Será analisado, neste trabalho, o problema de ressonância existente entre os corpos celestes, cujos períodos orbitais são comensuráveis na razão p:q, onde p e q são números inteiros positivos. O corpo central será considerado achatado e as excentricidades e inclinações serão quantidades pequenas e não-nulas. O sistema Hamiltoniano ressonante obtido abrange muitos casos que podem ocorrer em problemas de Mecânica Celeste.A análise do problema será feita considerando três classes particulares de sistema Hamiltoniano: sistema com ressonância do tipo excentricidade, sistema com ressonância do tipo inclinação e sistema com ressonância do tipo excentricidade e inclinação. A ressonância do tipo excentricidade é aquela que envolve a excentricidade e pericentro, enquanto que a ressonância do tipo inclinação envolve a inclinação e o nodo ascendente. Estes tipos de ressonâncias são observados no Sistema Solar, sendo que a do tipo excentricidade é a de maior ocorrência.As duas primeiras classes de sistemas Hamiltonianos serão analisadas incluindo o efeito do achatamento do corpo central, visando justificar algumas discrepâncias que existem em outros trabalhos que tratam deste assunto. Os sistemas são completamente integráveis e as soluções serão apresentadas. Em seguida, serão feitas aplicações para cada um dos casos.A última classe de sistema Hamiltoniano, onde são consideradas as ressonâncias do tipo excentricidade e inclinação não é trivialmente integrável e será feita uma análise qualitativa, cujo enfoque será estudar as famílias de órbitas periódicas triviais, obtidas a partir de duas integrais primeiras do sistema. Será analisada, também, a estabilidade linear dessas famílias de órbitas periódicas.A aplicação da teoria será feita para o par de planetas Netuno-Plutão. Esta aplicação visa determinar os valores das constantes de integração e estabelecer a localização destes pontos no plano das integrais primeiras.

Nesta tese o principal objetivo é investigar bacias de escape, conjuntos invariantes caóticos e o tempo de escape no processo de escape de trajetórias no Problema Restrito de Três Corpos Circular Planar PR3CCP e no sistema de Hénon-Heiles. Bacias de escape e conjuntos fractais invariantes são construídos numericamente. Para o sistema de Hénon-Heiles, analisamos bacias de escape para valores de energia maiores que o da energia de escape Ee. Nesta situação as trajetórias podem escapar da região limitada e ir para o infinito através das três diferentes saídas que abrem para o mesmo valor de energia. Para PR3CCP, aplicamos nossa investigação em dez subsistemas do Sistema Solar, considerando a região de condições iniciais nos arredores do primário menor, mais precisamente entre os Lagrangeanos Colineares L1 e L2. A análise para PR3CCP é dividida em quatro importantes casos, definidos para diferentes níveis de energia, revelando diferentes situações de saída da região limitada. Nossa análise revela a existência de limites de fronteiras fractais associadas à variedade estável da sela caótica computada pelo algoritmo sprinkler. Os diferentes casos são examinados baseados na análise do tempo que as trajetórias levam para deixarem a região de espalhamento. Estas análises são fundamentais no processo de transporte entre regiões no contexto de missões espaciais e no estudo de sistemas naturais do Sistema solar.

Neste trabalho foi realizado um estudo do transporte de partículas em um plasma, confinado em um campo magnético uniforme, devido às ondas eletrostáticas de deriva. O modelo adotado consiste em descrever o movimento do centro de guia de uma partícula no campo magnético perpendicular a um campo elétrico radial perturbado pelas ondas de deriva. Usamos uma descrição Hamiltoniana para o movimento dos centros de guia. A velocidade de deriva produzida pelo campo elétrico radial é representada pela parte integrável da Hamiltoniana e a esta foram adicionadas perturbações periódicas representando as flutuações do campo elétrico associadas às ondas de deriva. Assim, obtemos órbitas caóticas que determinam o transporte radial das partículas. Apresentamos, para várias condições de equilíbrio, a variação do transporte radial de partículas com a amplitude da perturbação. Utilizamos dados experimentais, sobre a turbulência eletrostática no tokamak TBR-1, para verificar a validade do modelo e a importância das ondas de deriva no transporte radial das partículas. Comparamos os valores do coeficiente de difusão experimental com os do modelo e obtivemos os resultados com a mesma ordem de grandeza. / In this work we have studied the transport of particles in a magnetically confined plasma, due to electrostatic drift waves. The adopted model describes the trajectory of the guiding center of a particle in a uniform magnetic field perpendicular to a radial electric field perturbed by drift waves. We have used the Hamiltonian description for the guiding center trajectory. The drift produced by the radial electric field is represented by the integrable part of the Hamiltonian, while the other part contains periodic perturbations representing the fluctuations of the electric field associated to the drift waves. In this way we obtain chaotic orbits that determine the particles radial transport. For several balance conditions, we present the variation of the radial transport of particles with the amplitude of the perturbation. V/e have used the experimental data of the electrostatic turbulence measured in TBR-1 tokamak to verify, the validity of the model and the importance of the drift waves in the particles radial transport. We have also compared the values of the experimental diffusion coefficient with those provided by using the model, obtaining results with the same order of magnitude.

Estudamos uma classe de sistemas elípticos - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' u + u = g(v) em \'ÔMEGA\' - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' v + v f(u) em ÔMEGA \' PARTIAL\'u SOBRE \'PARTIAL n = \'PARTIAL v SOBRE PARTIAL n = O sobre \"PARTIAL\'\' ÔMEGA\' onde \' ÔMEGA ESTA CONTIDO EM R POT. N\' é um domínio limitado, com bordo regular e N \' > ou =\' 3. As não linearidades f e g são funções com crescimento superlinear e subcrítico no infinito. Estudamos resultados sobre a existência de uma sequência de soluções que se concentram, quando o parâmetro \'epsilon\' tende a zero, em um ponto da fronteira que maximiza a sua curvatura. Para isso utilizamos um resultado abstrato sobre existência de pontos críticos para funcionais fortemente indefinidos / We study an singularly perturbed Hamiltonean elliptic system - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' u + u = g(v) in \'ÔMEGA\' - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' v + v f(u) in ÔMEGA \' PARTIAL\'u ON \'PARTIAL n = \'PARTIAL v ON PARTIAL n\' = O sobre \"PARTIAL\'\' ÔMEGA\' when \'ÔMEGA THIS CONTAINED R POT. N\' is a smooth bounded domain, N \' > or =\' 3 and f and g are nonlinearities having superlinear and subcritical growth at infinity. We study an abstract result about existence of critical points of strongly as \' epsilon\' goes to zero, at a point of the boundary which maximizes the mean curvature of the boundary

Estudaremos uma influência não trivial da energia cinética sobre pontos de equilébrio de sistemas Hamiltonianos a partir da segunda parte do artigo de Garcia & Tal \"The influence of the kinetic energy in equilibrium of Hamiltonian systems\". Nesse artigo demonstra-se, para um exemplo explícito de Hamiltonianos C(R4) definidos por Hi = Ti + para i {1,2}, que as bacias de atração de H1 e H2 são subvariedades de R4 com dimensão distinta. Discutiremos aqui de que forma esse resultado está relacionado com o estudo da estabilidade segundo Liapunov de pontos de equilíbrio de sistemas Hamiltonianos, em especial com a busca de uma inversão para o celebrado teorema de Dirichlet-Lagrange. Por fim apresentamos um novo teorema que estende o resultado acima para toda uma família de energias potenciais ,,k. A saber, mostramos que, se os parâmetros ,,k satisfazem a um simples critério aritmético então as bacias de atração de Hi = Ti + ,,k tem dimensões distintas para i {1, 2}. / We study a non trivial influence of the kinetic energy on equilibrium points of Hamiltonian systems following the second part of Garcia & Tal article \"The influence of the kinetic energy in equilibrium of Hamiltonian systems\". In this article the authors show, for an explicit example of C (R4 ) Hamiltonians defined by Hi = Ti + for i {1, 2}, that the attraction basins of H1 and H2 have distinct dimensions as submanifolds of R4. Well discuss how this result is related to the study of the stability according to Liapunov of equilibrium points of Hamiltonian systems and especially how it is related to the inversion of the celebrated Lagrange-Dirichlet theorem. Finally well prove a new theorem which extends the result above for a whole family of potential energies ,,k. We show that, if the parameters ,,k satisfy a simple arithmetical criteria then the attraction basins of Hi = Ti + ,,k have different dimensions for i {1, 2}.

O tema desta tese é a propriedade não-twist em sistemas Hamiltonianos. Sistemas com essa propriedade violam a condição twist ao longo de uma curva sem shear e, consequentemente, sua topologia não é descrita pelos cenários típicos previstos pelos teoremas KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser) e Poincar´e - Birkhoff. A curva sem shear é identificada pelo valor de máximo ou mínimo no perfil espacial do número de rotação do sistema. Além disso, próximo `a curva sem shear podemos observar algumas bifurcações atípicas como: colisões de ´orbitas periódicas e reconexão de separatrizes. As características dos sistemas não-twist são bem particulares, mas n´os demonstramos que seus cenários podem ser encontrados, localmente, em sistemas Hamiltonianos genéricos, devido ao nascimento de uma curva sem shear no interior de ilhas regulares. Inicialmente, nossas investigações numéricas constataram que esse fenômeno pode surgir não somente para a concomitante bifurcação de período 3 do ponto elíptico, mas também para outras bifurcações, tais como período 4 e período 5. Posteriormente, consideramos um modelo que descreve o comportamento das linhas de campos magnéticos em tokamaks com limitadores ergódigos. Nesse caso, o modelo utilizado é um mapa simplético parametrizado a partir das características físicas de um tokamak de grande razão de aspecto. Para esse sistema, estudamos os efeitos no transporte causados pelas bifurcações oriundas da presença da curva sem shear secundária e, também, pelas modificações do perfil rotacional das linhas de campo. / The topic of this Thesis is the nontwist property in Hamiltonian systems. Systems with such property violate the twist condition along the shearless curve and, therefore, its topology is not described for typical scenarios provided by KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser ) and Poincar´e Birkhoff theorems. The shearless curve is identified by the maximum or minimum values of the spatial rotation number profile of the system. Moreover, close to the shearless curve we observe some atypical bifurcations as periodic orbits collisions and separatrix reconnection. The features of nontwist systems are very particular, but we have shown that its scenarios can be found locally in generic Hamiltonian systems, due to the onset of a secondary shearless curve within regular islands. Initially, our numerical investigations have found that this phenomenon may arise not only for the concomitant period 3 bifurcation of the elliptic point, but also for others bifurcations such as period 4 and period 5. Subsequently, we considered a model that describes magnetic field lines in tokamaks with ergodic limiters. In this case, the model is a symplectic map parameterized from the physical characteristics of a large aspect ratio tokamaks. For this system, we studied the effects on the transport caused by the presence of secondary shearless torus and also by changing the field lines rotational profile.

Através de um mapa de ondas de deriva, estudamos o transporte de partículas no Texas Helimak, considerando diversos perfis do campo elétrico radial. O Texas Helimak é um equipamento de confinamento magnético caracterizado por linhas de campo helicoidais e que fornece uma aproximação experimental de um plasma unidimensional. Ele possibilita a imposição de um potencial elétrico externo ao plasma, chamado bias, que altera o perfil radial do campo elétrico de equilíbrio e, consequentemente, possui influência sobre as características de transporte no plasma. Para estudar o efeito do bias sobre o transporte, utilizamos um modelo que considera flutuações eletrostáticas, associadas à deriva E x B, como mecanismo de turbulência. Com isso, introduzimos um mapa de ondas de deriva, cujos parâmetros estão relacionados a dados experimentais para diversos valores de bias. Assim, ao variar o bias, pudemos observar a formação e a destruição da curva sem shear, bem como seu efeito sobre o transporte das trajetórias no espaço de fase. / Using a drift wave map, we studied the particle transport in Texas Helimak considering various electric field radial profiles. Texas Helimak is a device for magnetic confinement characterized by helical field lines, and constitutes an experimental approximation to a one-dimensional plasma. It allows for the imposing of an external electric potential, known as bias, which changes the equilibrium electric field radial profile and hence the transport properties of the plasma. In order to study the effects of the bias potential on the particle transport, we used a model with electrostatic fluctuations associated to E x B drift as the turbulence mechanism. Thus, we introduced a drift wave map whose parameters are related to experimental data for various values of bias. Therefore, by varying the bias, we observed the formation and destruction of the shearless curve, as well as its effects on trajectories transport in the map\'s phase space.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Samyr Ariel Abdulack.pdf: 1631733 bytes, checksum: 7d939ce2577fb7894eb9d9a200d53eb2 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Numerical solutions of a mathematical system presents noise due to the truncation and roundoff errors. If chaos cannot ruled out then these errors are amplified. The Hamiltonian dynamical systems may present chaos and periodicity in the same phase space for a given range of values of the control parameter. In particular the standard map is a Hamiltonian system widely investigated to be derived for many physical systems of interest. An answer for question of validity of numerical solutions is the shadowing of physical trajectories that ensures the existence of real orbits that stays near of noisy trajectories for long time. If the system present hyperbolic structure, then all conditions are fulfilled and shadowing can be done for every point of the set where the system is defined. On the other hand, most of systems are nonhyperbolic like standard map. This loss of hyperbolicity can ocurr in two ways: unstable dimension variability and tangencies between manifolds. This study aims the shadowing problem and investigate regions where tangencies can ocurr caracterizing periodic orbits structure in phase space. With the knowledge of unstable periodic orbits is possible to obtain manifolds and verify regions where shadowing is broken by tangencies. For this the Schmelcher-Diakonos method is employed for found periodic orbits. The manifolds are found by taking a ball of initial conditions in linear neighborhood of points of any period and by iteration foward in time of map to represent an aproximation of unstable manifold and by reverse iteration in time to represent stable manifold. As a result we found regions were possible tangencies ocurr and shadowing cannot be done. / Os cálculos numéricos envolvendo as soluções de um sistema matemático apresentam ruído em razão dos erros de truncamento e arredondamento efetuados a cada passo. Se o sistema dinâmico apresentar caos, então estes erros são amplificados. Os sistemas dinâmicos hamiltonianos podem apresentar regiões disjuntas onde há ocorrência de caos e periodicidade no mesmo espaço de fases para uma dada faixa de valores do parâmetro de controle. Em particular, o mapa padrão é um sistema hamiltoniano amplamente investigado por ser proveniente de vários sistemas físicos de interesse. Uma resposta à questão da validade das soluções numéricas é o sombreamento que garante a existência de órbitas reais próximas de órbitas ruidosas por longo tempo. Se o sistema apresentar estrutura hiperbólica, então o sombreamento é garantido inteiramente para o conjunto onde o sistema está definido. Por outro lado, a maioria dos sistemas não apresenta estrutura hiperbólica, a exemplo do que ocorre com o mapa padrão. Esta quebra de hiperbolicidade pode ocorrer de duas maneiras: pela variabilidade da dimensão instável ou por tangências entre as variedades. Este trabalho tem como objetivo estudar o problema do sombreamento e compreender as técnicas de contenção e refinamento bem como investigar as regiões onde ocorrem possíveis tangências buscando caracterizar a estrutura das órbitas periódicas instáveis no espaço de fases. De posse das órbitas periódicas instáveis é possível obter as variedades associadas e verificar regiões onde há quebra de sombreamento por tangências. Para tanto, emprega-se o método de Schmelcher- Diakonos para encontrar as órbitas periódicas. As variedades são encontradas tomando uma bola de condições iniciais na vizinhança linear dos pontos de algum período e iterando o mapa para representar aproximadamente a variedade instável e iterando a inversa do mapa para encontrar a variedade estável. Como resultado verificam-se regiões onde possivelmente ocorrem tangências e o sombreamento não pode ser efetuado.

Orientadora: Letícia Rodrigues Bueno / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2013

A representação de Fock-Tani é um formalismo de teoria de campos para tratar problemas envolvendo simultaneamente partículas compostas e seus constituintes. O formalismo foi originalmente desenvolvido para tratar problemas de física atômica e mais tarde estendido para problemas da física hadrônica. Nesta dissertação, inicialmente apresentamos uma breve revisão da Cromodinâmica Quântica e um detalhado estudo dos modelos de decaimentos. Revisamos também a representação de Fock-Tani para mésons e buscamos estendê-la para incluir processos de decaimento de mésons. Há muito tempo os modelos de criação de pares para decaimentos hadrônicos fortes têm sido formulados. O modelo 3P0 é um típico modelo de decaimento que considera apenas decaimentos do tipo OZI-permitidos para as interações fortes. O modelo 3P0 descreve a criação de um par quark-antiquark adicional na presença do méson do estado inicial. Neste modelo o par quark-antiquark criado tem os números quânticos do vácuo. Este modelo também pode ser formulado pelo limite não-relativístico de um Hamiltoniano de criação de par. Mostrado que a aplicação da transformação de Fock-Tani ao Hamiltoniano de criação de par produz a característica expansão em potências da função de onda, onde o modelo 3P0 é obtido em ordem mais baixa desta expansão e representado pelo Hamiltoniano HFT. O passo seguinte é a introdução das correções de ortogonalidade para corrigir o modelo de “ordem zero”. O Hamiltoniano associado á correção contém termos que dependem de apenas uma Δ, chamado de kernel de estado ligado. É, então proposto o modelo 3P0 corrigido, que é chamado de C3P0. Para obter o modelo C3P0 é feita hipótese da soma, onde uma aproximação é introduzida no sentido de representar efetivamente o resultado da soma da série de potência em Δ. O modelo é aplicado ao decaimento de dois mésons leves: ρ → π + π e b1 → ω + π. As amplitudes e suas respectivas taxas de decaimento são avaliadas. No caso do decaimento de b1 é ainda calculado a razão aD/aS. / Fock-Tani is a field theory formalism appropriated for the simultaneous treatment of composite particles and their constituents. The formalism was originally developed for the treatment of problems in atomic physics and it was extended later on to the treatment of problems on hadron physics. In this dissertation, we initially present a bried review of Quantum Cromodynamics and a more detailed survey of the decay models. For a long time the pair creation models for strong hadronic decays have been formulated. The 3P0 model is typical decay model which considers only OZI-allowed strong decays. The 3P0 model considers a quark-antiquark par creation in the presence of the initial state meson. The quark-antiquark par is created with the vacuum quantum numbers. This model can also be obtained from the non-relativistic limit of the pair creation Hamiltonian. Applying the Fock-Tani transformation to the pair creation Hamiltonian produces the characteristic expansion in powers of the wave function, where the 3P0 model is the lowest order term of this expansion and represented by the Hamiltonian HFT . The next step is to introduce the orthogonality corrections to this “zero order” model. The Hamiltonian associated to this correction contains terms dependent on only one Δ, called the bound state kernel. A new model is introduced in order to correct the 3P0, which we call the C3P0 model. To obtain the C3P0 model the sum hypothesis will be introduced, in order to represent effectively the sum of the Δ power series. The model is applied to the decay of two light meson: ρ → π + π e b1 → ω + π. The decay amplitudes and rates are evaluated. For the b1 decay the aD/aS ratio is calculated.