de spins com e sem interação. Com o estudo destes sistemas, fomos capazes de determinar quando e como um sistema quântico perde correlação entre seus níveis de energia e atinge um estado estacionário com pesos de Boltzmann. Discutimos, também, alguns conceitos importantes na transição de uma Termodinâmica tradicionalmente clássica para uma abordagem quântica,como entropia, temperatura e reservatório de energia. / Our objective in this work is to elucidate some aspects about thermalization and decoherence in low dimensional quantum systems. To do so, we study some systems with different energy level structures. First we analyse a harmonic oscilator akin system, that is, a system without degenerescence. Then, we analyse a system of spins with and without interaction. Studing these systems, we were able to determine how and when a quantum system looses correlation between its energy levels and reaches a stationary state given by the Boltzmann distribution. We also discuss important concepts about the transition between a Classical Thermodynamics and its quantum counterpart. Some of these concepts are entropy, temperature and energy reservoir.

Orientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Pierre Kaufmann / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T16:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marins_CarlosNazarethMotta_D.pdf: 3218841 bytes, checksum: 93bb7dd5ba9269c6004bfb826f4c53fc (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesta tese foram propostas, analisadas e implementadas soluções completas de sistemas para disseminação de referência temporal com alta resolução através de enlaces de rádio tendo como foco o atendimento das necessidades do novo sistema de geo-referenciamento denominado GEOLOCAL. As soluções encontradas atendem outras aplicações que requerem sincronismo remoto de tempo. O trabalho foi desenvolvido em diferentes áreas que englobam contadores de alta precisão; relógios com resolução de nano segundo; enlaces de rádio para disseminação de tempo e determinação de distância; geradores de seqüências codificadas para detecção e identificação de campos de contagem; supressores digitais de jitter com uso de média de amostras; e sincronizadores de marcha para osciladores baseados em quartzo. Os contadores de alta precisão foram pesquisados para construção do relógio de alta resolução. Como resultado foi obtida uma solução inédita empregando linhas de retardo com contadores independentes. Esta configuração possibilita aliar alta resolução de contagem com uso de osciladores de referência operando em baixa freqüência sem que a incerteza do processo seja aumentada em função dos erros de não linearidade de interpolação. Os enlaces de rádio foram construídos com interface síncrona entre as bases de transmissão e recepção empregando modulação FSK (Frequency Shift Keying) e os erros nas medidas de tempo de propagação nos circuitos causados pela influência de jitter foram minimizados através do cálculo de média das amostras tomadas em cada campo de contagem. No intuito de viabilizar a implementação de um sistema de baixo custo, foi desenvolvida uma técnica inovadora de sincronização de marcha entre elementos osciladores de quartzo do tipo OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator). Esta técnica de sincronização permite que o sistema opere com estabilidades equivalentes a referências baseadas em rubídio. Os sistemas eletrônicos digitais foram construídos com solução FPGA (Field Programmable Gate Array). / Abstract: This thesis present new proposals for time dissemination systems, which were analyzed and implemented as complete solutions providing high resolution in radio links focusing in the requirements of the new geolocation system known as GEOLOCAL. The solutions found are useful for other applications equiring time synchronization. The work has been developed in different areas that include high precision counters; nanosecond resolutions clocks; radio links for time dissemination and measurements of distance; coded sequence generators for detection and identification of counting fields, digital jitter suppressors using samples averaging and clock synchronizers for quartz based oscillators. High precision counters have been investigated for the purpose to construct a high resolution clock. As a result it has been obtained a unique solution using delay lines with independent counters. This configuration allows the obtaining high count resolution with the use of low frequency reference oscillators, without increasing the system uncertainties due to interpolation non-linearity errors. The radio links were constructed with synchronous interface between the transmission and reception bases using FSK (Frequency Shift Keying) modulation. The measurements errors due to jitter in circuit propagation were minimized by calculating the average of samples taken every count set. In order to implement a low cost system, it has been developed an innovative clock synchronization technique between quartz oscillator elements to the type OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator). This synchronization technique produced stabilities equivalent to those obtained with rubidium-referred oscillators. The digital systems have been constructed using FPGA (Field Programmable Gate Array). / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Em mamíferos, a temperatura corporal (Tc) varia ao longo do dia, de forma rítmica, bem como a atividade locomotora. Essa ritmicidade diária é gerada endogenamente, por osciladores circadianos. Em geral, os valores mais elevados de Tc concentram-se nos mesmos horários em que há atividade locomotora. No entanto, variações diárias de Tc são observadas mesmo em indivíduos imóveis, evidenciando que o ritmo de Tc não é uma mera consequência dos efeitos agudos da atividade locomotora. Este trabalho teve o objetivo de estudar o ritmo circadiano de Tc no roedor Ctenomys aff. knighti (tuco-tuco) e sua relação temporal com o ritmo de atividade locomotora. A caracterização do ritmo de Tc nesse animal é particularmente interessante, pois ele habita o ambiente subterrâneo, que impõe desafios tanto à expressão rítmica (pois os ciclos ambientais são ausentes ou têm baixa amplitude) quanto à termorregulação (devido à características como alta umidade e atmosfera hipóxica e estagnada). Medimos a Tc e a atividade locomotora dos tuco-tucos em condições controladas de laboratório. Na caracterização inicial, constatamos que o ritmo de Tc dos tuco-tucos persiste mesmo em escuridão e temperatura constantes. Quando houve exposição a um ciclo diário de claro/escuro, o ritmo de Tc foi sincronizado, e os valores mais altos ocorreram na fase de escuro. Os ritmos de Tc e de atividade locomotora mostraram-se fortemente associados no tempo. Investigamos, então, se a corrida na roda de atividade modificaria a amplitude do ritmo de Tc, por envolver atividade muscular intensa. Observamos, no entanto, que a amplitude é pouco alterada com a retirada da roda e que na sua ausência os animais substituem a corrida por outras atividades que também causam efeitos agudos na Tc. Em seguida, estudamos a variação da sensibilidade da Tc aos efeitos agudos da atividade ao longo do dia. Através de um método estatístico, que também foi utilizado para filtrar os dados de Tc, verificamos que há maior correlação entre variações de Tc e de atividade no início da noite. Por fim, investigamos se o controle do ritmo de Tc é exercido pelos núcleos supraquiasmáticos, os quais são os osciladores circadianos do ritmo de atividade locomotora. Nossa abordagem utilizou animais neurologicamente intactos, comparando os padrões do ritmo de Tc e de atividade locomotora durante a ocorrência do fenômeno de \"partição do ritmo\". Constatamos que na maioria dos casos os padrões de partição, tanto da Tc como da atividade locomotora são idênticos, sugerindo um controle temporal comum. No entanto, em um dos animais observamos diferenças entre os dois ritmos, sugerindo que esse controle circadiano pode ser ainda mais complexo. / In mammals, body temperature (Tb), as well as locomotor activity, changes during the day, exhibiting a rhythmic pattern. This daily rhythmicity is generated endogenously by circadian oscillators. Usually, the highest Tb values occur simultaneously to locomotor activity. Nevertheless, daily Tb changes are observed even in immobile individuals. This fact is evidence that the Tb rhythm is not a mere consequence of the acute effects of locomotor activity. The present work,which os performed in the research center CRILAR, in Argentina, had the objective of studying the circadian rhythm of Tb. in the rodent Ctenomys aff. knighti (tuco-tuco) and its temporal relationship with the locomotor activity rhythm. The characterization of the Tb rhythm in this animal is especially interesting because it inhabits the subterranean environment, which poses challenges to both rhythmic expression (because environmental cycles are either absent or have low amplitude) and thermoregulation (due to high relative humidity, hypoxic atmosphere and limited ventilation). We measured Tb and locomotor activity of tuco-tucos under controlled laboratory conditions. An initial characterization showed that the tuco-tuco\'s Tb rhythm persisted even in constant darkness and constant temperature. This rhythm synchronized to a daily light/dark cycle, with highest values occurring during the dark phase. Tb and locomotor activity rhythm were robustly associated in time. Then, we investigated whether the wheel running would modify the Tb rhythm amplitude, because this behavior involves intense muscular activity. However, we observed that the amplitude is only slightly altered upon running-wheel removal and that in the absence of the wheel tuco-tucos substitute running with other behaviors which also have acute effects on Tb. Applying a statistical method, which was also used to filter Tb data, we verified that there is a stronger correlation between Tb changes and activity in the beginning of the night. Finally, we investigated whether the Tb rhythm is also under control of the suprachiasmatic nuclei, which are knowingly the circadian oscillators for the locomotor activity rhythm. We used an approach which involved neurally intact animals, by comparing the rhythmic patterns of Tb and locomotor activity rhythms during the occurrence of a phenomenon called \"splitting\". In most cases, splitting patterns of both Tb and locomotor activity rhythms were identical, indicating a common temporal control of these two variables. Nevertheless, we observed, in one animal, differences between the two rhythms, which suggest that the circadian control might be even more complex.

As pesquisas e aplicações de microondas de alta potência (HPM - "High Power Microwaves") têm se desenvolvido grandemente nas últimas décadas. Uma aplicação útil, tanto na área militar com na área civil, é a utilização de sinais de microondas de alta potência para danificar sistemas eletrônicos. Atualmente a microeletrônica está maciçamente presente na vida das pessoas em geral, dessa forma, um armamento destinado a inutilizar sistemas eletrônicos pode auxiliar as operações policiais, seja para imobilizar um veículo em fuga, para subtrair a capacidade de comunicação de um grupo criminoso ou inutilizar aparelhos celulares presentes no interior de presídios. Dentre as fontes capazes de gerar sinais de microondas de alta potência, a que apresenta maiores atrativos é o vircator. As principais vantagens do vircator são sua simplicidade de construção, sua capacidade de operar com níveis elevados de potência e o fato de ser compacto. Sua principal desvantagem é sua baixa eficiência de conversão de potência DC para potência de RF. No decorrer das pesquisas com o vircator diversas configurações foram desenvolvidas, sendo que as de maior interesse atual são as coaxiais e a configuração com dois feixes em contra fluxo. Com essas configurações atingiram-se rendimentos da ordem de 10%. Neste trabalho é explorada a configuração que opera com dois feixes em contra fluxo. Desenvolve-se um modelo teórico para a configuração com dois feixes e partindo-se desse modelo propõe-se uma metodologia para especificar um vircator. Com base na potência e freqüência do sinal de saída, a metodologia especifica as dimensões geométricas e os parâmetros eletrodinâmicos de operação do dispositivo. Utiliza-se também uma ferramenta de simulação, o código Karat, sendo que a contribuição dada pela metodologia é a redução da quantidade de simulações necessárias para se obter uma configuração de vircator satisfatória, uma vez que o modelo teórico direciona os parâmetros que devem ser modificados na busca de um melhor desempenho. Verificou-se que a configuração com dois feixes em contra fluxo é de fato uma configuração com grande potencial de aplicação, apresentando rendimentos da ordem de 30%, valor bastante significativo que supera os resultados apresentados em publicações recentes.

Este trabalho é voltado para o estudo teórico e a implementação de um sistema que combina tecnologia de microondas e tecnologia fotônica. O estudo é feito a partir de um circuito para geração de sinais de rádio freqüência baseado em componentes optoeletrônicos conhecido como Oscilador de Microondas Optoeletrônico, OMOP. São apresentadas as características e funções de cada componente do OMOP e os conceitos fundamentais sobre efeito eletro-óptico, modulação e moduladores. Faz-se uma discussão sobre o OMOP baseada nas características de saída do modulador Mach Zenhder e que levam a obtenção de expressões para o espectro de potência e ruído de fase do oscilador. Partindo de uma configuração previamente apresentada na literatura, introduziu-se uma importante modificação na malha de realimentação, e foi gerado um sinal com múltiplas componentes até o limite de 3 GHz. O espaçamento ajustável permite obter múltiplas componentes separadas de 22 MHz, 70 MHz e 74 MHz após seleção apropriada do tempo de atraso na malha de realimentação. A caracterização do circuito fotônico forneceu amplitude do sinal de saída da ordem de -20 dBm, largura de linha menor que 30 kHz e ruído de fase de -94 dBc/Hz para desvio de 1 MHz. Investigando a sensibilidade do oscilador com a tensão de polarização do modulador foi confirmada a característica, previamente observada, de sintonia fina da freqüência de saída do oscilador. Adicionalmente observou-se que é possível sintonizar a freqüência de saída pelo ajuste fino da potência de saída do laser utilizado. Esse fato, sem ter sido mencionado anteriormente na literatura, abre a possibilidade para um esquema inovador de modulação com aplicações em sistemas de comunicações. Os resultados obtidos são discutidos e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas no fim.

Este trabalho trata da geração de micro-ondas objetivando a implementação futura de fontes de sinais de alta frequência. Após uma breve discussão sobre osciladores eletrônicos indicados para a geração de sinais elétricos até 100 GHz, é feita uma contextualização das técnicas de micro-ondas em fibras ópticas e suas aplicações, especialmente na geração de sinais de micro-ondas. A configuração de oscilador optoeletrônico definido é estabelecida a partir de um enlace de micro-ondas baseado em fibras ópticas mais uma malha de realimentação e seus fundamentos são discutidos. Os componentes e configurações do oscilador optoeletrônico são apresentados assim como as montagens. São apresentados resultados associados com a geração de sinais com frequências até 3 GHz e intensidade da ordem de + 5 dBm. Medidas de ruído de fase, largura de linha e estabilidade em frequência obtidas forneceram valores de -100 dB/Hz -100 kHz, > 1 kHz e 30 kHz. Os resultados permitem considerar um fator de qualidade Q da ordem de 106. Considerando uma configuração heterodina é apresentado o resultado do batimento do sinal gerado com uma fonte arbitrária (antena ou gerador) em uma montagem típica de estação remota resultando na translação do espectro de frequência de um sinal em 300 MHz com modulação AM de 200 kHz. Por último são apresentadas as conclusões, sugestões para trabalhos futuros relacionando o trabalho realizado com outras técnicas fotônicas de geração de sinais de micro-ondas.