A maior parte do sinal propagante para oeste nos oceanos é explicada pelas ondas de Rossby baroclínicas. Porém, vórtices de mesoescala podem interferir na identificação dessas ondas. A maior adversidade em se distinguir o sinal dessas feições é que os vórtices parecem propagar-se com uma velocidade aproximada à velocidade de fase das ondas. Um dos objetivos do presente trabalho é caracterizar os sinais propagantes para oeste em termos da sua velocidade de fase no Atlântico. A análise se baseia em de dados das anomalias da altura da superfície do mar (ASM) e da temperatura de superfície do mar (TSM) derivados dos altímetros TOPEX/Poseidon e Jason-1 e radiômetro TRMM/TMI. As anomalias de ASM e TSM foram filtradas por um conjunto de filtros de resposta impulsiva finita (FIR) para eliminar o sinais sazonais, interanuais e sinais de alta frequência. A análise de correlação cruzada entre as matrizes zonais-temporais de ASM e TSM foi feita para limitar as conclusões aos sinais presentes simultaneamente em ambas as bases de dados. A velocidade de fase das ondas de Rossby foi estimada via transformada de Radon aplicada às matrizes de correlação cruzada. Um máximo local solitário sobre a origem foi observado nos diagramas de correlação e associado à presença de vórtices de mesoescala. Porém este máximo se alonga com a mesma inclinação correspondente à velocidade de fase das ondas de Rossby. Isto sugere que estes vórtices podem propagar-se sobrepostos às ondas. As velocidades de propagação dos vórtices são estimadas através do ajuste de uma função de decaimento exponencial no tempo e na distância zonal. Análises preliminares da transformada de Fourier mostraram que os sinais propagantes para oeste são predominantemente anuais, embora picos de frequências semi-anuais são observadas nestes espectros. Em decorrência da evidência de que os sinais propagantes para oeste são compostos simultaneamente por vórtices e ondas de Rossby, um filtro baseado na transformada de Radon e sua inversa foi desenvolvido para separar o sinal de feições com simetria circular. O filtro de vórtice circular foi aplicado em três áreas onde se localizam a Corrente das Agulhas, Confluências Brasil-Malvinas e Corrente do Golfo. Com base na análise visual pode-se afirmar que o filtro identificou com sucesso vórtices circulares nas três áreas estudadas, tanto nos dados de ASM como nos de TSM. As velocidades de fase das ondas de Rossby foram ligeiramente mais rápidas, em média, que as velocidades dos vórtices em todas as três áreas, cerca de 10% na ASM e 13% na TSM. As velocidades calculadas após a aplicação do filtro de vórtice circular apresentaram um viés positivo em relação as obtidas via correlações cruzadas. A maior diferença na estimativa das velocidades dos vórtices foi de 21% e nas ondas 25%, ambas na região da Corrente das Agulhas. Baseado nas evidências apresentadas é possível afirmar que vórtices podem se propagar com velocidades semelhantes à velocidade das ondas de Rossby do primeiro modo baroclínico. O lag das correlações cruzadas indicaram que o processo físico que relaciona a variabilidade nos dados de ASM à dos TSM é a advecção causada pela passagem de uma onda planet´aria do primeiro modo baroclínico. Esta advecção pode ser horizontal ou vertical dependendo do processo dominante que ocorre numa dada região. / In the oceans, most of the westward propagating signal is explained by baroclinic Rossby waves. However, mesoscale vortices can interfere in the identification of these waves. The main observational issue is to distinguish eddies from the wave-like propagating signals, since the former propagates with a speed that approximately matches the phase speed of baroclinic Rossby waves. The objective of the present study is to characterize the westward propagating signals in terms of their propagation speeds in the Atlantic. The analysis is based on satellite derived sea surface height (SSH) and sea surface temperature (SST) anomalies from the TOPEX/Poseidon and Jason-1 altimeters and TRMM/TMI radiometer records. The SSH and SST anomaly maps were filtered with a set of finite impulse response filters to eliminate the seasonal and interannual cycles and high frequency signals. The cross-correlation analysis between SSH and SST longitude-time matrices was performed to limit the conclusions to the features that appear simultaneously in both datasets. The of Rossby wave phase speed was estimated via Radon transform applied to the longitude-time cross-correlation matrices. A single local maximum was was observed at the origin of the cross-correlation diagrams and associated to mesoscale vortices. However, this maximum spreads along the same slope that characterizes the the westward Rossby wave phase speed. This suggests that vortices propagate superimposed to Rossby waves. The propagating speed of the vortices is estimated from the linear fit of an exponential decay function. A preliminary Fourier analysis show that the westward propagating signals are predominantly annual, yet peaks in the semiannual frequencies are observed. The evidence that the westward propagating signals are composed simultaneously of vortices and Rossby waves motivated the development of a filter based in the Radon transform and its inverse, to isolate the signal associated to circularly symmetric features. This circular vortex filter was applied in three areas that portray the Agulhas Current, the Brazil-Malvinas Confluence, and the Gulf Stream. Based on visual analysis one can affirm that the circular filter sucessfully identified vortices in three areas, both in the SSH and in the SST data. The phase speeds of Rossby waves were, on average, slightly faster than vortices speeds in the three areas, approximately 10% in SSH and 13% in SST. The speeds calculated after the circular vortex filter was applied presented a positive bias in relation to those obtain from cross correlations. The largest difference in the vortices speeds was 21% and in the wave speeds 25%, both in Agulhas Current region. Based on the present evidences it is possible to state that vortices can propagate with speeds similar to those of first-mode baroclinic Rossby waves. The cross-correlation lag suggests that the physical process that links the variability of the SSH to that of the SST is the advection generated by the passage of a first-mode baroclinic planetary wave. This advection can be horizontal or vertical depending of the dominant process in a given region.

Aircraft engines and nacelles operating under crosswind present some design challenges. One of the phenomenon that requires a better comprehension is the vortex that forms between the ground and the engine inlet because this vortex can suck debris into the engine and also affect the engine operability. This work establishes procedures and criteria for using CFD for evaluating crosswind conditions that affect aeronautical engines. A new correlation, the streamtube diameter ratio (SDR), is proposed to predict the inlet vortex appearance and intensity. The different inlet vortices are described in detail, among them the trailing vortex, composed of trailed and ingested parts; and a new vortex, called the feeding vortex. Additionally the interaction between the different vortices is shown, highlighting the importance the nacelle walls have in the strengthening of these vortices. In this process a new analysis methodology is shown, in which the wall boundary conditions used in the CFD analysis are selectively changed between slipping and non-slipping walls, allowing to discover correlations between the different vorticity sources and the vortices'; intensities.

A Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) é um fenômeno meteorológico que exerce um papel preponderante no regime de chuvas na região onde atua, acarretando altos índices pluviométricos na América do Sul. Este estudo mostra que, em uma análise de mesoescala, um Vórtice Ciclônico de Mesoescala (VCM) está associado à ZCAS através de um processo de retroalimentação. Este sistema é gerado dentro de um ambiente estratiforme na região da ZCAS, suga a umidade, acelera os ventos na vertical provocando intensa precipitação e, como conseqüência, pode afetar drasticamente as regiões atingidas provocando sérios danos sócio-econômicos. Este trabalho enfoca a atuação destes VCMs que se formam associados à ZCAS, identificando as propriedades termodinâmicas durante os diversos estágios de seu ciclo de vida. O trabalho é desenvolvido em três fases: (a) documentação da representação da precipitação e do transporte de umidade para a região da ZCAS através de conjuntos de reanálises de nova geração; (b) avaliação da importância da atuação dos VCMs embebidos na ZCAS, através do desenvolvimento de um sistema de detecção para determinação de estatística de ocorrência e (c) realização de simulações com o modelo de mesoescala BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) para compreensão do comportamento de episódios específicos destes sistemas de mesoescala e sua relação com a ZCAS. A primeira parte do trabalho evidencia o avanço das novas reanálises da tentativa de representar de forma mais adequada à variável precipitação acumulada na região da ZCAS. A documentação é baseada em seis conjuntos de reanálises atmosféricas (MERRA, ERA-Interim, ERA-40, NCEP 1, NCEP 2 e NCEP CFSR) e cinco conjuntos de produtos observados de precipitação (SALDAS, CPC, CMAP, GPCP e GLDAS). Através das reanálises também foi avaliado o transporte de umidade sobre a região da ZCAS, para os anos de 1979 a 2007. Os diagramas de Taylor mostram que os produtos de precipitação estão bem correlacionados com o ponto de referência (CPC), com coeficientes entre 0,6 e 0,9. Somente a reanálise do NCEP CFSR possui correlações próximas as dos produtos de precipitação. Os VCMs, embebidos na banda de nebulosidade da ZCAS, são selecionados através de um critério objetivo de detecção, baseado na vorticidade e circulação do sistema, aplicado ao período de 2000 a 2009. Um total de 300 VCMs úmidos foram detectados na baixa troposfera, enquanto que na média e alta troposfera foram detectados 277 VCMs. Na baixa troposfera a maioria dos VCMs úmidos se localiza mais para SW na região continental costeira (ZCC) da ZCAS. Verifica-se também uma concordância entre os vórtices destas regiões de máxima vorticidade ciclônica e os extremos de precipitação. O estudo de dois casos específicos nas regiões da Continental Amazônica (ZCA) e ZOC, simulados através do modelo BRAMS, enfoca a relação entre a formação de mesovórtices e a atividade convectiva presente próximo à região de formação. Em ambas as regiões, os VCMs apresentam características similares, que podem ser consideradas como uma assinatura do sistema. Nos dois casos simulados estes sistemas apresentam o ciclo de vida inferior a 24 horas, escala espacial de aproximadamente 200 x 200 km2, intensa precipitação, deslocamento no mesmo sentido do escoamento na baixa troposfera, vorticidade relativa da mesma ordem de magnitude do parâmetro de Coriolis (10-4 s-1), núcleo quente acima do nível de máxima intensidade e um rápido crescimento do centro de vorticidade ciclônica principalmente nos baixos níveis. O balanço de vorticidade e o ciclo de energia desses sistemas são analisados. Pela comparação da chuva simulada com o produto Hidroestimador, sugere-se que o modelo BRAMS, com uma alta resolução espacial e temporal, melhora a representação do VCM, comparado com os dados da reanálise CFSR do NCEP. / The South Atlantic Convergence Zone (SACZ) is a meteorological phenomena that plays an important role in the precipitation regime over the region it covers, resulting in a high pluviometric indices in South America. This study shows, from the mesoscale analysis prospective that Mesoscale Cyclonic Vortex (MCV) is associated to the SACZ through a feedback process. This system is generated embedded in a stratiform environment within the SACZ region, taking moisture up, increasing vertical winds resulting in intense precipitation and consequently can affect drastically susceptible regions prone to natural disasters causing serious social and economic problems. This study highlights the MCVs associated to the SACZ, identifying the thermodynamic properties of the various stages during its lifetime cycle. This study is separated in 3 distinct parts as follows: (a) document the representation of the precipitation and moisture transport into the SACZ new generation reanalysis; (b) develop a detection system to compute the frequency statistics to assess the importance of the embedded MCVs to the SACZ and (c) use of the BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) mesoscale model to understand specific MCVs episodes and its relationship with SACZ. In its first part, this work clearly shows the progresses made by the new reanalysis on the correct representation of the accumulated precipitation over the SACZ region. The documentation is based upon six atmospheric reanalysis datasets namely MERRA, ERA-Interim, ERA-40, NCEP 1, NCEP 2 and NCEP CFSR in addition to five precipitation products namely SALDAS, CPC, CMAP, GPCP and GLDAS. The reanalysis were also used to assess the moisture transport over the SACZ region from 1979 through 2007. Taylor plots show that the precipitation products are well associated to the reference dataset (CPC) with correlation coefficients varying between 0,6 and 0,9. Furthermore, only the NCEP CFSR reanalysis present precipitation correlation close to the abovementioned products. The MCVs embedded within the SACZ cloud bands are selected through an objective detection criteria based on the vorticity and circulation of the system, performed from 2000 to 2009. A total of 300 moist MCVs were detected in the lower troposphere whereas in the medium and high troposphere 277 were detected. Most of the MCVs in the lower troposphere were located in the Southwestern region of the continental coastal line of the SACZ and are possibly associated to topographic effects and local instability caused by incursion of transient systems into the SACZ region. Moreover, the vortices in this region match very well the regions of maximum cyclonic vorticity and maximum precipitation intensity. Two case studies were conducted over the Continental Amazonia Zone, simulated using the BRAMS model, showing the relationship between the mesovortices formation and the convective activity near its formation region. In both regions the MCVs present similar characteristics which could be considered as a \"signature\" for such systems. The case studies also present a lifetime shorter than 24 hours and spatial scale of approximately 200 km2 in addition to intense precipitation, shifting in the flow direction in the lower troposphere, relative vorticity of the same order as the Coriolis parameter (10-4 s-1), warm core above the level of maximum intensity and rapid growth of the cyclonic vorticity center mostly in the lower levels. The vorticity balance and the energy cycle of these systems is then analyzed. The simulated precipitation is compared against the Hidroestimador precipitation product. The results suggest that the BRAMS model, configured with high spatial and temporal resolutions improves the representation of the MCVs when compared to the NCEP CFSR reanalysis.

Neste trabalho de mestrado é estudada a estabilidade de vórtices em condensados de Bose-Einstein com interação atrativa entre os átomos através da solução numérica da equação de Gross-Pitaevskii. Inicialmente são reproduzidos resultados da literatura, nos quais são estudados vórtices em condensados bidimensionais atrativos com potencial interatômico homogêneo em todo o condensado. A estabilidade de tais sistemas é inferida através da solução numérica das equações de Bogoliubov-de Gennes e da evolução temporal dos vórtices. Demonstra-se que esses vórtices são estáveis, até um certo número crítico de átomos, apenas para valores de vorticidade S=1. Em seguida foi proposto um modelo no qual a interação entre os átomos é espacialmente modulada. Neste caso é possível demonstrar que vórtices com valores de vorticidade de até S=6, pelo menos, são estáveis. Finalmente é estudada a estabilidade de vórtices em condensados tridimensionais atrativos, novamente com potencial interatômico homogêneo em todo o condensado. Assim como no caso bidimensional mostra-se que tais vórtices são estáveis para valores de vorticidade de S=1. Espera-se em breve estudar a estabilidade de vórtices em condesados tridimensionais com potencial de interação espacialmente modulado. / In this work we study the stability of vortices in attractive Bose-Einstein condensates by solving numerically the Gross-Pitaevskii equation. Initially we reproduce some results from the literature, in which vortices in two-dimensional attractive Bose-Einstein condensates with homogeneous interatomic potential are studied. The stability of these systems is determined by solving numerically the Bogoliubov-de Gennes equations and by studying the time evolution of these vortices. We demonstrate that these vortices are stable, up to a certain critical number of atoms, just for the value of vorticity S=1. After we propose a model in which the interatomic interaction are spatially modulated. In this case it is possible to verify that vortices with values of vorticity up to S=6 , at least, are stable. Finally, we study the stability of vortices in three-dimensional attractive condensates, again with a homogeneous interatomic potential. As in the two-dimensional case, we show that vortices in these systems are stable to values of vorticity S=1. The next step in this work is study the stability of vortices in three-dimensional condensates with spatially modulated interatomic interaction.

Orientador: Oscar Ferreira de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T18:27:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siqueira_EzequielCosta_M.pdf: 11787391 bytes, checksum: 424aa203ebfa572c02c0b2875dde771f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O interesse em sistemas de multicamadas supercondutoras/ferromagnéticas deve-se a algumas questões importantes relacionadas com a supressão da temperatura crítica, à coexistência da supercondutividade e ferromagnetismo e às transições dimensionais da matéria de vórtices. Neste trabalho foram estudados filmes multicamadas preparados por magnetron sputtering, com fórmula geral Ni(x)[Nb(y)/Ni(x)]n, onde x e y são espessuras fixas (4 º A até 20 º A e 87 º A até 250 º A) e n é o número de bicamadas de Ni/Nb. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X em baixo e alto ângulo e por medidas de momento magnético como função da temperatura (T) e campo (H), para orientações perpendicular e paralela às camadas. Os resultados das medidas de raios X em baixo ângulo indicaram uma boa estrutura de multicamadas tendo a espessura das bicamadas ficado dentro de 5% dos valores nominais. As medidas em alto ângulo revelaram a texturização das camadas de Ni e Nb nas direções (111) e (110), respectivamente. Este estudo foi concentrado nas transições dimensionais do acoplamento supercondutor e suas implicações sobre a matéria de vórtices. Medidas de magnetização feitas na amostra Ni(20 º A)[Nb(250 º A)/Ni(20 º A)]9 indicaram uma transição 3D-2D do sistema de vórtices, como revelado pelo comportamento do campo crítico H c2 ?? (T) paralelo às camadas. Consistentemente, foi identificada uma possível linha de desacoplamento dos vórtices associada com a transição das linhas de vórtices de Abrikosov em vórtices panquecas, para a orientação de H perpendicular às camadas. Um linha de irreversibilidade foi determinada e sugere diferentes regimes da matéria de vórtices, onde a função exercida pelas camadas ferromagnéticas de Ni pode ser relevante. Todas as amostras estudadas mostraram instabilidades no momento magnético medido, devido à forte interação entre as contribuições supercondutora, das camadas de Nb, e ferromagnética, das camadas de Ni. As amostras com espessuras de Ni menores mostraram um comportamento paramagnético evidenciandoeos efeitos de tamanho finito sobre o magnetismo das camadas de Ni. A temperatura crítica supercondutora nestas amostras (4 K < Tc< 6 K) foi reduzida em relação ao valor apresentado por uma amostra volumétrica de Nb ( Tc= 9,2 K). Em conclusão, todos os efeitos observados neste trabalho mostram uma relação muito próxima com os efeitos de tamanho finito das camadas de Ni e Nb, e com a competição entre supercondutividade e ferromagnetismo / Abstract: The interest in multilayered superconductor/ferromagnetic structures originates from some important questions related to the critical temperature suppression, the coexistence of superconductivity and magnetism, and dimensional transitions of the vortex matter. In this work we have studied multilayered films prepared by magnetron sputtering, with general formula Ni(x)[Nb(y)/Ni(x)]n, where x and y are fixed thicknesses (4 º A to 20 º A and 87 º A to 250 º A), and n is the number of bi-layers of Ni/Nb. The films were characterized by high and low angle X-ray diffraction and by measurements of the magnetic moment as a function of temperature (T) and magnetic field (H), for perpendicular and parallel orientations with respect to the layers. The results of low angle diffraction indicate a good multilayer structure having bi-layer thicknesses within 5% of the nominal values. The high angle results indicate that Ni and Nb layers are textured in (111) and (110) directions. In this study we have concentrated on the dimensional transitions of the superconducting phase and their effects on the vortex matter. Magnetization measurements made in the Ni(20 º A)[Nb(250 º A)/Ni(20 º A) ]9 sample indicated a 3D-2D crossover of the vortex system, as revealed by the parallel upper critical field behavior. Consistently, it was identified a possible decoupling line associated with transition of Abrikosov vortex lines into vortex pancakes, for H perpendicular to the layers. An irreversibility line was determined and it suggests different regimes of the vortex matter, where the role played by the Ni ferromagnetic layers might be relevant. All the samples studied show magnetic moment instabilities, due to the strong interplay between the superconducting Nb layers and the magnetic Ni layers. The samples with more thinner Ni layers showed a paramagnetic behavior in the normal state, revealing a finite size effect on the magnetic properties of the Ni layers. The superconducting critical temperature in those samples (4 K < Tc < 6 K) was reduced in relation to its bulk value (Tc= 9,2 K). In conclusion, all the effects observed in this work have shown a close relation with finite size effects of the Ni and Nb layers, and with the interplay between superconductivity and magnetism / Mestrado / Supercondutividade / Mestre em Física

La temática presentada en este documento de tesis para optar al grado de Doctor, se desarrolla de manera tal que siga la línea de pensamiento en la que fueron estudiados los diferentes temas, sintetizando el estudio realizado de las singularidades de fase y sus propiedades, cuando son empleadas en técnicas de metrología de vórtices ópticos. Se estudian las técnicas convencionales de la metrología de vórtices para la síntesis de campos de speckle o similares al speckle, incluyendo el efecto natural de la decorrelación de los mismos para definir los rangos de aplicabilidad de estas técnicas. Posteriormente, se propone una manera alternativa de análisis para medir desplazamientos rígidos en el plano, basada en el análisis de Fourier de las singularidades de fase como marcadores de los campos de speckle, logrando expandir el rango de aplicabilidad de las técnicas de metrología de vórtices ópticos para este tipo de desplazamientos. Finalmente, se propone una manera alternativa para la generación de campos complejos mediante el uso de una nueva transformada integral lineal, generando así una herramienta matemática nueva para la síntesis de registros de intensidad, lo que permite en concreto una mejor síntesis de registros de patrones modulados con altas frecuencias. Dicha herramienta no limita su uso al ámbito de la metrología de vórtices ópticos, sino que puede ser de utilidad en diferentes aplicaciones propias del procesamiento opto-digital de la información.

FROTA, Diego Araujo. Estudo de um sistema supercondutor-ferromagneto: efeitos da aplicação de campo magnético e corrente elétrica. 2016. 72 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2016-04-14T18:02:17Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_dafrota.pdf: 22222249 bytes, checksum: 3c4b2e4990667c1280e4839ee1d811ac (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2016-04-14T18:03:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_dafrota.pdf: 22222249 bytes, checksum: 3c4b2e4990667c1280e4839ee1d811ac (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-14T18:03:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_dafrota.pdf: 22222249 bytes, checksum: 3c4b2e4990667c1280e4839ee1d811ac (MD5) Previous issue date: 2016 / Using advanced Ginzburg-Landau simulations, we study the superconducting state of a thin super- conducting film under a ferromagnetic layer, separated by an insulating oxide, in applied external magnetic field and electric current. The taken uniaxial ferromagnet is organized into a series of parallel domains with alternating polarization of out-of-plane magnetization, sufficiently strong to induce vortex-antivortex pairs in the underlying superconductor in absence of other magnetic field. We show the organization of such vortex-antivortex matter into rich configurations, some of which are not matching the periodicity of the ferromagnetic film. The variety of possible configurations is enhanced by applied homogeneous magnetic field, where additional vortices in the superconductor may lower the energy of the system by either annihilating the present antivortices under negative ferromagnetic domains, or by lowering their own energy after positioning under positive ferromag- netic domains. As a consequence, both the vortex-antivortex reordering in increasing external field and the evolution of the energy of the system are highly nontrivial. Finally, we reveal the very inter- esting effects of applied dc electric current on the vortex-antivortex configurations, since resulting Lorentzian force has opposite direction for vortices and antivortices, while direction of the applied current with respect to ferromagnetic domains is of crucial importance for the interaction of the applied and the Meissner current, as well as the consequent vortex-antivortex dynamics - both of which are reflected in the anisotropic critical current of the system. / A partir da solução numérica das equações de Ginzburg-Landau, estudamos o estado supercondutor de um filme fino supercondutor sob uma camada ferromagnética, separados por um óxido isolante, na presença de campo magnético ou corrente elétrica aplicados. O ferromagneto considerado é organizado em uma série de domínios paralelos com magnetização oposta, perpendicular ao plano do ferromagneto, e suficientemente forte para induzir pares vórtice-antivórtice no supercondutor subjacente, quando na ausência de campo magnético aplicado. Pares vórtice-antivórtice se auto-organizam em um rico conjunto de configurações, algumas das quais não apresentam correspondência com a periodicidade do filme ferromagnético. A variedade das possíveis configurações é aumentada pela aplicação de campo magnético externo, caso em que vórtices adicionais podem diminuir a energia do sistema pela aniquilação dos antivórtices, que estão sob os domínios negativos do ferromagneto, ou diminuindo sua própria energia após se posicionarem sob domínios positivos do ferromagneto. Como consequência, o reodernamento de vórtices-antivórtices bem como a evolução da energia do sistema são não-triviais em função do aumento da intensidade do campo magnético externo. Por fim, revelamos efeitos curiosos da corrente elétrica dc aplicada sobre as configurações de pares vórtice- antivórtice, uma vez que a força de Lorentz resultante tem direção oposta para vórtices e antivórtices, enquanto que a direção da corrente aplicada em relação aos domínios ferromagnéticos é de importância crucial para a interação das correntes e Meissner e aplicada, bem como a dinâmica de vórtice-antivórtice resultante - ambas as quais estão refletidas na anisotropia da corrente crítica do sistema.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-23. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:43Z : No. of bitstreams: 1 000833150.pdf: 449228 bytes, checksum: 74df2641720862c7aefb73c306ca6f27 (MD5) / Nessa dissertação temos o intuito de buscar soluções do tipo vórtice em um modelo não encontrado na literatura, que consiste em um densidade de lagrangiana formada por um termo de Maxwell gerado por um campo de gauge Aµ e um termo de Chern-Simons gerado por outro campo de gauge Aµ, fazendo uso de um potencial autodual com vácuo não trivial de sexta ordem. Tal modelo apresenta uma interessante equação de primeira ordem nas derivadas para Ø, com solução exata, porém ela não é consistente com a equação de segunda ordem, sendo portanto invalida. Além disso não foi possível minimizar a energia do sistema, pois a contribuição do campo elétrico não pode ser eliminada sem causar inconsistências nas equações de movimento. Para tentar contornar esse problema, foi tentado introduzir um novo termo de Chern-Simons, misto, composto pelos dois campos Aµ e Aµ. Nesse contexto a energia pôde ser minimizada sem causar problemas às equações de movimento, porem ainda não foi possível obter soluções do tipo vórtice, pois as soluções para Ø encontradas divergiam. Novamente sem soluções do tipo vórtice, o modelo original foi alterado, de forma a conter um campo escalar real N e um potencial também de sexta ordem. Com isso, a energia do sistema foi minimizada e soluções topológicas do tipo vórtice foram encontradas. Ainda desenvolvemos uma forma idiossincrática de abordar o mecanismo de Bogomol'nyi sem a necessidade direta de completar quadrado e se baseando naturalmente na consistência entre as equações autoduais e as de movimento. / In this dissertation we mean to seek vortex solutions in a model not found in literature, consisting in Lagrangian density given by a Maxwell term generated by a field gauge A mu,and Chern-Simons term generated by another field gauge Aµ, using a self-dual potential with nontrivial sixth-order vacuum. This model features an interesting first order equation for Ø, with solution exact, but it is not consistent with the second order equation, and therefore invalid. Moreover, it was not possible to minimize the model's energy, since the contribution of the electric field can not be eliminated without causing inconsistencies in the equations of motion. To try work around this problem, we tried to introduce a new mixed Chern-Simons term, composed of two fields Aµ and Aµ. In this context the energy was minimized without causing problems the equations of motion, but has not yet been possible to obtain vortex solutions, because the solutions to Ø diverges. Again, without the vortex solutions, the original model has changed, to contain a real scalar field N. Thus, the energy of the system was minimized and topological vortex solutions were found. Yet, we developed an idiosyncratic approach to the Bogomol'nyi's mechanism without the direct need to complete square and naturally based on the consistency between the self-duals equations and equations of motion

Orientador: Marcelo Batista Hott / Banca: Álvaro de Souza Dutra / Banca: Rodolfo Alván Casana Sifuentes / Resumo: Nessa dissertação temos o intuito de buscar soluções do tipo vórtice em um modelo não encontrado na literatura, que consiste em um densidade de lagrangiana formada por um termo de Maxwell gerado por um campo de gauge Aµ e um termo de Chern-Simons gerado por outro campo de gauge Aµ, fazendo uso de um potencial autodual com vácuo não trivial de sexta ordem. Tal modelo apresenta uma interessante equação de primeira ordem nas derivadas para Ø, com solução exata, porém ela não é consistente com a equação de segunda ordem, sendo portanto invalida. Além disso não foi possível minimizar a energia do sistema, pois a contribuição do campo elétrico não pode ser eliminada sem causar inconsistências nas equações de movimento. Para tentar contornar esse problema, foi tentado introduzir um novo termo de Chern-Simons, misto, composto pelos dois campos Aµ e Aµ. Nesse contexto a energia pôde ser minimizada sem causar problemas às equações de movimento, porem ainda não foi possível obter soluções do tipo vórtice, pois as soluções para Ø encontradas divergiam. Novamente sem soluções do tipo vórtice, o modelo original foi alterado, de forma a conter um campo escalar real N e um potencial também de sexta ordem. Com isso, a energia do sistema foi minimizada e soluções topológicas do tipo vórtice foram encontradas. Ainda desenvolvemos uma forma idiossincrática de abordar o mecanismo de Bogomol'nyi sem a necessidade direta de completar quadrado e se baseando naturalmente na consistência entre as equações autoduais e as de movimento. / Abstract: In this dissertation we mean to seek vortex solutions in a model not found in literature, consisting in Lagrangian density given by a Maxwell term generated by a field gauge A mu,and Chern-Simons term generated by another field gauge Aµ, using a self-dual potential with nontrivial sixth-order vacuum. This model features an interesting first order equation for Ø, with solution exact, but it is not consistent with the second order equation, and therefore invalid. Moreover, it was not possible to minimize the model's energy, since the contribution of the electric field can not be eliminated without causing inconsistencies in the equations of motion. To try work around this problem, we tried to introduce a new mixed Chern-Simons term, composed of two fields Aµ and Aµ. In this context the energy was minimized without causing problems the equations of motion, but has not yet been possible to obtain vortex solutions, because the solutions to Ø diverges. Again, without the vortex solutions, the original model has changed, to contain a real scalar field N. Thus, the energy of the system was minimized and topological vortex solutions were found. Yet, we developed an idiosyncratic approach to the Bogomol'nyi's mechanism without the direct need to complete square and naturally based on the consistency between the self-duals equations and equations of motion / Mestre

Neste trabalho de mestrado é estudada a estabilidade de vórtices em condensados de Bose-Einstein com interação atrativa entre os átomos através da solução numérica da equação de Gross-Pitaevskii. Inicialmente são reproduzidos resultados da literatura, nos quais são estudados vórtices em condensados bidimensionais atrativos com potencial interatômico homogêneo em todo o condensado. A estabilidade de tais sistemas é inferida através da solução numérica das equações de Bogoliubov-de Gennes e da evolução temporal dos vórtices. Demonstra-se que esses vórtices são estáveis, até um certo número crítico de átomos, apenas para valores de vorticidade S=1. Em seguida foi proposto um modelo no qual a interação entre os átomos é espacialmente modulada. Neste caso é possível demonstrar que vórtices com valores de vorticidade de até S=6, pelo menos, são estáveis. Finalmente é estudada a estabilidade de vórtices em condensados tridimensionais atrativos, novamente com potencial interatômico homogêneo em todo o condensado. Assim como no caso bidimensional mostra-se que tais vórtices são estáveis para valores de vorticidade de S=1. Espera-se em breve estudar a estabilidade de vórtices em condesados tridimensionais com potencial de interação espacialmente modulado. / In this work we study the stability of vortices in attractive Bose-Einstein condensates by solving numerically the Gross-Pitaevskii equation. Initially we reproduce some results from the literature, in which vortices in two-dimensional attractive Bose-Einstein condensates with homogeneous interatomic potential are studied. The stability of these systems is determined by solving numerically the Bogoliubov-de Gennes equations and by studying the time evolution of these vortices. We demonstrate that these vortices are stable, up to a certain critical number of atoms, just for the value of vorticity S=1. After we propose a model in which the interatomic interaction are spatially modulated. In this case it is possible to verify that vortices with values of vorticity up to S=6 , at least, are stable. Finally, we study the stability of vortices in three-dimensional attractive condensates, again with a homogeneous interatomic potential. As in the two-dimensional case, we show that vortices in these systems are stable to values of vorticity S=1. The next step in this work is study the stability of vortices in three-dimensional condensates with spatially modulated interatomic interaction.