CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / In this work is analysed how is the behavior of the complex scalar field in the Randall- Sundrum RS scenery. The RS model is a model of extra dimension, that solves satisfactorily the problem of the Higgs hierarchy. The problem is related to the big discrepancy between the gravitational and eletroweak scales of mass. The obtained results are based in a not factorable geometry of the Anti-de-Sitter type. We will do a review about general relativity and spacetime anti-de-sitter. We will see the construction of the models RS-I and RS-II, as well how the calculus of conections, through the Christoffel symbol, Ricci tensor, Ricci scalar and Einsteins tensor. Finally, we study the localization of the charge and current of the complex field in a brane. / Nesse trabalho à analisado como se comporta o campo escalar complexo em um cenÃrio de Randall-Sundrum (RS). O modelo RS à um modelo de dimensÃes extras, que resolve de maneira satisfatÃria o problema da hierarquia de Higgs. Esse problema diz respeito à grande discrepÃncia entre Ãs escalas de massa gravitacional e eletrofraca. Os resultados obtidos sÃo fundamentados em uma geometria nÃo-fatorizÃvel do tipo Anti-de-Sitter. Serà feita uma revisÃo sobre Relatividade Geral e EspaÃo-tempo Anti-de-Sitter. Serà visto a construÃÃo dos Modelos de RS-I e RS-II, bem como o cÃlculo das conexÃes, atravÃs do sÃmbolo de Christoffel, tensor de Ricci, escalar de Ricci e tensor de Einstein. Por fim, estudamos a localizaÃÃo da carga e da corrente do campo complexo na brana.

Neste trabalho, propomos um conjunto de estratégias para enfrentar os obstáculos epistemológicos à aprendizagem da cinemática na Teoria da Relatividade Restrita. Tais estratégias são baseadas na proposta da noção de perfil conceitual de referencial (Ayala & Frezza, 2007) e visam promover uma interação cognitiva entre a Mecânica Newtoniana e Relativística. O perfil conceitual (Mortimer, 1995-2000) é um modelo para compreender a evolução conceitual em sala de aula. Para tais objetivos, foi desenvolvido um conjunto de ações em uma seqüência de aplicações de pré-testes e pós-testes com a finalidade de explicitar a concepção dos alunos sobre o aspecto a ser investigado e avaliar a evolução conceitual destes. A diferenciação entre as concepções dos alunos e aquelas cientificamente aceitas deu-se através da interpretação das concepções apresentadas, de discussões teóricas acerca do tema e da apresentação de animações construídas com o software Modellus. O público-alvo deste trabalho é formado por alunos de Licenciatura em Física, e o objetivo do mesmo é contribuir para a formação destes estudantes, futuros professores de Física. / In this work, we propose a set of strategies to face the epistemological obstacles to learning the kinematics in the Restricted Theory of Relativity. Such strategies are based on the proposal of the notion of conceptual profile of reference (Ayala & Frezza, 2007) and promote an interaction between cognitive Newtonian Mechanics and Relativistic Mechanics. The conceptual profile (Mortimer, 1995-2000) is a model for understanding the conceptual evolution of students in classroom. For these goals, we developed a set of actions in a sequence of applications of pre-tests and post-tests in order to explain the conception of students on the aspect to be investigated, and to assess your conceptual evolution. The differentiation between the students' conceptions and scientifically acceptable ones came through the interpretation of the concepts presented, theoretical discussions about the topic and the presentation of animations built with the software Modellus. The target of this work is formed by graduation students in Physics in order to contribute to your formation as future physics teachers.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-11-01T12:16:09Z No. of bitstreams: 1 Decio da Silva Melo.pdf: 3436754 bytes, checksum: ed292f1abde4a4c0fab847f38c6ab84f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-01T12:16:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Decio da Silva Melo.pdf: 3436754 bytes, checksum: ed292f1abde4a4c0fab847f38c6ab84f (MD5) Previous issue date: 2008-11-03 / The Modern Physics insertion in High School, along with its postulates and theoretical patterns that can’t be practiced or demonstrated, brings additional difficulties to the Physics teaching-learning process. A feasible alternative to minimize the problems consists in carrying out experiments analogue to certain events of the Modern Physics. Another problem consists in the lack of skilled high-school graduated teachers in order to work with the new context. Therefore, the objective of this work was to investigate the construction process of the Relativity of Simultaneity, concept through the use of an experimental apparatus, with students of Physics of Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). Thus, it was chosen the Personal Construct Theory as a methodological-theoretical purpose, and it was developed an experimental appararatus, involving an electronic circuit to control a LED (light-emitting diode), matrix that permits analogies with a light beam behavior interacting with different obstacles. The results showed that the developed experimental pattern was decisive concerning the promotion of cognitive conflicts, making students review their initial concepts and consequently, reorganize them, considering some aspects as: time, distance, constancy of the light speed and events that happen at the same time, which are essential to the purpose concept comprehension; The Relativity of Simultaneity. / A inserção da Física Moderna no Ensino Médio, com seus postulados e modelos teóricos que não podem ser diretamente vivenciados ou demonstrados, trazem dificuldades adicionais para o ensino-aprendizagem de Física. Uma alternativa viável para minimizar os problemas que daí advêm consiste na utilização de experimentos análogos à certos acontecimentos da Física Moderna. Outro problema consiste na falta de preparação dos professores formados para o Ensino Médio para atuarem no novo contexto. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o processo de construção do conceito de Relatividade da Simultaneidade, através do uso de um aparato experimental, com alunos do Curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE. Para tanto, foi escolhida a Teoria dos Construtos Pessoais como pressuposto teórico metodológico, e foi desenvolvido um aparato experimental, envolvendo um circuito eletrônico para controlar uma matriz de LED (Diodo Emissor de Luz), que permitisse analogias com o comportamento de um feixe de luz ao interagir com distintos obstáculos. Os resultados indicaram que o modelo experimental desenvolvido foi determinante no sentido de promover conflitos cognitivos, que levaram os alunos a reverem suas concepções iniciais e, conseqüentemente, reestruturá-las, considerando alguns aspectos, como: tempo, distância, constância da velocidade da luz e eventos que ocorrem ao mesmo tempo, essenciais para a compreensão do conceito proposto; a Relatividade da Simultaneidade.

Orientador: Patricio Anibal Letelier Sotomayor / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:13:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manoel_JoaoPauloPitelli_M.pdf: 2107794 bytes, checksum: 5fe60d22c5d7bd4e165a24c4c9c6d375 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Espaços-tempos classicamente singulares são estudados utilizando-se partículas quânticas (ao invés de clássicas) obedecendo as equações de Klein-Gordon e Dirac, a fim de determinar se estes espaços permanecem singulares do ponto de vista quântico. Primeiramente é apresentada uma revisão do ferramental matemático necessário para o estudo de singularidades quânticas, cujo principal resultado utilizado é a teoria de índices deficientes devido a von Neumann. No apêndice A é apresentado um primeiro estudo sobre singularidades quânticas em espaços-tempos com defeitos topológicos numa superfície 2-dimensional (paredes cósmicas), em especial superfícies esféricas e cilíndricas. Estes espaços continuam singulares nesta teoria e todas as informações extras (que em mecânica quântica se apresentam sob a forma de condições de contorno) necessárias para se remover a singularidade são encontradas. No apêndice B, é estudado um espaço-tempo 2+1 dimensional com curvatura negativa constante. É mostrado que este espaço permanece singular quando visto pela mecânica quântica e as condições de contorno possíveis são encontradas utilizando-se resultados obtidos no caso plano / Abstract: Classical singular spacetimes are studied using quantum particles (instead of classical ones) obeying Klein-Gordon and Dirac equations, to determine if these spacetimes remain singular in the view of quantum mechanics. First we give a review of the mathematical framework necessary to study quantum singularities, wich the main result to be used later is von Neumann¿s theory of deficient indices. In appendix A, a first work on quantum singularities in spacetimes with topological defects on a 2-dimensional hypersurface (cosmic walls), specifically spherical and cylindrical surfaces, is presented. These spacetimes remain singular in this theory and all extra informations (which in quantum mechanics correspond to boundary conditions) necessary to remove the naked singularity are found. In Apendix B, a 2+1 dimensional spacetime with constant negative curvature is studied. It is shown that this spacetime remains quantum mechanically singular and all possible boundary conditions are found using results obtained in plane case / Mestrado / Relatividade Geral/Gravitação Quantica / Mestre em Matemática Aplicada

O presente trabalho conceitualiza e aplica da noção de \"fluxo\" como a parte da intenção didática relacionada com a qualidade das transições entre atividades de uma sequência didática. O fluxo foi empregado como protoprincípio central no desenvolvimento de um curso sobre Relatividade Restrita para o Ensino Médio com base na metodologia Design-Based Research (DBR). A dinâmica de trabalho contou com a participação de pesquisadores e professores da Rede Pública do Estado de São Paulo. Reuniões de discussão, produção e aplicações da sequência didática foram organizadas conjuntamente pelo Núcleo de Pesquisas em Inovação Curricular (NuPIC) e pelo, então formado, Grupo de Atualização da Física Escolar (GrAFiE). Como resultado da pesquisa foi apresentada a comparação entre o fluxo pretendido e a fluência observada pelos alunos. Uma pesquisa auxiliar sobre a compreensão do conceito de evento também é construída e complementa os resultados obtidos. Com vistas na generalização proposta pelos pesquisadores nessa área, são apresentados o protoprincípio de fluxo como potencial motor para o desenvolvimento de sequências didáticas, o diagrama de fluxo como representação prática das intenções dos desenvolvedores e o instrumento de fluxo como método para a produção de dados. Esses elementos foram testados em um ciclo de pesquisas e são destinados ao emprego em outras sequências didáticas. / The present work conceptualizes and applies the concept of \"flow\" as part of the didactic intention related to the quality of transitions between activities of a design experiment. The flow was used as the central protoprinciple in the developiment of a course on Special Relativity for high school based on a Design-Based Research (DBR) methodology. The work has involved the participation of researchers and public school teachers of the State of Sao Paulo, Brazil. Meetings, production and didactic interventions were collectively organized. The comparison between the desired flow and fluency observed by the students was analyzed as a result of the research. An auxiliary research on the understanding on the concept of event is also constructed and complements the research. Looking forward the generalization proposed by researchers in this area, the protoprinciple of the flow was presented as a potential idea for the development of didactic sequences. The flow\'s diagram was presented as a practical representation of the intentions of the developers and the flow instrument has shown as a method for producing data. These elements were tested in a cycle of research and are intended for use in other design experiments.

Estudamos as restrições impostas pelo princípio da covariância sobre o procedimento de quantização em espaços planos e curvos. Mostramos que o conjunto de todas as quantizações covariantes em espaços planos em coordenadas retangulares é composto de ordenamentos de operadores de posição e momento e exibimos uma parametrização funcional deste conjunto. Deduzimos regras para a quantização covariante em espaços planos em coordenadas gerais. Generalizamos estas quantizações para espaços curvos e mostramos que nestes espaços, além da ambiguidade de ordenamento, surge uma nova ambiguidade relacionada à curvatura. Este novo tipo de ambiguidade explica o surgimento de uma classe grande de potenciais quânticos no problema da quantização de uma partícula não relativística em um espaço curvo. / We study the restrictions imposed by the covariance principle on the quantization procedure in flat and curved spaces. We show that the set of all covariant quantizations in flat spaces in rectangular coordinates is composed of position and momentum operator orderings and exhibit a functional parametrization of this set. We deduce rules for the covariant quantization in flat spaces in general coordinates. We generalize these quantizations for curved spaces and show that in such spaces, besides the ordering ambiguity, it appears a new ambiguity related to the curvature. This new kind of ambiguity explains the appearence of a wide class of quantum potentials in the problem of quantization of a non-relativistic particle in curved space.

Neste trabalho investigamos, teoricamente e empiricamente, quais são os possíveis aspectos da natureza da ciência, relacionados ao debate realismo e antirrealismo científicos, que emergem da história e filosofia da teoria da relatividade especial e têm potencial para promover debates no ensino de física. Para tal, primeiramente reconhecemos a importância da aproximação histórico-filosófica ao ensino de ciências, assim como a relevância dos aspectos consensuais e não consensuais da natureza da ciência. Argumentamos, em especial, que estes aspectos controversos e não consensuais podem trazer uma visão ainda mais rica e realista da ciência. Fazemos uma exposição sintética sobre algumas das principais características do debate realismo e antirrealismo científicos, suas principais vertentes, categorias e argumentos correntes. Fazemos também um estudo teórico histórico e filosófico sobre a teoria da relatividade, no qual enfatizamos a capacidade do formalismo matemático da teoria ser filosoficamente interpretável. Quatro interpretações históricas da teoria, a de Lorentz (1904), a de Einstein (1905), a de Poincaré (1906) e a de Minkowski (1907) são discutidas e caracterizadas com base no estudo sobre o debate realismo e antirrealismo científicos. Descrevemos em seguida uma pesquisa de campo realizada no primeiro semestre de 2013 aplicada a estudantes de física, de licenciatura e bacharelado, da Universidade de São Paulo. Seus objetivos foram investigar as concepções filosóficas dos estudantes sobre o debate realismo e antirrealismo científicos no contexto da teoria da relatividade especial e mostrar como ele pode trazer ricas discussões no ensino de ciências . A pesquisa foi dividida em três etapas: aplicação de questionário específico sobre o tema filosófico; análise de resenhas entregues pelos estudantes, e; realização de grupo focal. O resultado da análise e triangulação dos dados sugere que o debate mostra-se, também entre os estudantes, de uma forma não consensual e filosoficamente rica. / In this work we investigate theoretically and empirically some possible aspects of the nature of science, related to scientific realism and anti-realism debate emerging from the history and philosophy of the special theory of relativity which can potentially encourage related discussions in physics education. For such, first we acknowledge the importance of historical-philosophical approach to teaching science, as well the educational relevance of the consensual and nonconsensual aspects of nature of science. We argue, particularly, that these controversial and non-consensual aspects can provide an even richer and more realistic view of science. We make a summary of some of the main features of scientific realism and anti-realism debate, its main categories and current arguments. We also make a historical and philosophical theoretical study on the special theory of relativity, wherein we emphasize the capacity of its mathematical formalism be philosophically interpretable. Four historical interpretations of the theory, Lorentz\'s (1904), Einstein\'s (1905), Poincaré\'s (1906) Minkowski\'s (1907), are discussed and characterized based on earlier study on scientific realism and anti-realism debate. We report then a field research conducted in the first semester of 2013 applied to undergraduated physics students at the University of São Paulo. Its objectives went to investigate the philosophical conceptions of students about scientific realism and anti-realism debate under the special theory of relativity and its subjects, and to show how rich can it be for science education. This research was divided into three stages: the application of a specific questionnaire on the philosophical subject; the analysis of papers submitted by students, and; the performing of a focus group. The outcome of data triangulation suggests that the debate reveals itself also among students, in a non-consensual and philosophically rich way.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2016-08-12T14:56:03Z No. of bitstreams: 1 thiagomorallesdeabreu.pdf: 433339 bytes, checksum: dc2019985b911c7c131a86a07cac34de (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-08-15T13:36:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagomorallesdeabreu.pdf: 433339 bytes, checksum: dc2019985b911c7c131a86a07cac34de (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T13:36:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagomorallesdeabreu.pdf: 433339 bytes, checksum: dc2019985b911c7c131a86a07cac34de (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na presente dissertação é apresentada uma revisão detalhada de modelos cosmológicos, incluindo a dinâmica de perturbações cosmológicas lineares para dois modelos que desempenham interesse do ponto de vista de possíveis aplicações. Todo material discutido é oriundo da literatura recente e não se apresenta elementos originais. Entretanto, o conhecimento desses modelos abre uma possibilidade de extensões que estão agora sob discussão e desenvolvimento. De início é feita uma sucinta exposição do Modelo Cosmológico Padrão, que pode ser associado com o modelo FLRW (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker). Este último descreve um Universo em expansão marcado pela homogeneidade e isotropia em grande escala. Após isso discute-se o modelo com fluido cósmico composto por gás relativístico reduzido, mais conhecido pela sigla RRG, do inglês "reduced relativistic gas". A equação de estado do modelo RRG tem uma correspondência bem próxima ao modelo de gás de partículas massivas com energias cinéticas relativísticas. Considera-se ainda as perturbações cosmológicas em torno do modelo RRG de fundo plano, homogêneo e isotrópico. Por fim, segue-se a discussão sobre a possibilidade de incluir perturbações na constante gravitacional G e na constante cosmológica Λ, no ramo do modelo motivado por correções semiclássicas. / In this thesis we present a detailed review of some cosmological models, including the theory of linear cosmological perturbations for two distinct models which represent certain interest from the point of view of possible applications. All presented material comes from the recent literature and does not include original elements. However, the knowledge of these models opens a possibility of extensions which are now under discussion and development. At first it is presented a brief review of the Standard Cosmological Model, which can be associated with FLRW model (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker). The latter describes an expanding Universe marked by homogeneity and isotropy on a large scale. After that we discuss the model composite by a cosmic fluid described by reduced relativisticgas,betterknownbytheacronymRRG(reducedrelativisticgas). Theequation of state of the RRG model has a very close match to the model of gas of massive particles with relativistic kinetic energies. We consider the cosmological perturbations around the background of flat, homogeneous and isotropic RRG-based model. After that follows the discussion of the possibility of including perturbations of the gravitational constant G and the cosmological constant Λ within the model motivated by semiclassical corrections.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-26T17:48:21Z No. of bitstreams: 1 brunoferreirarizzuti.pdf: 507162 bytes, checksum: 6ccfc7f9025a41c3c8bc647f63d413ea (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-13T12:04:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brunoferreirarizzuti.pdf: 507162 bytes, checksum: 6ccfc7f9025a41c3c8bc647f63d413ea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-13T12:04:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brunoferreirarizzuti.pdf: 507162 bytes, checksum: 6ccfc7f9025a41c3c8bc647f63d413ea (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / Passados mais de 60 anos da sua formulação inicial, o método de Dirac-Bergmann para hamiltonização de sistemas lagrangianos singulares continua sendo uma ferramenta poderosa para análise e investigação de modelos atuais de física teórica. Como motivação, apresentaremos vários exemplos onde o método é utilizado e o descreveremos em detalhes em uma sequência de passos. O objetivo central deste trabalho será então apresentar uma série de aplicações distintas do método de Dirac, incluindo a busca de simetrias locais para teorias singulares, a construção da proposta de relatividade especial dupla de Magueijo-Smolin, a formulação da mecânica clássica com invariância de reparametrizações e sua quantização e por fim, discutiremos um modelo semiclássico mecânico que, quando quantizado, reproduz a equação de Dirac. / After more than 60 years of its initial development, the Dirac-Bergmann method for hamiltonization of constrained systems is still a powerful tool for analysis and investigation of modern theoretical models. As a motivation, we shall present several models where the method is applied, then we will describe it in details, with a sequence of steps. The main objective of this work is to provide distinct applications of the Dirac method, including the search for local symmetries of singular theories, the construction of the Magueijo-Smolin doubly special relativity proposal, the formulation of classical mechanics with reparametrization invariance and its quantization and finally, we discuss a semiclassical mechanical model that produces the Dirac equation through quantization.

Le Modèle Standard de la cosmologie décrit la formation des structures à grande échelle dans l'Univers récent dans un cadre quasi–newtonien. Ce modèle requiert la présence de composantes inconnues, la Matière Noire et l'Énergie Noire, afin de vérifier correctement les observations. Ces deux quantités représentent à elles seules près de 95% du contenu de l'Univers. Bien que ces composantes sombres soient activement recherchées par la communauté scientifique, il existe plusieurs alternatives qui tentent de traiter le problème des structures à grande échelle. Les théories inhomogènes décrivent l'impact des fluctuations cinématiques sur le comportement global de l'Univers. D'autres théories proposent également d'aller au-delà de la relativité générale. Durant cette thèse, j'ai mis au point des éléments clés d'une théorie lagrangienne totalement relativiste de la formation des structures. Supposant un feuilletage particulier de l'espace–temps j'ai résolu le système d'équations du premier ordre afin d'obtenir des solutions décrivant l'évolution de la matière dans un espace à la géométrie perturbée. J'ai également développé un schéma de résolution pour les ordres supérieurs de perturbation ainsi que leurs équivalent newtoniens. Une autre partie de ce travail de thèse consiste en le développement de quelques applications directes : la description d'un Univers silencieux ou l'hypothèse de courbure de Weyl et le problème de 'entropie gravitationnelle. Les objectifs à plus ou moins court terme seraient d'obtenir la description d'observables physiques and le développement d'autres applications. Cette étape de développement sera une interaction entre approches théorique et numérique et requerra de se rapprocher fortement des observateurs / The standard model of cosmology describes the formation of large scale structures in the late Universe within a quasi–Newtonian theory. This model requires the presence of unknown compounds of the Universe, Dark Matter and Dark Energy, to properly fit the observations. These two quantities, according to the Standard Model, represent almost 95% of the content of the Universe. Although the dark components are searched for by the scientific community, there exist several alternatives which try to deal with the problem of the large scale structures. Inhomogeneous theories describe the impact of the kinematical fluctuations on the global behaviour of the Universe. Or some theories proposed to go beyond general relativity. During my Ph.D. thesis, I developed key–elements of a fully relativistic Lagrangian theory of structure formation. Assuming a specific space–time slicing, I solved the first order system of equations to obtain solutions which describe the matter evolution within the perturbed geometry, and I developed higher order schemes and their correspondences with the Lagrangian perturbation solutions in the Newtonian approach. I also worked on some applications of these results like the description of a silent Universe or the Weyl curvature hypothesis and the problem of gravitational entropy. Further objectives are the description of physical observables and the development of direct applications. Next step of the development is an interaction between theoretical and numerical approaches, a study which would require strong cooperation with observers