The research work in this thesis is based on strongly interacting quantum lattice systems. The biggest part of research was conducted using state-of-the-art tensor network simulations. Tensor networks provide efficient and highly accurate representations of quantum states when any simply connected patch of the quantum state is slightly entangled. Matrix Product States (MPS) is a tensor network representation for quantum states which is quasi-exact for one-dimensional systems when entanglement entropy of any bipartition of the state follows ``area-law". Projected Entangled Pair States (PEPS) is the extension of MPS for higher dimensional systems, where entanglement entropy area-law is non-trivial. These formalisms and their relevant ground state optimization techniques, Density Matrix Renormalization Group (DMRG) for MPS and Simple Update (SU) with Tensor Renormalization Group (TRG) for PEPS are thoroughly analysed. Entanglement entropy area-law is usually obeyed by the ground state of local Hamiltonians, while generic highly excited states follow a volume-law (they span a finite part of the Hilbert space). Recently, a class of interacting system was shown to undergo a dynamical phase transition (Many Body Localization) where the entropy of every eigenstate follows an area-law. This transition is achieved when the system is highly disordered and the quantum many body state becomes localized similarly to the free particle Anderson localization. The area-law property makes highly excited eigenstates of Many Body Localized (MBL) systems efficiently represented by the MPS ansatz. We develop a highly optimized algorithm (eDMRG) which goes beyond ground state optimization and successfully target eigenstates in any part of the spectrum. This algorithm is used together with analytical calculations, based on local integrability of MBL systems, to identify the universal behaviour of the entanglement spectrum of highly excited eigenstates in MBL systems. In the second part we study interacting bosons in 2D optical lattices. Strongly interacting bosons are simulated using the Bose-Hubbard (BH) model when the interactions are strictly local and the Extended Bose-Hubbard (EBH) model, when additional dipolar interactions are present. The ground states of BH/EBH Hamiltonians in a hexagonal lattice are studied. The phase spectrum includes various insulating and critical phases which are studied in detail using infinite-PEPS ansatz. Additional results on entanglement entropy scaling with respect to the filling of the lattice are presented. Finally, a strongly interacting Harper-Hofstadter Hamiltonian is realized by combining synthetic fields with the BH model. The homogeneity of the system is then broken by a parabolic trapping potential, similar to the ones used in cold atom experiments. Using time-dependent Gutzwiller ansatz (GA) the expansion dynamics of the cloud in large square lattices are studied. In contrast to the expansion dynamics of the BH model, it is found that the synthetic fields generate a self-trapping effect. Using phenomenology and simulations the dynamics are studied in the hard-core and soft-core limit.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 04024.pdf: 3628243 bytes, checksum: 85a871f2396f235238f333eefec1e8ab (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01010.pdf: 16336682 bytes, checksum: fb7f780f24753f31fb96810fce4c3a14 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05171.pdf: 1226633 bytes, checksum: a8a8ac2deed7ddd884b8a9228185c81d (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-08-07T13:29:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE PAULA FRASSINETTI.pdf: 2414745 bytes, checksum: 4d824cc24f314359b8a18d0aa19140aa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T13:29:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE PAULA FRASSINETTI.pdf: 2414745 bytes, checksum: 4d824cc24f314359b8a18d0aa19140aa (MD5) Previous issue date: 2016-08-02 / CAPES / Atualmente tem-se evidenciado um aumento dos níveis da radioatividade ambiental, em decorrência de atividades antrópicas, tendo como exemplo as indústrias de petróleo que produzem por ano cerca de 2,5x104 a 2,25x105 toneladas de materiais contaminados, que contêm níveis elevados de elementos das séries radioativas naturais do 238U,235U, 232Th e 40K, contribuindo para a formação do “TENORM” (Technologically Enhanced Naturally Ocurring Radioactive Material). Assim, o objetivo principal deste estudo foi avaliar as concentrações do 238U, 226Ra, 232Th, 40K e 210Pb em amostras de solos, sedimentos, peixes e folhas de mangue coletadas no percurso dos rios Ipojuca Massangana e Tatuoca localizados na Região Estuarina do Complexo Industrial de SUAPE, devido à instalação de uma refinaria de petróleo e à consequente introdução no meio ambiente de materiais radioativos naturais oriundos de outras regiões. Para isto, foram determinadas as concentrações do 238U, 226Ra, 232 Th, 40K em amostras de solos, sedimentos, peixes e folhas, utilizando o método da espectrometria gama. Além disso, determinou-se também as concentrações de 210Pb em amostras de peixes e folhas de mangue também pelo método da espectrometria gama e em amostras de solos e sedimentos pela técnica da troca iônica. As concentrações de 238U, 226Ra, 232 Th, 40K e 210Pb em solos, sedimentos, peixes e folhas de mangue variaram respectivamente de < LD – 622,89 Bq.kg-1; 13,57 – 872,62 Bq.kg-1; 16,6 – 989,17 Bq.kg-1; < LD – 992,35 Bq.kg-1. Os resultados obtidos mostraram que a área relativa à situação pré-operacional encontra-se com valores acima dos estimados pela UNSCEAR para regiões consideradas naturais, apresentando interferência antropogênica. / Now a days it has been evidenced increase in environmental radioactivity levels, as a result of human activities, taking as an example the petroleum industry that produces annually 2,5x104 the 2,25x105 tons of contaminated materials which contain high levels of natural radioactive elements from the 238U, 235U, 232Th and 40K natural series, contributing to the formation of "TENORM" (Technologically Enhanced Naturally ocurring radioactive Material). Then, the main objective of this study was to evaluate the concentrations 238U, 226 Ra, 232Th, 40K and 210Pb in soil samples, sediments, fish and mangrove leaves collected in the course of Ipojuca, Massangana and Tatuoca rivers located in the estuarine region of the Industrial Complex of SUAPE, due to the installation of an oil refinery and the consequent introduction into the environment of natural radioactive materials from other regions. With this purpose the concentrations of 238U, 226Ra, 232Th and 40K were determined in soil samples, sludge, leaves and fish, using gamma spectrometry. Also concentrations were determined 210 Pb in samples of fish and mangrove leaves were determined by the method of gamma spectrometry and in soil and sediment samples by the technique of ion exchange. The concentrations in soils , sediments, fish and mangrove leaves obtained for 238U, 226Ra, 232Th, 40 K and 210Pb ranged respectively from < LD - 622.89 Bq.kg-1; 13.57 to 872.62 Bq.kg-1; 16.6 to 989.17 Bq.kg-1; < LD - 992.35 Bq.kg-1. The results showed that the area studied presented radioactivity concentration values estimated by UNSCEAR to regions considered natural, with anthropogenic interference.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 04024.pdf: 3628243 bytes, checksum: 85a871f2396f235238f333eefec1e8ab (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01010.pdf: 16336682 bytes, checksum: fb7f780f24753f31fb96810fce4c3a14 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05171.pdf: 1226633 bytes, checksum: a8a8ac2deed7ddd884b8a9228185c81d (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O Brasil possui a sétima maior reserva geológica de urânio do mundo, com aproximadamente 310 mil toneladas. A Província Uranífera de Lagoa Real, na região de Caetité e Lagoa Real, situado no centro sul da Bahia, é considerada a mais importante província monominerálica do Brasil. A população urbana que vive no distrito uranífero nas cidades de Caetité, Lagoa Real e Livramento de Nossa Senhora usa água potável oriunda do abastecimento público. Na área rural, caracterizada por freqüentes secas, os moradores recebem água de poços escavados e perfurados como também, de pequenas barragens e reservatórios abastecidos pelas chuvas. Este trabalho determinou os níveis de radioatividade alfa e beta total e as concentrações de urânio em diversos tipos de água consumidas pela população urbana e rural da Província Uranífera de Lagoa Real. As atividades &alpha; e &beta; total foram determinadas com detector proporcional de fluxo gasoso e baixa radiação de fundo. As concentrações de urânio foram determinadas com o Espectrômetro de Massa com Fonte de Plasma Indutivo (ICP-MS). Os resultados obtidos foram comparados com as recomendações recentes de 2011 da Organização Mundial da Saúde, a portaria nº 2914 de 12/12/2011 do Ministério da Saúde e as resoluções do CONAMA. Os níveis de radiação natural variaram de 0,0041 ± 0,0004 Bq.L-1 a 0,80 ± 0,04 Bq.L-1 para a atividade alfa total e de 0,045 ± 0,003 a 3,0 ± 0,2 Bq.L-1 para a atividade beta total. Tendo como parâmetro a OMS e o MS, apenas duas amostras de água subterrânea, uma localizada na cidade de Lagoa Real e outra na cidade de Caetité apresentaram concentrações alfa total acima do valor de 0,5 Bq.L-1 descrito em suas recomendações, 0,80 ± 0,04 Bq.L-1 e 0,57 ± 0,03 Bq.L-1respectivamente. Para beta total, três amostras apresentaram níveis de radioatividade acima do limite de 1 Bq.L-1 recomendado pela Organização Mundial de Saúde e estabelecido pelo Ministério da Saúde; 3,0 ± 0,2 Bq.L-1; 1,63 ± 0,13 Bq.L-1 e 1,19 ± 0,07 Bq.L-1 todos situados no município de Lagoa Real. Duas amostras de água subterrânea no município de Caetité apresentaram concentrações de urânio acima do valor de 15 &mu;g.L-1 determinado pelo CONAMA, 20,3 ± 0,3 &mu;g.L-1 e 17,1± 0,3 &mu;g.L-1. Em Lagoa Real, uma amostra apresentou níveis de urânio seis vezes superior ao limite estabelecido pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente, 89,5 ± 1,5 &mu;g.L-1. A Organização Mundial da Saúde em 2004 estabeleceu em suas recomendações o limite de 15 &mu;g.L-1 como a concentração máxima de urânio na água potável. Em 2011 a OMS aumentou este limite para 30 &mu;g.L-1. Levando-se em consideração as atuais recomendações da OMS, apenas a concentração de uma amostra de água apresentou níveis de urânio acima do recomendado, 89,5 ± 1,5 &mu;g.L-1 no município de Lagoa Real. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP