Sistemas compostos por partículas que interagem por meio de forças de longo alcance, corno sistemnas gravitacionais ou coulombianos, apresentam comportamentos distintos daqueles cujas forças são de curto alcance. No equilíbrio termodinâmico pode haver inequivalência entre ensembles, resultante da falta das propriedades de extensividade e aditividade. Porém, antes mesmo de atingir o equilíbrio, esses sistemas relaxam para estados estacionários cujas distribuições não são necessariamente de Maxwell-Boltzmann, em um processo evolutivo regido pela equação de Vlasov, ou equação de Boltzmann não-colisional. .A relaxação colisional para o equilíbrio ocorre somente após um tempo que diverge com o aumento do tamanho do sistema. Nesse trabalho, estudamos dois modelos.cujas interações são de longo alcance: o modelo Hamiltdnian Mean-Field, ou HMF, e o modelo HMF generalizado, ou gHMF. Nos dois casos, comparamos os resultados da mecânica estatística de equilíbrio no ensemble microcanônico e os estados estacionários de não-equilíbrio. Propo-- mos teorias fundamentadas na dinâmica de Vlasov para descrever os estados estacionários, e corroboramos nossas previsões através da simulação computacional da dinâmica de N corpos. / Systems composed of particles that interact by means of long-range forces, such as gravitational or Coulomb systems, present behaviors that differ from those with shortl range forces. In thermodynamic equilibrium ensembles may be inequivalent due to their lack of extensivity and additivity. However, even before reaching equilibrium, such systems become trapped in out-of-equilibrium stationary states characterized by distributions that are not necessarily Maxwell-Boltzmann, through a process which is governed by the Vlasov, or non-collisional Boltzrnann, equation. The collisional relaxation that leads to equilibrium only occurs•afterwards, after a period of time that diverges as the system size increases. In the present work, we study two models with long-range interactions: the Hamiltonian Mean Field (HMF) and the generalized Hamiltonian Mean-Field (gHMF) models. For both cases, we compare the results of equilibrium st"atistical mechanics in the microcanonical ensemble with the out-of-equilibrium stationary states. We propose theories based on Vlasov clynamics in order to describe these non-equilibrium states, and corroborate our results with numerical simulations of the N-body dynamics.

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.

Tendo por motivação as propriedades supercondutoras do óxido metálico Cd2Re207, cuja estrutura cristalina é do tipo pirocloro, propomos um modelo eletrônico em uma rede do tipo tabuleiro de .1:adrez,que pode ser vista como um análogo bidimensional da rede piroclórica. Incluindo somente graus de liberdade de carga, tratamos o modelo através de uma aproximação BCS, realizando o desacoplamento dos termos de interação no espaço real. A passagem ao espaço recíproco dá origem a um modelo BCS de duas bandas acopladas, sendo uma delas não dispersiva. Nosso estudo da fase supercondutora se baseia na minimização numérica da energia livre. Propriedades características, como o quociente entre o parâmetro de ordem e a temperatura crítica ou o salto do calor específico na transição de fase, são obtidas e comparadas com os valores universais previstos pela teoria BCS para um sistema de uma única banda no limite de acoplamento fraco. Também discutimos as propriedades de simetria do gap supercondutor no espaço de vetores de onda. / Motivated by the superconducting properties of the metallic oxide Cd2Re207, whose crystal structure is of the pyrochlore type, we propose an electronic modeI on a checkerboard lattice, which can be viewed as a two-dimensional analog of the pyrochlore lattice. lncluding only charge degrees of freedom, we treat the modeI via a BCS approximation, decoupling the interaction terms in real space. Going over to reciprocal space yields a BCS modeI with two coupled bands, one of them being non-dispersive. Our study of the superconducting phase is based on numerical minimization of the free energy. Characteristic properties, like the ratio between order parameter and critical temperature or the specific-heat jump at the phase transition, are obtained and compared with universal values predicted by the BCS theory for a single-band system in the weak-coupling limito We also discuss the symmetry properties of the superconducting gap in wave-vector space.

Neste trabalho, estudamos a interação de íons com um conjunto quase-monocromático de ondas eletrostáticas de frequência na faixa das frequências híbridas inferiores, propagando-se perpendicularmente a um campo magnético uniforme. Consideramos que as fases das ondas são aleatoriamente distribuídas (ondas incoerentes), tratando o caso de ondas de fases coerentes (ondas coerentes) como um caso particular. Derivamos o Hamiltoniano adequado a esse sistema, e deduzimos as equações de movimento, cujas soluções são analisadas numericamente, mostrando a ocorrência de difusão estocástica no espaçoo de fase ângulo-ação, para amplitudes de onda suficientemente grandes. Também fazemos estimativas sobre a amplitude mínima (threshold) para o aparecimento de ilhas de primeira ordem no espaço de fase. Estimamos, também, o limiar para as ilhas de segunda ordem e de ordens maiores, bem como o limiar de estocasticidade. A análise mostra que para o caso de várias ondas o comportamento estocástico ocorre antes do limiar de estocasticidade comparado com o caso de uma onda. No caso de ondas coerentes, observa-se que o limiar de estocasticidade diminui com o aumento do número de ondas que comp˜oem o conjunto de ondas, proporcionalmente ao inverso da raiz quadrada deste número, portanto, tendendo a ser nulo no limite em que o número de ondas no pacote tende a infinito. No caso de ondas incoerentes, observa-se também uma diminuição do limiar de estocasticidade com o aumento do número de ondas, mas nesse caso, saturando com valor até um terço do valor do limiar de estocasticidade para o caso de uma onda. Observa-se também que o limite superior da região de estocasticidade no espaço de fase aumenta com o aumento do número de ondas. No caso de ondas coerentes, esse aumento é proporcional à raiz cúbica do número de ondas que compõem o conjunto de ondas. No caso de ondas incoerentes o limite superior da região de estocasticidade têm um aumento de até o dobro em relação ao caso de uma onda. A análise também mostra que o mecanismo da estocasticidade para o caso de várias ondas é diferente do mecanismo atuante no caso de uma onda. No caso de uma onda, a estocasticidade ocorre por superposição de ilhas de ordens maiores do que um, com o aumento da intensidade da onda. No caso de várias ondas, a presençaa de ondas de frequências próximas à frequência de ressonância causa pequenas perturbações na trajetória principal das partículas, causada pela onda central, espalhando-a pelo espaço de fase de forma mais eficiente que o mecanismo de estocasticidade para o caso de uma onda.

Neste trabalho investigamos a interação onda-partícula de uma onda eletrostática estacionária que perturba o sistema com impulsos periódicos, representados pela função delta de Dirac, e partículas relativísticas em um plasma magnetizado, com vetor de onda formando um ângulo arbitrário em relação ao campo magnético. Os impulsos periódicos permitem colocar a solução das equações de Hamilton na forma de um mapa. Nosso interesse principal está na possibilidade de energização de partículas inicialmente pouco energéticas. Para esse fim, o ˆangulo entre o vetor de onda e o campo magnético mostra-se como um parâmetro importante e explicamos o comportamento das partículas de baixa energia como função desse ângulo. / In this work we investigate the wave-particle interaction of a stationary electrostatic wave that perturbs periodically the system with impulses, represented by the Dirac delta function, and relativistic particles in a magnetized plasma with wavevector in a arbitrary direction. The periodic impulses allow us to place the solution of Hamilton’s equations in the form of a map. Our main interest lies in the possibility of energize particles initially with low energy. To this end, the angle between the wave vector and the magnetic field is an important parameter and we explain the behavior of the low energy particles as function of this angle.

Sistemas compostos por partículas que interagem por meio de forças de longo alcance, corno sistemnas gravitacionais ou coulombianos, apresentam comportamentos distintos daqueles cujas forças são de curto alcance. No equilíbrio termodinâmico pode haver inequivalência entre ensembles, resultante da falta das propriedades de extensividade e aditividade. Porém, antes mesmo de atingir o equilíbrio, esses sistemas relaxam para estados estacionários cujas distribuições não são necessariamente de Maxwell-Boltzmann, em um processo evolutivo regido pela equação de Vlasov, ou equação de Boltzmann não-colisional. .A relaxação colisional para o equilíbrio ocorre somente após um tempo que diverge com o aumento do tamanho do sistema. Nesse trabalho, estudamos dois modelos.cujas interações são de longo alcance: o modelo Hamiltdnian Mean-Field, ou HMF, e o modelo HMF generalizado, ou gHMF. Nos dois casos, comparamos os resultados da mecânica estatística de equilíbrio no ensemble microcanônico e os estados estacionários de não-equilíbrio. Propo-- mos teorias fundamentadas na dinâmica de Vlasov para descrever os estados estacionários, e corroboramos nossas previsões através da simulação computacional da dinâmica de N corpos. / Systems composed of particles that interact by means of long-range forces, such as gravitational or Coulomb systems, present behaviors that differ from those with shortl range forces. In thermodynamic equilibrium ensembles may be inequivalent due to their lack of extensivity and additivity. However, even before reaching equilibrium, such systems become trapped in out-of-equilibrium stationary states characterized by distributions that are not necessarily Maxwell-Boltzmann, through a process which is governed by the Vlasov, or non-collisional Boltzrnann, equation. The collisional relaxation that leads to equilibrium only occurs•afterwards, after a period of time that diverges as the system size increases. In the present work, we study two models with long-range interactions: the Hamiltonian Mean Field (HMF) and the generalized Hamiltonian Mean-Field (gHMF) models. For both cases, we compare the results of equilibrium st"atistical mechanics in the microcanonical ensemble with the out-of-equilibrium stationary states. We propose theories based on Vlasov clynamics in order to describe these non-equilibrium states, and corroborate our results with numerical simulations of the N-body dynamics.

A representação de Fock-Tani é um formalismo de teoria de campos apropriado para o tratamento simultâneo de partículas compostas e seus constituintes. O modelo 3P0 é um típico modelo de decaimento que considera somente decaimentos fortes do tipo OZI-permitidos. O modelo considera um par quark-antiquark criado com os números quânticos do vácuo na presença do méson do estado inicial. Ele é descrito pelo limite não relativístico do Hamiltoniano de criação de par. Aplicando a transformação de Fock-Tani ao Hamiltoniano microscópico de criação de par produz-se a expansão caraterística em potências da função de onda, onde o modelo 3P0 ´e a ordem mais baixa desta expansão. O modelo 3P0 corrigido (C3P0) é obtido em mais altas ordens nesta expansão, pela introdução do kernel de estado ligado ¢, chamado de correção de estado ligado. O objetivo deste trabalho é estudar em detalhe o setor de mésons charmosos (mésons D) e o setor de mésons charmosos-estranhos (mésons DSJ ) usando o modelo C3P0, onde o modelo C3P0 é expandido com a inclusão da segunda ordem da correção de estado ligado pelo método diagramático. Em particular, obtemos as amplitudes e taxas de decaimento dos seguintes canais: Setor charmoso e Setor charmoso-estranho. / The Fock-Tani representation is a field theory formalism appropriated for the simultaneous treatment of composite particles and their constituents. The 3P0 model is a typical decay model which considers only OZI-allowed strong decays. The model considers a quark-antiquark pair created with the vacuum quantum numbers in the presence of the initial state meson. It is described as the non-relativistic limit of the pair creation Hamiltonian. Applying the Fock-Tani transformation to the microscopic Hamiltonian of the pair creation produces the characteristic expansion in powers of the wave function, where the 3P0 model is the lowest order in the expansion. The corrected 3P0 model (C3P0) is obtained from higher orders in the expansion, by the introduction of the bound state kernel ¢, called the bound state correction. The goal of this work is to study in detail the charmed meson sector (D meson) and the strange charmed meson sector (DSJ meson) using the C3P0 model, where the C3P0 model is expanded by the inclusion of the second order of the bound state correction for the diagramatic method. In particular, we shall calculate the decay amplitudes and decay rates of the following channels: Charmed sector and Strange charmed sector.

Um método de aproximação usado no estudo teórico das propriedades magnéticas de sistemas de spin localizados e interagentes, conhecido por RFA (Aproximação de Campo de Reação), j aplicado a um modelo de Hamiltoniano que contam, além de uma interação de troca anisotrópica e da interação dipolar magnética entre os spins, um termo de anisotropia de partícula única. RFA é especialmente interessante quando os átomos magnéticos do cristal estão arranjados em cadeias lineares na rede cristalina com uma forte interação entre átomos vizinhos na mesma cadeia e uma interação muito mais fraca entre vizinhos em cadeias distintas. Uma revisão dás propriedades e exemplos destes sistemas, também conhecidos como quase-unidimensionais, é apresentada aqui. Como aplicação da teoria é apresentado um estudo da susceptibilidade magnética do CsNiF3. São obtidas as susceptibilidades perpendicular e paralela ao eixo c do referido composto em função da temperatura e comparadas com dados experimentais. / An approximation method, used in the theoretical study of the magnetic properties of interacting localized spins systems, known as RFA (Reaction Field Approximation) is applie) to a model Hamiltonian having a single particle anisotropy ter!: hesides the anisotropic exchange.interaction and the magnetic dipolar interaction between the spins. RFA is specially interesting when the magnetic atoms of the crystal arearranged in linear chaiiis in the crystaline lattice, with a strong interaction between neighbour atoms in the same chain and a much weaker interaction between neighbours indifferent chains. A review of the properties and some examples of these systems, also known as quasi-unidimensional, aregiven. As an application of the theory, a study of the magnetic susceptibility of CsNiF3 is presented. The temperature dependence of the paralel and perpendicular susceptibilities, with respect to the c axis,are obtained and compared with experimental data.

O modelo C3 /30 foi desenvolvido através do Formalismo de Fock-Tani, o qual trata de problemas envolvendo partículas compostas e seus constituintes. Os operadores de criação e destruição de partículas compostas não obedecem relações de (anti)comutação canônicas devido à presença da estrutura interna. Após realizar a transformação unitária de Fock-Tani U sobre estes operadores, novos operadores ideais são obtidos de forma iterativa. Os operadores ideais contêm uma expansão em potências da função de onda e obedecem as relações de (anti)comutação canônicas. Com eles tornase possível construir quantidades efetivas em termos das quantidades fundamentais. Uma destas quantidades efetivas importantes que podem ser construídas é o Hamiltoniano He f etivo = U'HU que passa a conter a informação sobre a estrutura interna. Hef etivo possui, entre outras estruturas, diagramas correspondendo a espalhamentos hadrônicos com troca de constituintes, decaimentos hadrônicos, etc. A partir do Hamiltoniano de decaimento mesônico modificado pela transformação de Fock-Tani é que obtem-se o Hamiltoniano do modelo C3Po, Hc3Po. Com ele é possível encontrar amplitudes de decaimento e posteriormente taxas de decaimento. Nesta tese de doutorado, consideramos quarkônios estranhos com misturas do tipo el [ume + dcl] + c2 ss. Calculamos as taxas de decaimento para os mésons 0(1020), 0(1680), 0 3 ( 1 8 5 O ) e para os ainda não observados experimentalmente 0(2050), 01 (1850) e 02 (1850), no contexto do modelo C3P0, e determinamos os coeficientes cl e c2. Um outro estudo que realizamos foi com os mésons J/0, onde consideramos que eles são formados pela mistura e,' [u-ü + + c2 ss + c3 cc. Considerar J/ dado por misturas é proveniente de estudos que tentam solucionar o "enigma p7r". Novamente, com o auxílio do modelo C3P0, encontrarmos as taxas de decaimento. / The C3P0 model was developed using the Fock-Tani formalism, which deals with problems involving composite particles and their constituents. The creation and annihilation operators of composite particles do not obey canonical (anti) commutation relations, due to the presence of the internal structure. After performing the Fock-Tani unitary transformation U of these operators, new ideais operators are obtained iteratively. These perators contam an expansion in powers of the wave function and obey the canonical (anti) commutation relations. It is possible to construct effective quantaties in accordance with the fundamental ones. One of these important effective quantities that can be built is the Hamiltonian He f fective = U-1 HU that will contam the information about the internal structure. Heffective has, among other structures, diagrams corresponding to exchange scattering with hadronic constituents, hadronic decays, etc.. From the meson decay Hamiltonian, modified by the Fock-Tani transformation, we obtain the Hamiltonian the C3/30 model, HC3PO. With HC3PO one can find decay amplitudes and subsequently decay rates. In this thesis, we consider strange quarkonia mixtures of type c1 [uü + + c2 ss. We calculate the decay rates for the mesons 0(1020), 0(1680), 03(1850) and 0(2050), 01(1850) and 02 (1850), the not yet observed experimentally, in the context of C3P0 model, and determine the coefficients c1 and c2 . Another study was conducted with J/b mesons, where we consider that they are formed by mixing cl [u-ü + + c2 ss + c3 cc. To consider J/0 given by mixtures comes from studies that attempt to solve the "p7r puzzle". Again, with the aid of C3P0 model, we find the decay rates.

Investigamos nesta tese dois modelos integráveis para condensados de Bose-Einstein. Come¸camos com um modelo simples que descreve o tunelamento Josephson entre dois condensados de Bose-Einstein. Alguns aspectos matemáticos deste modelo tais como sua solução exata através do método algébrico do ansatz de Bethe são discutidos. Usando uma análise clássica, estudamos as equações de movimento e as curvas de nível do hamiltoniano. Finalmente, a dinâmica quântica do modelo é investigada usando diagonalização exata do hamiltoniano. Em ambas análises, a existência de um limiar de acoplamento entre uma fase não localizada e uma fase de auto-aprisionamento é evidente, em concordância qualitativa com os experimentos. Consideramos subsequentemente um modelo para um condensado de Bose-Einstein atômico-molecular. Por meio da álgebra de Yang-Baxter e do método algébrico do ansatz de Bethe sua integrabilidade é estabelecida e a solução do ansatz de Bethe, bem como os autovalores da energia são obtidos. Usando uma análise clássica, determinamos os pontos fixos do sistema no espaço de fase. Encontramos que os pontos fixos de bifurca¸c˜ao separam naturalmente o espa¸co dos parâmetros de acoplamento em quatro regiões. Estas quatro regiões originam as dinâmicas qualitativamente diferentes. Mostramos então, que esta classificação também vale para a dinâmica quântica. Finalmente, investigamos as transições de fase quânticas destes modelos utilizando os conceitos de emaranhamento, gap de energia e fidelidade. / In this thesis we investigate two integrable models for Bose-Einstein condensates. We begin with a simple model that describes Josephson tunneling between two Bose-Einstein condensates. We discuss some mathematical aspects of this model such as its exact solvability through the algebraic Bethe ansatz. Then using a classical analysis, we study the equations of motion and the level curves of the Hamiltonian. Finally, the quantum dynamics of the model is investigated using direct diagonalisation of the Hamiltonian. In both of these analyses, the existence of a threshold coupling between a delocalised and a self-trapped phase is evident, in qualitative agreement with experiments. We consider subsequently a model for atomic-molecular Bose-Einstein condensates. By means of the Yang-Baxter algebra and the algebraic Bethe ansatz its integrability is established and the Bethe ansatz solution as well as the energy eingenvalues are obtained. Then using a classical analysis we determine the phase space fixed points of the system. It is found that bifurcations of the fixed points naturally separate the coupling parameter space into four regions. The different regions give rise to qualitatively different dynamics. We then show that this classification holds true for the quantum dynamics. Finally, we investigate the quantum phase transitions of these models using the concepts of entanglement, energy gap and fidelity.