Esta tese tem por objetivo apresentar um estudo sistemático da resolução,em duas dimensões espaciais, de problemas de espalhamento de ondas eletromagnéticas por meios condutores e meios dielétricos homogêneos e heterogêneos, envolvendo fontes singulares, números de onda elevados e condições de contorno absorventes, modelados pela equação de Helmholtz. A resolução dessa classe de problemas pelo Método dos Elementos Finitos apresenta dificuldades de várias ordens. A primeira decorre da presença de fontes singulares, tendo sido superada pela adoção de uma técnica de remoção de singularidades. Uma outra decorre do caráter indefinido do operador de Helmholtz para números de onda elevados, o que resulta em um erro de aproximação denominado erro de poluição. A minimização desse erro foi obtida utilizando-se a nova formulação de Petrov-Galerkin, com funções peso quase ótimas, denominada método Quasi Optimal Petrov-Galerkin (QOPG). O método QOPG, originalmente desenvolvido para meios homogêneos, foi adaptado para tratar problemas em meios heterogêneos. Finalmente, consideram-se os efeitos das condições de contorno absorventes de Bayliss-Turkel sobre a qualidade das soluções obtidas. / This thesis aims at presenting a systematic study of resolution of two-dimensional problems of electromagnetic wave scattering, by conducting and homogeneous or non-homogeneous dielectric media, involving singular sources, large wavenumbers and absorbing boundary conditions, governed by the scalar Helmholtz equation. The resolution of this class of problems through the Finite Element Method, raises several orders of difficulty. The first one comes from the presence of singular sources, having been overcome by adopting a technique of singularity removal. Another one is related to the undefined character of the Helmholtz operator for large wavenumbers, which results in the so-called pollution error of the approximated solution. This error is minimized through a new formulation of Petrov-Galerkin, using quasi optimal weighting functions, called Quasi Optimal Petrov-Galerkin (QOPG) method. The QOPG method, originally developed for homogeneous media, is extended to treating problems with non-homogeneous media as well. Finally, the effects of Bayliss-Turkel absorbing boundary conditions on the quality of the numerical solutions is also evaluated.

[pt] O presente trabalho de tese é destinado ao estudo do decaimento do méson D+ KS(pi)−(pi)+(pi)+ com dados coletados pelo experimento FOCUS do Fermilab. O estado final, composto por 4 mésons pseudo- escalares, pode ser alcançado através de uma considerável variedade de sub- estruturas ressonantes. O proposito da análise é encontrar quais são estes possíveis canais intermediários através de suas contribuições e fases relativas. Para tanto, é utilizado o formalismo de Análise de Amplitudes usando o chamado Modelo Isobárico. A dinâmica do decaimento é definida através de uma função que contém as características (formas funcionais das ressonâncias, distribuição angular, etc) dos canais que intervêm no decaimento e cujo domínio é um espaço o de fase determinado por 5 invariantes (devido às restrições de decaimento em quatro corpos sem spin). A função é então ajustada ao conjunto de dados coletados. Nos resultados, verificamos uma grande contribuição do méson vetor-axial a1(1260) (52%) seguido do vetor-axial K1(1400) (34%). Além disso, o modelo apresenta contribuição da ressonância (sigma) (cerca de 8%, vinda de a1(sigmapi)KS e sigmaKSpi) e uma razoável contribuição da ressonância escalar K− (14%). O estado K já foi visto em seu modo neutro em outros decaimentos de charme, porém ainda não em seu modo carregado. Não encontramos contribui ção significativa do decaimento direto em 4 corpos (não- ressonante). Esta tese vem se somar ao esforço no entendimento da dinâmica das intera ções fortes a baixas energias, que nos últimos anos tem ganhado da física de mésons charmosos uma importante contribuição. / [en] This thesis is devoted to the study of the decay D+ KS(pi)− (pi)+(pi)+ with data collected from the FOCUS experiment, at Fermilab. The final state composed of 4 pseudo-scalars can be produced through a number of resonant sub-structures. The purpose of this analysis is to find the contributing intermediate states by measuring their relative strenghts and phases. For that, the Amplitude Analysis formalism is used, with the so-called Isobar Model. The decay dynamics is described through a function which has the features of the contributing channels (functional forms of the resonances, angular distribution, etc) and which domain is a phase space determined by 5 invariants (due to the kinematical constraints of a 4- body spinless decay). The data sample is thus fitted to this function. Our results show a dominant contribution of the axial- vector meson a1(1260) (52%), followed by the K1(1400) axial-vector (34%). Moreover, the model presents a contribution from the sigma meson (about 8% as a1(sigmapi)KS and sigmaKSpi) and a significant contribution from the scalar k−. The k state has been reported in its neutral mode in other charm decays but not is its charged mode. We find no significant contribution from the direct 4-body decay (non-resonant). This work adds to the effort in the understanding of the strong-interaction dynamics at low energies, which in recent years have been receiving an important contribution from charm meson physics.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 384224.pdf: 10046460 bytes, checksum: 1e0f6b329140d03ad3c7c7a4f67be55e (MD5) Previous issue date: 2006-08-22 / A convers?o direta de energia solar em eletricidade utilizando c?lulas solares vem se destacando como uma das alternativas para solucionar os problemas atuais e futuros da demanda energ?tica. C?lulas solares industriais de alta efici?ncia fabricadas sobre l?minas de sil?cio com a estrutura n+pp+ podem ser bifaciais quando o tempo de vida dos portadores minorit?rios no volume ? elevado. Desta forma, com a mesma quantidade de material, a c?lula pode produzir mais pot?ncia el?trica, principalmente quando associadas a concentradores fotovoltaicos. O objetivo deste trabalho foi implementar e otimizar um processo para fabrica??o de c?lulas solares bifaciais utilizando fornos de processamento t?rmico r?pido e metaliza??o serigr?fica. Foram otimizados, por meio de simula??o, dispositivos de 4 cm? com diferentes concentra??es de dopante em superf?cie e profundidades de jun??o, levando em considera??o a velocidade de recombina??o em superf?cie e a resist?ncia s?rie. Foram obtidas efici?ncias de 15,6% e 15,5% para ilumina??o nas faces n+ e p+, respectivamente. O f?sforo e o boro foram difundidos em um ?nico passo t?rmico. Os melhores par?metros t?rmicos (tempo, temperatura e gases) foram investigados por meio da medida da resist?ncia de folha e do tempo de vida dos portadores minorit?rios. O passo t?rmico ?timo deve ser realizado ? temperatura de 850?C durante 1 minuto, resultando na resist?ncia de folha de 35 ohms/quadrado; e tempo de vida dos portadores minorit?rios de 80 microsegundos. A serigrafia foi implementada e os par?metros de recozimento das pastas foram otimizados. As melhores efici?ncias foram alcan?adas quando as pastas foram secas a 150?C durante um minuto de VIII processamento e recozidas a 950?C tamb?m durante um minuto. Embora a deposi??o do metal tenha sido otimizada, altas resist?ncias s?rie foram observadas nas caracter?sticas I-V das c?lulas solares, que s?o atribu?das ? resist?ncia de contato. O melhor dispositivo apresentou a efici?ncia de 10,2 % (JSC de 30,3 mA/cm2) para ilumina??o pela face n+ e de 2,4% pela face p+.

Estudamos os espalhamentos elásticos próton-próton (pp) e antipróton-próton (pp) na representação eiconal por meio das duas principais formulações compatíveis com vínculos de analiticidade e unitaridade: a inspirada na Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics, QCD) e a baseada na teoria de Regge. Em modelos inspirados em QCD o aumento das seções de choque hadrônicas está relacionado a espalhamentos semiduros (semihard) entre os pártons no interior dos hádrons. A dependência com energia das seções de choque é devida principalmente a processos de espalhamento elementares envolvendo gluóns. Nesta tese apresentamos um modelo eiconal no qual as divergências presentes em processos platônicos, no limite de pequeno momentum transferido, são regularizadas com a introdução de uma massa dinâmica para o gluóns. O modelo utiliza seções de choque elementares oriundas do modelo a pártons da QCD, funções de distribuição de quarks e gluóns atuais (CTEQ6L,CTEQ6L1 e MSTW) e cortes cinemáticos que restringem os processos elementares ao regime semiduro. Em modelos de polos de Regge o aumento das seções de choque hadrônicas é atribuído a troca de um estado sem cor possuindo os números quânticos do vácuo: o Pomeron. Na perspectiva da QCD o Pomeron pode ser entendido como a troca de pelo menos dois gluóns em um estado singleto de cor, tornando a teoria de Regge um importante guia na busca de uma teoria fundamental para a descrição de processos suaves baseada na QCD. Nesta tese determinamos todos os parâmetros do Pomeron suave usando duas variantes de um modelo de Regge. Na primeira delas a trajetória do Pomeron é linear, enquanto na segunda há a inserção na trajetória da singularidade do canal t mais próxima, o laço (loop) de píons. Em ambas formulações, inspirada em QCD e de Regge, fazemos uma análise detalhada dos dados de seção de choque total e parâmetro finos canais pp e pp e fornecemos previsões para estes observáveis nas energias do Tevatron, LHC e raios cósmicos. / We study the proton-proton (pp) and antiproton-proton ( pp) elastic scattering in the eikonal representation by means of two formulations compatible with analyticity and unitarity constraints: a formulation inspired by Quantum Chromodynamics (QCD) and a formulation based upon Regge theory. In QCD-inspired models the increase of the total cross sections is associated with semihard scatterings of partons in the hadrons. The energy dependence of the cross sections is driven especially by gluon-gluon scattering processes which are potentially divergent at small transferred momenta. In this thesis we present an eikonal model in which these divergences are regulated by the introduction of a dynamical gluon mass. The model is built from the parton model using standard QCD cross sections for elementary parton-level processes, updated sets of quark and gluon distribution functions (CTEQ6L,CTEQ6L1 and MSTW), and physically-motivated cuto s which restrict the elementary processes to semihard ones. In Regge pole models the increase of the hadronic total cross sections is attributed to the exchange of a colorless state having the quantum numbers of the vacuum: the Pomeron. In the QCD framework the Pomeron can be understood as the exchange of at least two gluons in a color singlet state. Hence the Regge theory is an important guide in the search of a fundamental theory for soft processes based upon QCD. In this thesis we determine all the parameters of the soft Pomeron by means of two Regge models. In the rst model the Pomeron trajectory is linear whereas the second have the nearest t-channel singularity of the trajectory, namely the two-pion loop. We perform a detailed analysis of proton-proton and antiproton-proton forward scattering data in both QCD-based and Regge approaches, and give predictions for the total cross section and parameter at Tevatron, LHC, and cosmic-ray energies.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Compact Muon Solenoid (CMS) é um dos principais detectores instalados no LHC que possibilita o estudo de diferentes aspectos da Física, indo do Modelo Padrão à matéria escura. Esse detector de propósito geral, foi construído para ser capaz de medir múons com uma grande precisão e todos os seus subdetectores foram construídos com uma alta granularidade, tornando possível identificar e caracterizar as propriedades cinemáticas das partículas finais da colisão. O algoritmo de reconstrução de eventos inclui a identificação de jatos, ou seja, é possível identificar a assinatura da produção de pártons na colisão e a medida de seções de choque da produção de muitos jatos é um dos métodos para se explorar as contribuições da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics - QCD) perturbativa, permitindo avaliar as previsões implementadas nas simulações de eventos. Tendo em vista a caracterização de processos relacionados com a QCD em colisões de próton-próton a uma energia do centro de massa de 7 TeV, é apresentada a medida da seção de choque da produção inclusiva de multijatos no CMS. Para realizar essa medida foram utilizados dados reais coletados em 2010, onde não se apresentava muitas colisões por cruzamento de pacote, com uma luminosidade integrada de L = 2,869 pb-1 e utilizando jatos que estão em quase todo o espaço de fase acessível em pseudorapidez |n|&#8804; 4,8 e momentum transverso pT &#8805; 30 GeV/ c2. Desse resultado foram removidos os efeitos de detecção comparado com predições simuladas. / CMS is one of the main detectors installed in the LHC that is able to study different physical aspects, from the Standard Model to dark matter search. This general purpose detector was constructed to measure muon properties with high precision and all subdetectors were built with high granularity making possible to identify and characterize the kinematic properties of all final stable particles. The event reconstruction algorithm includes the jet identification, in other words, it is possible to identify the signature of parton production in the collision. The measurement of the cross sections of multijet production is one of the methods to explore perturbative QCD contributions, allowing the evaluation of the predictions implemented in the event simulation. Focusing on the characterization of the QCD related process in proton-proton collision at &#8730;s = 7 TeV , the measurement of the inclusive multijet production in CMS is presented. The measurement is done using real data with low pileup events collected in 2010 with integrated luminosity of L = 2,869 pb-1 and using jets in almost all pseudo-rapidity accessible range |n| < 4,8 and low transverse momentum pT > 30 GeV/c2. The detector effects in the measurement was removed, called unfolding procedure, and compared with Monte Carlo predictions.

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Resumo: Neste trabalho apresentamos o formalismo Hamiltoniano de Dirac para sistemas singulares, analisando inclusive a construção do gerador de transformações de gauge. A seguir discutimos brevemente a generalização, já conhecida, desse formalismo para o caso de Lagrangeanos singulares de segunda ordem fazendo também uma análise da estrutura de vínculos presente em tais teorias. Desenvolvemos então o formalismo de Hamilton-Jacobi para sistemas singulares fazendo sua generalização para Lagrangeanos de segunda ordem. Por último, ambos formalismos são aplicados à Eletrodinâmica de Podols y e os resultados obtidos são comparados. / Abstract: In this work we study Dirac's Hamiltonian formulation for singular systems including the construction of the gauge transformations generator. Next we briefy discuss the generalization, already developed, of this formalism for singular second order La grangians. Besides that we also make an anlysis of the constrains structure present in such theories. Then we develop the Hamilton-Jacobi formalism for singular systems making its generalization for the case of second order Lagrangians. Finally, both formalisms are applied to Podols y's eletrodynamics and the obtained results are comparad. / Mestre

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-22T14:26:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FonteEscalarAcoplada.pdf: 378131 bytes, checksum: b9fde60e89fd526a80f4b8264d9c84b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-10T14:15:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FonteEscalarAcoplada.pdf: 378131 bytes, checksum: b9fde60e89fd526a80f4b8264d9c84b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-10T14:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FonteEscalarAcoplada.pdf: 378131 bytes, checksum: b9fde60e89fd526a80f4b8264d9c84b6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Neste trabalho determinamos, utilizando Teoria Quântica de Campos em nível de árvore, a radiação escalar emitida por uma fonte em movimento circular uniforme no espaço-tempo plano de Minkowski, assumindo Gravitação Newtoniana, e no espaço-tempo curvo de um buraco negro sem carga e com momento angular nulo, assumindo Relatividade Geral. Efetuamos este cálculo analiticamente para o caso de Minkowski e numericamente no âmbito do espaço-tempo de Schwarzschild, sendo que neste espaço-tempo curvo obtivemos a forma analítica e a normalização dos modos nas regiões assintóticas. Verificamos que, para as órbitas circulares estáveis de acordo com a Relatividade Geral, a potência irradiada no caso de um buraco negro de Schwarzschild é menor do que a obtida no espaço-tempo de Minkowski assumindo a Gravitação Newtoniana. Obtemos também que apenas uma pequena parcela da radiação emitida é absorvida pelo buraco negro. Verificamos que a diferença entre as potências irradiadas em Schwarzschild e Minkowski diminui na medida em que aumentamos o valor da massa do campo. Em Schwarzschild, uma parcela cada vez maior da radiação emitida é absorvida pelo buraco negro na medida em que aumentamos o valor da massa do campo. / In this work we determine, using Quantum Field Theory in tree level, the scalar radiation emitted by a source in uniform circular motion in Minkowski spacetime, assuming Newtonian gravitation, and in the curved spacetime of a chargeless black hole with null angular momentum, assuming General Relativity. We perform this calculation analitically for the case of Minkowski spacetime and numerically for Schwarzschild spacetime. In the black hole case we obtain the analytic form and the normalization of the modes in the asymptotic regions. We verify, for stable circular orbits acording to general relativity, that the emitted power in Schwarzschild spacetime is lower than the one obtained in Minkowski spacetime assuming Newtonian gravitation. We obtain that only a little amount of the emitted radiation is absorbed by black hole. We also verify that the difference between the emitted powers in Schwarzschild and Minkowski cases decreases if the mass of ¯eld is increased. In Schwarzschild spacetime, the amount of radiation absorbed by the black hole increases for higher values of the mass of the scalar field.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-29T14:00:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_QuantizacaoCanonicaCampo.pdf: 439885 bytes, checksum: be046641d59d966d0f966cd989dd521c (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-11T12:37:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_QuantizacaoCanonicaCampo.pdf: 439885 bytes, checksum: be046641d59d966d0f966cd989dd521c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-11T12:37:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_QuantizacaoCanonicaCampo.pdf: 439885 bytes, checksum: be046641d59d966d0f966cd989dd521c (MD5) Previous issue date: 2010 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fazemos a quantização canônica do campo vetorial massivo, primeiro com relação a observadores inerciais e depois com relação a observadores acelerados. Investigamos como uma fonte uniformemente acelerada em Minkowski interage com o campo vetorial massivo no vácuo inercial, através do cálculo da taxa de resposta total. Esta taxa de resposta é calculada em dois referenciais diferentes, um inercial e outro co-acelerado com a fonte. De acordo com o efeito Unruh, no referencial acelerado, o vácuo inercial corresponde a um banho térmico de partículas. Levando em conta este efeito, mostramos, explicitamente, que estas taxas de resposta são idênticas. Este resultado pode ser usado para descrever a interação de elétrons estáticos com partículas Z 0 presentes na radiação Hawking, desde que os elétrons estejam muito próximos do horizonte de eventos de um buraco negro. / We perform the canonical quantization of the massive vector field, first with respect to inertial observers and then with respect to accelerated observers. We investigate how the uniformly accelerated source in Minkowski inertial vacuum interacts with the massive vector field through the computation of its total response rate. This response rate is computed with respect to two different frames, one inertial and the other co-accelerated with that source. According with the Unruh effect, in the accelerated frame, the inertial vacuum corresponds to a thermal bath of particles. Taking into account this effect, we show explicitly that theses response rates are identicals. This result can be used to describe the interaction of static electrons with the Z 0 particles present in the Hawking radiation, provided the electrons are very close to the black hole event horizon.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-16T15:58:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CriacaoFotonsEfeito.pdf: 427545 bytes, checksum: 5927bc0accc3c6454ca681c479749113 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-13T13:04:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CriacaoFotonsEfeito.pdf: 427545 bytes, checksum: 5927bc0accc3c6454ca681c479749113 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-13T13:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CriacaoFotonsEfeito.pdf: 427545 bytes, checksum: 5927bc0accc3c6454ca681c479749113 (MD5) Previous issue date: 2005 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Consideramos um campo escalar não massivo num espaço-tempo bi-dimensional dentro de uma cavidade oscilante com condições de contorno mistas. Discutindo do fenômeno da criação de partículas, consideramos uma situação de ressonância paramétrica na qual a freqüência de oscilação da fronteira é duas vezes a freqüência do primeiro modo da cavidade estática. Por conveniência, supomos que a fronteira que está em repouso impõe ao campo a condição de Neumann, enquanto que a outra, em movimento não relativístico, impõe ao campo a condição de Dirichlet. Seguindo o procedimento desenvolvido por Dodonov e Klimov (Phys. Rev. A, 56, 2664 (1996)), calculamos o número de partículas criadas, a taxa de geração e a energia na cavidade. Comparamos nossos resultados aos encontrados na literatura para o caso Dirichlet-Dirichlet. / We consider a massless scalar field in a two-dimensional space-time inside an oscillating cavity with mixed boundary conditions. In order to discuss particle creation phenomenum, we consider the situation of parametric resonance in which the oscillating frequency is twice the frequency of the first mode of the static cavity. For convenience, we suppose that one of the boundaries is at rest and imposes Neumann condition to the field, whereas the other is in non-relativistic motion and imposes a Dirichlet condition on the field. Following the procedure developed by Dodonov and Klimov (Phys. Rev. A, 56, 2664 (1996)), we compute the number of created particles, the generation rate and the energy in the cavity. We compare our results with those found in the literature for the Dirichlet-Dirichlet case.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Quebra Espontânea de Simetria (QES) tem sido discutida em muitos cenários, tendo resultados importantes na física Teórica de Partículas, sendo motivo de extensa pesquisa e com variadas aplicações. Neste trabalho, será apresentado um modelo alternativo baseado na Ação de Fujikawa usando quartetos BRST. No primeiro capítulo, todo o ferramental para a análise da QES é discutido partindo da definição em nível clássico e por fim no regime quântico, usando o conceito de ação efetiva. A técnica de quantização de campos de calibre no U(1), presente no eletromagnetismo, foi abordada, usando o cálculo dos propagadores e seus respectivos diagramas de Feynman. Foi estudado em conjunto com esse assunto, o conceito de campos fantasmas de Fadeev-Popov e Simetria-BRST. O mecanismo de Higgs é explorado em nível quântico, sendo feita um estudo dos rearranjos dos graus de liberdade do sistema. No segundo capítulo, as propriedades dos quartetos-BRST são estudadas, bem como suas considerações sobre simetria, quando aplicadas na ação de Fujikawa usando dois cenários: (i) quando a simetria não é quebrada. (ii) A simetria é quebrada. E por fim é feita uma análise sobre os graus de liberdade do sistema.