Após uma revisão das bases da cosmologia moderna e dos mecanismos de produção de anisotropias na radiação cósmica de fundo, calculamos a relação entre a polarização da radiação cósmica de fundo causada por espalhamento Thomson no gás ionizado presente em aglomerados de galáxias e o potencial gravitacional da época do desacoplamento dos fótons com a matéria, em z \' 1100. Mostramos como é possível realizar, em teoria, uma tomografia desse potencial gravitacional em todo o universo observável e como a correlação desse sinal de polarização com o contraste de densidade de matéria poderia nos ajudar a restringir parâmetros cosmológicos. Entretanto, o fraco sinal esperado para essa polarização nos leva à conclusão de que uma tomografia do potencial gravitacional, através desse método, é impraticável no futuro próximo. / After a review of the foundations of modern cosmology and the cosmic microwave background anisotropies production mechanisms, we calculated the relation between the cosmic microwave background polarization caused by Thomson scattering in the ionized gas found in galaxy clusters and the gravitational potential from the photon decoupling epoch, on z \' 1100. We have shown how it is possible to make, in theory, a tomography of this potential over all the observable universe and how the correlation of this polarization signal with the matter density contrast could help us constrain cosmological parameters. However, the weak signal expected for this polarization shows that a gravitational potential tomography using this method is unfeasible in the near future.

Neste trabalho realizamos cálculos teóricos das razões de povoamento dos níveis de estrutura fina do C0, C+ e Si+ considerando em detalhes os efeitos dos diversos mecanismos de excitação: colisões, fluorescência e a radiação cósmica de fundo. Empregamos dados atômicos recentes coletados na literatura na resolução das equações de equilíbrio estatístico pertinentes. A confrontação das razões de povoamento calculadas com as razões de densidades de coluna observadas disponíveis na literatura nos permite obter informações acerca das condições físicas (densidades volumétricas, intensidade de um campo de radiação UV presente, temperatura da radiação cósmica de fundo) e propriedades (dimensão característica e massa) dos sistemas damped Lyman a e Lyman Limit vistos em absorção no espectro de QSOs. Como um aparte, e por sua relação com o tema do trabalho, também investigamos a lei de temperatura da radiação cósmica de fundo. / In this work we perform theoretical calculations of the population ratios of fine structure levels of C0, C+ and Si+ considering in detail the effect of the various excitation mechanisms: collisions, fluorescence and the cosmic background radiation. We employ recent atomic data, gathered in the literature, to solve the related statistical equilibrium equations. The comparison of the calculated population ratios with the observed column densities ratios available in the literature allows us to obtain informations regarding the physical conditions (volume densities, intensity of a UV radiation field present, temperature of the cosmic background radiation) and properties (characteristic size and mass) of damped Lyman a and Lyman Limit systems seen in absorption in spectra of QSOs. We also investigate the temperature law of the cosmic background radiation, which bears a tight relationship with this work.

Orientador: Carlos Ourivio Escobar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:37:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_CarlosJoseTodero_M.pdf: 3956031 bytes, checksum: 4eff2bec5351ea343548019fb3497fbf (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A compreensão da radiação cósmica - a saber: os mecanismos de produção/aceleração e os processos de propagação - passa pela determinação de três grandezas: a energia dessa radiação, sua direção de chegada e sua composição química. Essas três "frentes de trabalho":desafiam a experiência, a capacidade e a responsabilidade de vários grupos de físicos de partículas do mundo todo. Este trabalho se refere à composição do primário da radiação cósmica no âmbito da Colaboração Auger. Ele não tem a ambição de encontrar uma técnica denitiva para a obtenção deste parâmetro. Aliás, determinar a composição química do primário é algo difícil, tendo em vista a dependência de modelos de interação hadrônica e a impossibilidade (atual) de sua caracterizac¸ são evento a evento. Dos vários parâmetros usados para se estimar essa composição, tentamos analisar cinco deles: Xmax, t10-50 , t50-90 ,t10-90 , Plocal. Estes foram obtidos por meio de simulação¸ de Monte Carlo, através dos códigos CORSIKA e AIRES. A rede de detectores de superfície foi simulada usando-se o programa SAMPLE. Os resultados das simulações foram comparados, quando possível, a dados experimentais fornecidos pelo Engineering Array do sítio sul do Observatório Auger / Abstract: The understanding of cosmic radiation - the production/acceleration mechanism and the propagation processes - involves the determination of three parameters: the energy of this radiation, its arrival direction and the chemical composition. These three tasks have challenged the experience, the skill and responsibility of several groups of particle physicists over the whole world. This work refers to the primary cosmic ray composition in the scope of the Auger Collaboration. It does not intend to present a denite technique to obtain this parameter. As a matter of fact, to determine the primary composition is something difcult, considering the hadronic model dependence and the impossibility (nowadays) of its description event by event. Among the several parameters used to estimate the composition, we attempted to investigate ve of them: Xmax, t10-50 , t50-90 ,t10-90 , Plocal. They were obtained through Monte Carlo simulation with two different codes: CORSIKA and AIRES. The surface array was simulated by the SAMPLE program. The simulation results were compared, when possible, to experimental data from the Engineering Array of the Auger Observatory / Mestrado / Física / Mestre em Física