Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-13T13:50:59Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2320909 bytes, checksum: 25cc6b6504385f6f69412717c2952be1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T13:50:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2320909 bytes, checksum: 25cc6b6504385f6f69412717c2952be1 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / We considered the discrete approach to Newtonian cosmology presented by Ellis and Gibbons in a recent paper, and generalize this to the continuum limit. The results are obtained using the Newton's laws for particles interacting gravitationally, which are moving homothetically, with with their comoving positions constituting a central configuration. It requines no use of the fluid mechanics, but just a correspondence between the quantities which appear in the approach of Ellis and Gibbons and their generalizations for a system with high density, but with a finite number of particles. The solutions of the equation for the scale factor are presented, taking into account the presence of a term associated with the cosmological cons­tant. We briefly present the relativistic cosmology and compare with Newtonian cosmology. / Consideramos a formulagao discreta da cosmologia Newtoniana adotada por Ellis e Gibbons, em artigo recente, e fazemos uma generalizagao para o limite do continuo. Os resultados sao obtidos com o use das leis de Newton para particulas que interagem gravitacionalmente, que se movem homoteticamente, com suas coordenadas comOveis constituindo-se uma con­figuragao central. Nao foi necessario o use da mecanica dos fluidos, mas tao somente, uma correspondencia direta entre as grandezas discretas da formulagao de Ellis e Gibbons e suas generalizagoes para um sistema muito denso, com um nilmero finito de particulas. Sao apresentadas solugoes da equagao para o fator de escala, considerando a presenga do termo associado a constante cosmolOgica. E feita uma breve apresentagao da cosmologia Einstei­niana e uma comparagao com a cosmologia Newtoniana.

Faz-se uma revisão do problema da dimensionalidade do espaço entendido como um problema de Física, enfatizando que algumas leis físicas dependem fortemente deste parâmetro topológico do espaço. Discute-se o que já foi feito tanto no caso da equação de Schrödinger quanto na de Dirac. A situação na literatura é bastante controversa e, no caso específico da equação de Dirac em D dimensões, não se encontra nenhum trabalho na literatura científica que leve em conta o potencial de intera coulombiana corretamente generalizado quando o número de dimensões espaciais é maior do que três. Discute-se, portanto, o átomo de hidrogênio relativístico em D dimensões. Novos resultados numéricos para os níveis de energia e para as funções de onda são apresentados e discutidos. Em particular, considera-se a possibilidade de existência de átomos estáveis em espaços com dimensionalidade 6= 3.

abstract: What can classical chaos do to quantum systems is a fundamental issue highly relevant to a number of branches in physics. The field of quantum chaos has been active for three decades, where the focus was on non-relativistic quantumsystems described by the Schr¨odinger equation. By developing an efficient method to solve the Dirac equation in the setting where relativistic particles can tunnel between two symmetric cavities through a potential barrier, chaotic cavities are found to suppress the spread in the tunneling rate. Tunneling rate for any given energy assumes a wide range that increases with the energy for integrable classical dynamics. However, for chaotic underlying dynamics, the spread is greatly reduced. A remarkable feature, which is a consequence of Klein tunneling, arise only in relativistc quantum systems that substantial tunneling exists even for particle energy approaching zero. Similar results are found in graphene tunneling devices, implying high relevance of relativistic quantum chaos to the development of such devices. Wave propagation through random media occurs in many physical systems, where interesting phenomena such as branched, fracal-like wave patterns can arise. The generic origin of these wave structures is currently a matter of active debate. It is of fundamental interest to develop a minimal, paradigmaticmodel that can generate robust branched wave structures. In so doing, a general observation in all situations where branched structures emerge is non-Gaussian statistics of wave intensity with an algebraic tail in the probability density function. Thus, a universal algebraic wave-intensity distribution becomes the criterion for the validity of any minimal model of branched wave patterns. Coexistence of competing species in spatially extended ecosystems is key to biodiversity in nature. Understanding the dynamical mechanisms of coexistence is a fundamental problem of continuous interest not only in evolutionary biology but also in nonlinear science. A continuous model is proposed for cyclically competing species and the effect of the interplay between the interaction range and mobility on coexistence is investigated. A transition from coexistence to extinction is uncovered with a non-monotonic behavior in the coexistence probability and switches between spiral and plane-wave patterns arise. Strong mobility can either promote or hamper coexistence, while absent in lattice-based models, can be explained in terms of nonlinear partial differential equations. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Electrical Engineering 2012

abstract: In this thesis, we present the study of several physical properties of relativistic mat- ters under extreme conditions. We start by deriving the rate of the nonleptonic weak processes and the bulk viscosity in several spin-one color superconducting phases of quark matter. We also calculate the bulk viscosity in the nonlinear and anharmonic regime in the normal phase of strange quark matter. We point out several qualitative effects due to the anharmonicity, although quantitatively they appear to be relatively small. In the corresponding study, we take into account the interplay between the non- leptonic and semileptonic weak processes. The results can be important in order to relate accessible observables of compact stars to their internal composition. We also use quantum field theoretical methods to study the transport properties in monolayer graphene in a strong magnetic field. The corresponding quasi-relativistic system re- veals an anomalous quantum Hall effect, whose features are directly connected with the spontaneous flavor symmetry breaking. We study the microscopic origin of Fara- day rotation and magneto-optical transmission in graphene and show that their main features are in agreement with the experimental data. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Physics 2013

Nesse trabalho discutimos alguns aspectos da teoria quântica de campos que nos levam a formulação do potencial efetivo em teorias supersimétricas. O enfoque é dado as técnicas para análise da quebra de supersimetria em 2 + 1-dimensões. São discutidas as condições sobre o potencial efetivo de teorias supersimetrias para que ocorra ou não quebra de supersimetria. O potencial efetivo do modelo Wess-Zumino em 2+1-dimensões é calculado até a aproximação de 2-laços no formalismo de componentes e supercampos e até essa ordem não foi encontrado quebra de supersimetria. / In this work we discuss some aspects of quantum theory of fields used for the formulation of the effective potential of supersymmetric theories. The main focus is given to the methods used to analyse supersimmetry breaking in 2 + 1-dimensions. We discuss the conditions on the effective potential of supersymmetric theories for the occurrence of supersymmetry breaking. The effective potential of Wess-Zumino model em 2 + 1-dimensions is calculated up to 2-loops approximation where supersymmetry breaking is not found to this order.

Neste trabalho são reportadas medidas realizadas no detector PHENIX do RHIC sobre J/Psi em colisões p+p e Au+Au a s^(1/2) = 200 GeV na região de rapidez central e Psi\' em colisões p+p nas mesmas condições. As medidas incluem a dependência com o momento transverso da produção de charmônio e o fator de modificação nuclear de J/Psis para vários regimes de centralidade de colisão. / This work reports measurements done by the PHENIX detector at RHIC about J/Psi in p+p and Au+Au collisions at s^(1/2) = 200 GeV in the mid-rapidity range and Psi\' in p+p collisions in the same conditions. The measurements include the transverse momentum dependence of charmonium production and J/Psi nuclear modification factor in different centrality regimes.

A produção de J/, e 0 em colisões p+p a uma energia no referencial do centro de massa (ps) de 200 GeV foi estudada no Experimento PHENIX no RHIC. A amostra de dados coletada durante o período de aquisição de 2006 permitiu não somente a determinação das seções de choque absolutas, mas também o estudo da polarização de J/, através de seu decaimento no canal de dieltrons em região de rapidez central. As medidas incluem a dependência com o momento transverso e são comparadas com aquelas de outros experimentos em diferentes intervalos de rapidez e energias de colisão, e com previsões teóricas. A medida da polarização de J/, deve trazer limitações aos mecanismos de formação de charmonium e a medida de feed-down de J/, s provenientes de ´ é de importância para o entendimento da produção prompt de J/, assim como para a supressão observada em colisões A+A no RHIC. / The production of J/´psi´e ´psi´collisions at the nucleon center of mass energy ´(s pot.1/2)´ have been studied in the PHENIX Experiment at RHIC. The sample collected during the 2006 data taking period allowed not only the determination of absolute cross sections but also the study of J= polarization through its decays into the dielectron channel at mid rapidity. The measurements include transverse momentum dependence and are compared to that of other experiments in different rapidity ranges and collision energies and to theoretical model predictions. The J= polarization results should provide a constraint on charmonium formation mechanisms and the measurement of the feed down of 0 to J= is of importance for understanding prompt J= production as well as the suppression observed in A+A collisions at RHIC.

O advento dos colisores modernos tem proporcionado novas possibilidades de estudo em física de partículas como, por exemplo, a busca por nova física e o estudo de novos estados da matéria hadrônica. Em particular, em colisões de íons pesados em altas energias, acredita-se que um novo estado da matéria seja formado antes da colisão, o chamado condensado de vidros de cor. Tal estado seria a condição inicial de um plasma de quarks e glúons e é caracterizado por altas densidades de pártons (quarks e glúons). De fato, as equações de evolução da Cromodinâmica Quântica predizem que, para virtualidades moderadas e altas energias, os hádrons se tornam sistemas extremamente densos devido ao crescimento das distribuições de glúons nessas condições. Um crescimento indefinido das distribuições de glúons poderia levar à violação do vínculo de unitariedade. Para evitar essa violação, existe um mecanismo chamado de saturação de pártons o qual contém o crescimento das distribuições de quarks e glúons de forma a respeitar o vínculo de unitariedade. Teoricamente, no limite de altas energias, observa-se que os hádrons são populados especialmente por glúons. Experimentalmente, existem indícios da saturação em colisões ep, pp, pA e AA, contudo, isso ainda é uma questão em aberto. Portanto, no limite de altas densidades, espera- se que a física não linear, a qual leva em conta efeitos de recombinações de glúon, passe a se manifestar. Uma alternativa para o estudo da saturação em colisores hadrônicos são os processos foto-induzidos, os quais ocorrem em interações ultraperiféricas. Em uma colisão ultraperiférica entre dois hádrons, o parâmetro de impacto é maior do que a soma dos raios dos hádrons, de forma que interações fortes são suprimidas. Dessa forma os hádrons atuam como fontes de fótons (quase reais) podendo ocorrer interações fóton-hádron e fóton-fóton. Nesse trabalho estudamos a fotoprodução difrativa de mésons vetoriais em energias do LHC para colisões ultraperiféricas próton-próton, próton-núcleo e núcleo-núcleo e a produção dupla de mésons vetoriais em colisões fóton-fóton e devido ao mecanismo de duplo espalhamento fóton-p(A). Mostramos como esses processos podem ser usados para estudar a física de altas energias e os efeitos de saturação. Os efeitos de saturação em nossos cálculos são levados em conta através do formalismo de dipolo de cor, que é uma das ferramentas básicas usadas nessa tese. O tratamento de colisões ultraperiféricas hádron-hádron foi feito com a aproximação de fótons equivalentes que assim como o formalismo de dipolo, foi extensamente usada. Nossos resultados apontam que o estudo fenomenológico e experimental dos tipos de processos citados acima são factíveis e podem ser usados para vincular a dinâmica da QCD em altas energias. / The advent of the modern colliders has provided new possibilities of study in particle physics as, for example, the search for new physics and the study of new states of the hadronic matter. In particular, in high energy heavy ion collisions is expected that a new state can be formed before the collision, the so called Color Glass Condensate. This state would be the initial condition of the Quark Gluon Plasma and is characterized by high parton (quarks and gluons) densities. Indeed, the Quantum Chromodynamics evolution equations predict that, for moderate virtualities and high energies, the hadrons become extremely dense systems due to the growth of the parton distribution in these conditions. An indefinite growth of the parton distributions could lead to the violation of the unitarity bound. To avoid this violation, there is a mechanism called parton saturation which tames the growth of the parton distributions to satisfy the unitarity bound. Theoretically, in the high energy limit, one can see that the hadrons are populated mainly by gluons. Experimentally, there are indications of the saturation in ep, pp, pA and AA collisions, however, this is an open question. So, in the high density limit, we expect that the nonlinear physics, which takes into account gluon recombination effects start to manifest itself. An alternative for the study of the saturation at hadronic colliders are the photon-induced processes, which occurs in ultra-peripheral collisions. In a ultra-peripheral collision between two hadrons the impact parameter is greater than the sum of the radii of the hadrons, so the strong interaction is suppressed. Thus, the hadrons act as sources of (almost real) photons and may occur photon-hadron and photon-photon interactions. In this work we study the diffractive photoproduction of vector mesons at LHC and future colliders energies in ultra-peripheral proton-proton, proton-nucleus and nucleus-nucleus collisions and the double vector meson production in photon-photon collisions and due to the double photon-p(A) scattering mechanism. We show how these processes can be used to study the high energy physics and the saturation effects. These effects are considered in our calculations through the color dipole formalism, which is one of the basic tools used in this thesis. The treatment of the ultra-peripheral hadron-hadron collisions was done through the equivalent photon approximation that just as in the dipole formalism, was widely used. Our results point that the phenomenological and experimental studies of the processes cited above are feasible and can be used to constraint the QCD dynamics in high energies.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernando moucherek.pdf: 338779 bytes, checksum: b2cb977406951d20096081bf000e7975 (MD5) Previous issue date: 2006-10-20 / In this work, one searchs to investigate the influence of violating terms of Lorentz and CPT (in "vectorial"and "axial"couplings ) on the equation of Dirac, and its non-relativistic limit. Firstly, its solutions of wave-planes, relation of dispersion and eigenvalues are gotten. After that, the limit of low energies is worked and determined the non-relativistic Hamiltonian. In the case of the vectorial coupling, the breaking terms do not induce any modification on the spectrum of hydrogen (in the presence or absence of external magnetic field), what it is in accordance with the fact of this background only to determine the displacement at the momentum of the system. In the case of the pseudo-vectorial coupling, however, the non-relativistic Hamiltonian possesss a term that modifies the spectrum, inducing an alteration of energy similar to Zeeman effect (in the absence of external magnetic field). Such effect is then used to establish the upper limit on the magnitude of background:bz < 10¡10eV . In the second part of this work, is analyzed the influence of a fixed background, violating of Lorentz, in a non-minimum coupling on the sector of fermions, on the equation of Dirac. The non-relativistic regime is considered and the Hamiltonian accomplished. The effect of this Hamiltonian on the spectrum of hydrogen is determined in calculations of first order (in the absence of external magnetic field), revealing the presence of energy shifting that modifies the fine structure of the spectrum and makes possible the imposition of a upper limit on the breaking product:gvz < 10¡14(eV )¡1. In the presence of external magnetic field, a correction of energy also is gotten, implying in the limit:gvz < 10¡25(eV )¡1. In the case where the non-minimum coupling is of the type torsion, no first order correction is shown in the absence of external field; in the presence of a external field, a second Zeeman effect is observed, implying in:gvz < 10¡25(eV )¡1. Such results show that the effect of Lorentz violating can more significantly be investigated in way to the presence of a external field. / Neste trabalho, busca-se investigar a influência de termos violadores de Lorentz e CPT (em acoplamentos "vetoriais"e "axiais") sobre a equação de Dirac, e seu limite não-relativistico. Primeiramente, são obtidas as suas soluções de onda-plana, relação de dispersão e autovalores. Em seguida, o limite de baixas energias é trabalhado e o Hamiltoniano não-relativistico determinado. No caso do acoplamento vetorial, os ter- mos de violação não induzem qualquer modificação sobre o espectro do hidrogênio (na presença ou ausência de campo magnético externo), o que está de acordo com o fato deste background determinar apenas um deslocamento no momento do sistema. No caso do acoplamento pseudo-vetorial, entretanto, o Hamiltoniano não-relativistico possui um termo que modifica o espectro, induzindo uma alteração de energia similar ao efeito Zee- man (na ausência de campo magnético externo). Tal efeito é então usado para estabelecer um limite superior sobre a magnitude do background: bz < 10¡10eV Na segunda parte deste trabalho, é analisada a influência de um background bz xo, violador de Lorentz, em acoplamento não-minimo sobre o setor de férmions, sobre a equação de Dirac. O regime não-relativistico é considerado e o Hamiltoniano estabelecido. O efeito deste Hamiltoniano sobre o espectro do hidrogênio é determinado em cálculos de primeira ordem (na ausência de campo magnético externo), revelando a presença de desvios de energia que modificam a estrutura fina do espectro e possibilitam a imposição de um limite superior sobre o produto de violação: gvz < 10¡14(eV )¡1. Na presença de campo magnético externo, uma correção de energia é também obtida, implicando no limite:gvz < 10¡25(eV )¡1.No caso em que o acoplamento não-minimo é do tipo torção, nenhuma correção de primeira ordem é exibida na ausência de campo externo; na presença de um campo externo, um segundo efeito Zeeman é observado, implicando emgvz < 10¡25(eV )¡1. Tais resultados mostram que o efeito de violação de Lorentz pode ser mais sensivelmente investigado em meio à presença de um campo externo.

Estudos pioneiros na década de 1970 com cálculos ab initio inauguraram o campo da química quântica relativística computacional. Desde então, também devido ao crescimento exponencial da capacidade computacional, a aplicação de Hamiltonianos relativísticos em cálculos de química teórica tem se tornado cada vez mais frequente. No entanto, o desenvolvimento de conjuntos de funções de base para estes cálculos não seguiu no mesmo ritmo. Após décadas, as melhores opções disponíveis ainda apresentam certas limitações técnicas, como sinais de prolapso variacional. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi a geração de eficientes conjuntos relativísticos de funções de base Gaussianas para aplicação em cálculos ab initio correlacionados. Usou-se então de uma versão polinomial do método da coordenada geradora Dirac-Fock para elaboração de um conjunto primitivo de funções otimizadas variacionalmente livres de prolapso. Funções de correlação/polarização e funções difusas foram adicionadas em acordo com uma incrementação do tipo quadruple-&zeta;. Estas funções foram escolhidas através do tratamento multi-referencial de interação de configurações com o Hamiltoniano Dirac-Coulomb. Cálculos moleculares de propriedades fundamentais atestaram a qualidade destes conjuntos, denominados RPF-4Z, em comparação com outras bases relativísticas bastante utilizadas na literatura. Adicionalmente, momentos de quadrupolo nuclear de isótopos de bismuto e potássio e uma curva de energia potencial do dímero de rádio foram obtidos com estes conjuntos. Ao prover funções de base que retornam resultados comparáveis a outros conjuntos relativísticos disponíveis de qualidade quadruple-&zeta;, mas com uma significativa redução na demanda computacional, espera-se que as bases RPF-4Z se traduzam em um grande avanço na área. / Pioneering studies with ab initio calculations from the 1970s gave rise to the computational relativistic quantum chemistry field. Since then, also due to the exponential growth in computational resources, the application of relativistic Hamiltonians in theoretical chemistry calculations has become more common. However, the development of basis sets to be used in such calculations have presented its struggles. After decades, technical limitations, such as the variational prolapse issue still persist. Hence, the aim of the present thesis was the development of efficient relativistic Gaussian basis sets to be applied in correlated ab initio calculations. In order to do that, a polynomial version of the generator coordinate Dirac-Fock method has been applied to obtain variationally optimized primitive sets that are free of prolapse. Correlating/polarization functions, as well as diffuse ones, were added to these sets in a quadruple-&zeta; type of increment. Such functions were chosen by means of the Dirac-Coulomb multi-reference configuration interaction treatment. Molecular calculations of fundamental properties have attested the high quality of the designated RPF-4Z sets in comparison with other well-known relativistic sets. Furthermore, nuclear electric quadrupole moments of bismuth and potassium isotopes and a potential energy curve of the radium dimer were also analyzed. Since these generated sets are as accurate as commonly used relativistic quadruple-&zeta; sets already available, but with the advantage of a reduced computational demand, the RPF-4Z sets are expected to represent a great advance in the field.