Este trabalho visa o estudo de colisões atômicas mediadas por fótons. Devido à presença da luz ressonante consideramos em nosso sistema os processos de excitação e decaimento atômicos. Em particular, o decaimento atômico tem sua importância no estudo das armadilhas magneto-ópticas, pois este decaimento poder ser um dos fatores que limita a permanência dos átomos confinados neste tipo de armadilha. Apresentaremos uma formulação inédita para a resolução numérica das equações de populações e coerências que descrevem o processo colisional para um par atômico de átomos de dois níveis. Nesta formulação, não utilizamos aproximação, com isso foi possível também, neste trabalho, checarmos a validade da teoria semi-clássica, uma vez que esta é elaborada por um método aproximativo. Comparando nossa formulação, ao qual batizamos de formalismo quântico, com o formalismo semi-clássico, verificamos que a validade deste último restringe-se quando atribuímos determinados valores para o momentum e largura do pacote de ondas, associado à partícula reduzida. Baseado nas redes-ópticas, apresentaremos também um modelo de experimento que possibilite a preparação de um estado inicial para dois átomos colidentes na presença de um feixe laser de prova. Um outro estudo consiste em verificarmos a existência de um potencial efetivo que possibilite descrever o mesmo resultado, assintoticamente, utilizando os formalismos quântico e o Liouvilliano clássico / We study atomic collisions mediated by photons. Due to the presence of remnant light, we consider atomic decay and excitation processes. In particular, the atomic decay is important to the study of magneto-optical traps, because this process is one of the factors limiting the time of atomic confinement in these devices. We present a new formulation to solve numerically the equations describing the populations and coherences involved in the collision process of a pair of two-level atoms. This is a numerically exact approach; hence we have been able to check the semi-classical results. We verify that the validity of this approximation is restricted to certain ranges of momentum and wave-packet width, both associated with the reduced particle. Based on current optical-lattice technology, we also present a thought experiment in which it is possible to prepare an initial state of the two colliding atoms in the presence of a probe laser beam. Another study concerns the verification of the existent of an effective potential which gives the correct asymptotic quantum collision output in a classical Liouvillian framework

Este trabalho visa o estudo de colisões atômicas mediadas por fótons. Devido à presença da luz ressonante consideramos em nosso sistema os processos de excitação e decaimento atômicos. Em particular, o decaimento atômico tem sua importância no estudo das armadilhas magneto-ópticas, pois este decaimento poder ser um dos fatores que limita a permanência dos átomos confinados neste tipo de armadilha. Apresentaremos uma formulação inédita para a resolução numérica das equações de populações e coerências que descrevem o processo colisional para um par atômico de átomos de dois níveis. Nesta formulação, não utilizamos aproximação, com isso foi possível também, neste trabalho, checarmos a validade da teoria semi-clássica, uma vez que esta é elaborada por um método aproximativo. Comparando nossa formulação, ao qual batizamos de formalismo quântico, com o formalismo semi-clássico, verificamos que a validade deste último restringe-se quando atribuímos determinados valores para o momentum e largura do pacote de ondas, associado à partícula reduzida. Baseado nas redes-ópticas, apresentaremos também um modelo de experimento que possibilite a preparação de um estado inicial para dois átomos colidentes na presença de um feixe laser de prova. Um outro estudo consiste em verificarmos a existência de um potencial efetivo que possibilite descrever o mesmo resultado, assintoticamente, utilizando os formalismos quântico e o Liouvilliano clássico / We study atomic collisions mediated by photons. Due to the presence of remnant light, we consider atomic decay and excitation processes. In particular, the atomic decay is important to the study of magneto-optical traps, because this process is one of the factors limiting the time of atomic confinement in these devices. We present a new formulation to solve numerically the equations describing the populations and coherences involved in the collision process of a pair of two-level atoms. This is a numerically exact approach; hence we have been able to check the semi-classical results. We verify that the validity of this approximation is restricted to certain ranges of momentum and wave-packet width, both associated with the reduced particle. Based on current optical-lattice technology, we also present a thought experiment in which it is possible to prepare an initial state of the two colliding atoms in the presence of a probe laser beam. Another study concerns the verification of the existent of an effective potential which gives the correct asymptotic quantum collision output in a classical Liouvillian framework

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo872_1.pdf: 4987624 bytes, checksum: fe10b068072d15ab53986d95b266443d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cálculos de orbitais moleculares usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT) em nível BLYP com funções de base LanL1mb e LanL1dz foram executados para os supercondutores: Nb3Ge, MgB2, LaBa2Cu3Oy, La2-xSrxCuO4, YBa2Cu3Oy, TlBa2Ca2Cu3O8+δ, HgBa2Ca2Cu3O8+δ, LaO1-xFxFeAs e o Ba1-xKxFe2As2. Utilizamos modelos de cluster (aglomerado) baseados na célula unitária com os átomos de fronteira saturados com hidrogênio, o que minimiza o excesso de elétrons no cluster devido às ligações flutuantes. O cluster foi considerado diamagnético. Foram avaliados a distribuição de cargas atômicas e o gap de energia HOMO-LUMO (Highest Occupied Molecular Orbital - Lowest Unoccupied Molecular Orbital: Orbital Molecular de Mais Alta Energia Ocupado - Orbital Molecular de Mais Baixa Energia Desocupado). Os resultados foram interpretados à luz da teoria da ressonância não-sincronizada das ligações covalentes (RVB), como originalmente proposta por Linus Pauling. Uma característica de todos os sistemas investigados neste trabalho é a existência de um gap HOMO-LUMO da ordem de meV e uma distribuição de cargas compatível com a RVB. Apesar de não ser clara sua relação com a supercondutividade, o gap de energia HOMO-LUMO é da mesma ordem de magnitude do gap supercondutor medido experimentalmente. Em adição, verificou-se que os metais presentes nos sistemas investigados se encontram nos três estados de oxidação e na proporção requerida pelo princípio da eletroneutralidade de Pauling. Estes resultados reforçam o modelo RVB e convalidam esta proposta como uma teoria alternativa para a compreensão da supercondutividade. A coerência entre os argumentos da RVB e os resultados dos cálculos para a distribuição de cargas são discutidos

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-08T15:48:18Z No. of bitstreams: 1 tiagomendesrodrigues.pdf: 26298830 bytes, checksum: e08297ee7d81cba04e862c003211e4ad (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T19:06:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tiagomendesrodrigues.pdf: 26298830 bytes, checksum: e08297ee7d81cba04e862c003211e4ad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T19:06:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tiagomendesrodrigues.pdf: 26298830 bytes, checksum: e08297ee7d81cba04e862c003211e4ad (MD5) Previous issue date: 2012-07-02 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A construção de um acelerador de baixa energia no Departamento de Física da Universidade Federal de Juiz de Fora tem como objetivo estabelecer neste departamento uma linha de pesquisa experimental em Colisões Atômicas e Física de Superfície, ampliando o espectro de investigação teórico e experimental pois possibilitará a implantação de técnicas de análise de superfície por impacto de íons e estudo de colisões íon/átomo/molécula através da espectroscopia de massa. Uma máquina como esta é composta basicamente de uma fonte de íons, um estágio de aceleração e outro estágio de focalização do feixe. Durante esses estágios, os íons são submetidos a diferentes potenciais, que os acelera em direção à câmara de detecção, passando por um conjunto de lentes eletrostáticas para focalizar o feixe, otimizando o número de íons que são detectados. Estes íons detectados serão posteriormente utilizados em estudos de seções de choque e análise de superfícies. / The construction of a low energy particle accelerator at the Physics Department of Federal University of Juiz de Fora has the aim of establishing at this department an experimental research line on atomic collisions and surface physics, increasing the theoretical and experimental investigation spectrum because it will enable the implantation of techniques in analysis of surface by impact of ions and the ion/atom/molecule study through mass spectroscopy. A machine like this one is basically composed by an ion source, an acceleration stage and another stage of beam focusing. During these stages, the ions are subjected to different potentials, that accelerates them towards the detection chamber, through a set of electrostatic lenses to focus the beam, optimizing the number of ions that are detected. These detected ions will be later used in studies of cross-sections and surface analysis studies.

Este trabalho relata o processo de fotoionização associativa em átomos ultrafrios de sódio confinados por uma armadilha magneto-óptica. O comportamento da constante de reação Kpai é medido em função da intensidade dos feixes de aprisionamento, também em função da freqüência de um segundo laser. Este estudo mostrou que fotoionização ocorre em um processo de várias etapas e mostrou a importância da emissão espontânea em colisões ultrafrias. Nós confirmamos experimentalmente pela primeira vez o processo de blindagem óptica, o qual evita a interação dos átomos com a luz incidente. O entendimento deste processo é relevante se desejar-se aumentar o número e a densidade das amostras atômicas aprisionadas. / This works reports on the photo-associative ionization process in ultracold sodium atoms confined in a magneto optical trap. The behavior of the rate constant Kpai is measured as a function of the trapping beams intensity, and as a function of the frequency of a second laser. This study showed that photo-associative ionization occurs in a multi-step process and also showed the importance of spontaneous emission in ultracold collisions. We experimentally confirmed for the first time the Optical Shielding process which prevents atoms from approaching due to repulsive states induced by the interaction of the atoms with the incident light. The understanding of this process is relevant if one intends to increase the number and density of trapped atomic samples.

Neste trabalho implementamos um programa computacional capaz de descrever passo-a-passo o processo de colisão entre dois átomos confinados numa armadilha magneto-óptica em regime frio. Para isso utilizamos o formalismo de Wigner, que é uma formulação equivalente à mecânica quântica, para encontrar-mos uma aproximação quase-clássica para as equações que descrevem o sistema. Este formalismo permite-nos separar os graus de liberdade externos dos átomos colidentes, que podem ser tratados de maneira quase-clássica, dos graus internos de liberdade, os quais não tem contraparte clássica e, portanto, são tratados quanticamente / In this work we implement a computer program that describes, step by step, the collision process between two atoms confined in a magneto-optical trap in the cold regime. Here we utilize the Wigner-function theory, which is a formulation of quantum mechanics in terms of a phase space, to find a quasi-classical approx¬imation of the dynamical equations that govern the time evolution of the system. This approach allows us to describe the dynamics in terms of external and internal degrees of freedom. The former degrees of freedom are treated quasi-classically, while the latter, because they do not have a classical counterpart, are treated quan¬tum mechanically

Neste trabalho implementamos um programa computacional capaz de descrever passo-a-passo o processo de colisão entre dois átomos confinados numa armadilha magneto-óptica em regime frio. Para isso utilizamos o formalismo de Wigner, que é uma formulação equivalente à mecânica quântica, para encontrar-mos uma aproximação quase-clássica para as equações que descrevem o sistema. Este formalismo permite-nos separar os graus de liberdade externos dos átomos colidentes, que podem ser tratados de maneira quase-clássica, dos graus internos de liberdade, os quais não tem contraparte clássica e, portanto, são tratados quanticamente / In this work we implement a computer program that describes, step by step, the collision process between two atoms confined in a magneto-optical trap in the cold regime. Here we utilize the Wigner-function theory, which is a formulation of quantum mechanics in terms of a phase space, to find a quasi-classical approx¬imation of the dynamical equations that govern the time evolution of the system. This approach allows us to describe the dynamics in terms of external and internal degrees of freedom. The former degrees of freedom are treated quasi-classically, while the latter, because they do not have a classical counterpart, are treated quan¬tum mechanically

Este trabalho relata o processo de fotoionização associativa em átomos ultrafrios de sódio confinados por uma armadilha magneto-óptica. O comportamento da constante de reação Kpai é medido em função da intensidade dos feixes de aprisionamento, também em função da freqüência de um segundo laser. Este estudo mostrou que fotoionização ocorre em um processo de várias etapas e mostrou a importância da emissão espontânea em colisões ultrafrias. Nós confirmamos experimentalmente pela primeira vez o processo de blindagem óptica, o qual evita a interação dos átomos com a luz incidente. O entendimento deste processo é relevante se desejar-se aumentar o número e a densidade das amostras atômicas aprisionadas. / This works reports on the photo-associative ionization process in ultracold sodium atoms confined in a magneto optical trap. The behavior of the rate constant Kpai is measured as a function of the trapping beams intensity, and as a function of the frequency of a second laser. This study showed that photo-associative ionization occurs in a multi-step process and also showed the importance of spontaneous emission in ultracold collisions. We experimentally confirmed for the first time the Optical Shielding process which prevents atoms from approaching due to repulsive states induced by the interaction of the atoms with the incident light. The understanding of this process is relevant if one intends to increase the number and density of trapped atomic samples.

Submitted by Etelvina Domingos (etelvina.domingos@ufpe.br) on 2015-03-12T18:57:13Z No. of bitstreams: 2 TESE Marconi Bezerra Costa.pdf: 4071497 bytes, checksum: 5ff606ff53fab5504c1ac18294e33669 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:57:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Marconi Bezerra Costa.pdf: 4071497 bytes, checksum: 5ff606ff53fab5504c1ac18294e33669 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02 / CNPq / Baseados em cálculos DFT (Density Functional Theory) B3LYP/LANL1dz e na análise da distribuição de cargas atômicas para cupratos, metálicos e pnictídeos, demonstramos a ocorrência de ressonâncias não-sincronizadas de ligações covalentes no estado supercondutor, conforme prevê a teoria RVB (Resonating-Valence-Bond). Os modelos de cluster com as dangling bonds saturadas com hidrogênio nos átomos de fronteira, mostraram-se bastante apropriados para descrever os sistemas investigados. Para caracterizar o estado supercondutor, usamos como critério o gap de energia HOMO-LUMO, que deve ser da mesma ordem de grandeza do gap supercondutor. Para os cupratos, os resultados confirmam as previsões da RVB para a transferência de carga dos elementos hipereletrônicos para os hipoeletrônicos e o efeito da vacância de oxigênio na indução do estado supercondutor. Nos sistemas metálicos, encontramos a separação e o ordenamento de cargas em planos distintos, conforme previsto qualitativamente por Pauling. Nos pnictídeos, o gap HOMO-LUMO só é da mesma ordem de grandeza do gap experimental para os clusters dopados, e a dopagem induz uma separação de cargas no plano em que o dopante é inserido. Baseados nestes resultados, propomos combinações de elementos hipo e hipereletrônicos visando a obtenção de novos sistemas supercondutores que podem apresentar temperaturas críticas maiores do que as conhecidas atualmente. Estes resultados reforçam a teoria RVB como uma alternativa para descrever o fenômeno da supercondutividade.

Orientador: Francisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbieri_PauloFernando_D.pdf: 3626831 bytes, checksum: 0f15b74219acbe9e82e54ae2ce3d1ed4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta tese mostra um estudo realizado sobre implantação de xenônio (Xe) em uma matriz amorfa de silício (a-Si) utilizando a técnica de Deposição Assistida com Feixe de Íons (IBAD). Para esta finalidade, um feixe de íons de Xe com energia de 1500 eV, obtido de um canhão tipo Kaufman, foi utilizado para a realização de sputtering de um alvo de silício, produzindo um filme de a-Si em um substrato colocado a 15 cm de distância via deposição. Ao mesmo tempo outro feixe de íons de Xe, obtido por um segundo canhão de energia variável (0 a 300 eV), implantava átomos na rede do a-Si que estava em formação. Foi possível implantar concentrações de xenônio de até 5% com energia da ordem de 50 eV. Esta energia de implantação é de várias ordens de grandeza menor do que a energia utilizada no processo convencional de implantação que utiliza valores de energia de ordem de milhares de eV. Para investigar o Xe dentro da matriz amorfa de Si foram utilizadas técnicas de excitações atômicas XAS (X-Ray Absorption Spectroscopy), XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) e XAES (X-Ray Auger Excited Spectroscopy) e também simulações teóricas para XAS. Os resultados experimentais de XAS indicam que os átomos de Xe são implantados majoritariamente de forma dispersa pela matriz, isolados dentro de defeitos estruturais. Medidas de XPS mostram que os níveis eletrônicos de caroço dos átomos de xenônio são alterados em função do sítio de aprisionamento, que por sua vez, estão relacionados com a energia de implantação. Um estudo utilizando uma combinação de XPS e XAES permitiu identificar e separar as contribuições relativas às alterações eletrônicas observadas nos átomos de Xe devido a inserção deles dentro do a-Si. A análise destes resultados, XPS/XAES, forneceu indícios sobre os tamanhos das cavidades hospedeiras dos átomos de Xe. Simulações teóricas de XAS foram bastante satisfatórias e corroboram com as observações realizadas por XPS/XAES e indicam timidamente formações de aglomerados para alguns casos, ou seja, minoritariamente. Dependendo da energia de implantação, a dinâmica de crescimento do filme é alterada possibilitando estruturas diferentes na matriz. Foi também constatado que o aumento da densidade do a-Si por efeito de compactação pode ser mascarado pela introdução de elementos com massas relativamente grandes, como por exemplo, Xe / Abstract: A study of xenon (Xe) implantation in amorphous silicon (a-Si) by Ion Beam Assisted Deposition (IBAD) technique is investigated in this thesis. A Xe ion beam with energy of 1500 eV, obtained from a Kaufman gun, was used for sputtering a Si target, depositing an a-Si film on the substrate holder placed 15 cm apart. Simultaneously, another Xe beam with variable energy (0 ¿ 300 eV), was used to bombard the a-Si for the implantation of Xe atoms. It was obtained Xenon concentration up to 5%, using energy as low as 50 eV, which is orders of magnitude smaller than those usually used by conventional implantation, that requires thousands of eV. For the investigation of the Xe atoms in the a-Si matrix, XAS (X-Ray Absorption Spectroscopy), XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) and XAES (X-Ray Auger Excited Spectroscopy) techniques and theoretical simulations of XAS were used. The experimental results of XAS showed that Xe atoms are dispersed in the a-Si matrix as isolated element majoritively into structural defects. XPS measurement shows that the electronic core levels of the Xe atoms are shifted as function of the trapping site, which in turn, are related to the energy implantation. The use of XPS and XAES allowed the identification and the separation of the contribution to the shift in the binding energy due to the relaxation energy. The analysis of this results, XPS/XAES, provided indications as to size of the cavity containing the trapped Xe. XAS theoretical simulations gave satisfactory results and corroborate with XPS/XAES observations and tentativelly indicated small clusters, for a minority of cases. Depending on the implantation energy, the growth dynamics of the films is changed, allowing different structures in the matrix. It was also verified that the increase in the density of the film by the packing effect is obscured by the introduction of heavier elements, for example, Xe / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências