Nesta tese utilizamos o Modelo de Bose-Hubbard (MBH) generalizado para duas espécies bosonicas para investigar a estabilidade dinâmica da fase superfluida de uma mistura binaria de átomos bosonicos ultra-frios confinados em uma rede optica periódica anelar com M sítios. Na primeira parte consideramos a Hamiltoniana do MBH sem a presença do tunelamento inter-especies. Deduzimos e resolvemos as equações de Gross-Pitaevskii para os estados de equilíbrio do MBH e mostramos que são misturas binarias de condensados nos quais os átomos de cada espécie ocupam um estado de quase-momento q bem definido. As excitações elementares foram determinadas resolvendo as equações de Bogoliubov-de Gennes o que foi possível graças a estrutura de acoplamento dos quase-momentos que reduziu a Hamiltoniana Efetiva a uma soma direta de um dubleto e quadrupletos. Através da analise do comportamento das energias de excitação como função dos parâmetros de controle do sistema, investigamos a estabilidade dinâmica de dois casos de misturas de condensados onde, em um caso, os átomos de cada espécie ocupam o mesmo estado de quase-momento, qA = qB e, no outro, quase-momentos opostos, qA = qB. Em ambos os casos as condições de estabilidade dependem do quase-momento q estar nos quartos centrais ou laterais da primeira zona de Brillouin. No caso qA = qB vemos que a forma do diagrama de estabilidade independe do quase-momento do condensado. Por outro lado, o mesmo não ocorre nos condensados contra-propagantes qA = qB. Esta diferença fica mais acentuada no limite termodinâmico onde os diagramas de estabilidade no centro e nas extremidades da primeira zona de Brillouin ficam idênticos nos dois casos. Já nas bordas que separam os quartos centrais e laterais o comportamento ´e diferente pois a presença de uma interação interespécies por menor que seja desestabiliza completamente a mistura com qA = qB. Em todos estes casos ficou evidente o papel desestabilizador da interação interespécies. Na segunda parte consideramos o efeito de um termo de tunelamento inter-especies. As soluções das equações de Gross-Pitaevskii revelam uma estrutura biestável de estados de equilíbrio essencial para a ocorrência de bifurcação no sistema e, portanto, a presença de catástrofe. Investigamos se a catástrofe e acessível a uma observação experimental. De acordo com nosso critério, esta observação e impossível se o plano de bifurcação for a fronteira de um domínio de instabilidade dinâmica. Através da analise da estabilidade dinâmica dos estados de equilíbrio vimos que para um sistema invariante por inversão de cor essa resposta depende apenas da razão entre as intensidades de tunelamento intra e inter-especies de modo que se JAB/J > 1 a observação e impossível e se JAB/J < 1 é possível, supondo existir uma rota adiabática ate a bifurcação. / In this thesis we used the two-component Bose-Hubbard Model (BHM) to investigate the dynamical stability of the superfluid phase of a binary mixture of ultra-cold bosonic atoms confined in a ring-shaped periodic optical lattice with M sites. In the first part we considered the BHM Hamiltonian without the presence of interspecies tunnelling. We deduced and solved the Gross-Pitaevskii equations for the equilibrium states of the BHM and showed that they are binary mixtures of condensates where the atoms of each species occupy a state of well defined quasi-momentum q. The elementary excitations were determined solving the Bogoliubov-de-Gennes equations which was possible thanks to the coupling structure of the quasi-momenta that reduced the Effective Hamiltonian to a direct sum of a doublet and quadriplets. Through the analysis of the behavior of the excitation energies as a function of the control parameters of the system, we investigated the dynamical stability of two cases of mixtures of condensates where, in one case, the atoms of each specie occupy the same state of quasi-momentum, qA = qB, and, in the other, opposite quasi-momentum, qA = qB. In both cases the stability conditions depend of the quasi-momentum q to be in the central or lateral quarters of the first Brillouin zone. In the case qA = qB, we see that the form of the stability diagram is not dependent of the quasi-momentum of the condensate. However, the same does not occur in the counter-propagating condensates qA = qB. This difference is accentuated in the thermodynamic limit where the stability diagrams in the center and in the extremities of the first Brillouin zone are identical in both cases. In the borders that separate the central and lateral quarters the behavior is different because the presence of a slightly non vanishing inter-species interaction completely destabilize the mixture with qA = qB. In all these cases it was evident the destabilizing role of the inter-species interaction. In the second part we considered the effect of a inter-species tunnelling term. The solutions of the Gross-Pitaevskii equations reveal a bi-stable structure of equilibrium states that is essential for the occurrence of the bifurcation in the system and, therefore, the presence of catastrophe. We investigated if the catastrophe is accessible to a experimental observation. According to our criteria, this observation is impossible if the bifurcation plane is the frontier of a dynamical instability domain. Through the analysis of the dynamical stability of the equilibrium states we saw that for a system invariant by color inversion this answer depends only on the ratio between the intra and inter-species tunnelling intensities in a way that if JAB/J > 1 the observation is impossible and if JAB/J < 1 it is possible, supposing that it exists an adiabatic route until the bifurcation.

O Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider - LHC) é um acelerador de prótons e íons pesados localizado no CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire). Em um de seus experimentos, ALICE (A Large Ion Collider Experiment ), está sendo projetado um detector dedicado a explorar os aspectos únicos de colisões núcleo-núcleo. A principal finalidade do ALICE é estudar a formação de um novo estado da matéria, o plasma de quarks e glúon. Para isto devem-se ter medidas precisas de hádrons, elétrons, múons e fótons produzidos em colisões chumbo-chumbo. Assim está sendo proposto um calorímetro frontal (Foward Calorimeter - FoCal) como um upgrade para o ALICE. A função deste calorímetro é o estudo das funções de distribuição de pártons (Partons distribuction Functions - PDF) no regime de pequenos valores do x de Bjorken. Nesta região é esperado que estas PDFs tenham um comportamento não linear devido ao processo de saturação de glúons. Para o estudo desta região é necessária a medida de fótons diretos produzidos na colisão. Estes, por sua vez, ficam mascarados pelo fundo de fótons provenientes do decaimento de píon, o que leva a uma necessidade de suas identificações. Com isto surge a oportunidade para a utilização do método de clusterização que é uma ferramenta de mineração de dados. Este trabalho contribuiu para o desenvolvimento inicial de um algoritmo de clusterização para o calorímetro FoCal. / The Large Hadron Collider (LHC) is a CERN\'s accelerator that collides protons and heavy ions. One of its experiments, ALICE, is building a new detector to explore new aspects of heavy ions collisions. The Alice\'s main goal is to study the formation of quark-gluon plasma (QGP). To do that it\'s necessary to get accurate data on hadrons, electrons, muons and gammas created in lead-lead collision. So, to accomplish that a new calorimeter is in study to scan the foward region of experiment, the Foward Calorimeter (FoCal). It\'s proposed to study Parton Distribution Functions (PDFs) in a regime of very small Bjorken-x, where it is expected that the PDFs evolve non-linearly due to the high gluon densities, a phenomena referred to as gluon saturation.But to do that it\'s required to measure the direct gammas created on collision. These fotons are blended on by fotons descendant of pion. So there\'s a need to separate it from the direct gammas. One way to solve this problem is to use clustering methods (a type of mining data algorithm). This work helped on early stages of development that clustering algorithm.

O presente trabalho apresenta o estudo das propriedades da condensação de Bose-Einstein e da superfluidez em um sistema bosônico disposto em um arranjo unidimensional de potenciais periódicos em formato de anel. O Hamiltoniano efetivo usual em termos dos operadores de campo é implementado na representação construída em termos das funções de Bloch da primeira banda e o problema é resolvido por meio da sua diagonalização através de métodos numéricos. No limite de hopping pequeno, este modelo é essencialmente equivalente à representação usual do modelo de Bose-Hubbard, mas incorpora efeitos adicionais através das energias de Bloch de partícula independente e dos elementos da matriz de dois corpos na situação em que o hopping é grande [19]. Através da inclusão de rotação no sistema, as energias de partícula independente são forçadas a depender da velocidade angular. Isto implica, correspondentemente, uma dependência da velocidade angular nas funções de onda de partícula independente e nos resultados de muitos corpos obtidos através da diagonalização do Hamiltoniano. Com o objetivo de estudar a superfluidez, o critério de dois fluidos é empregado e através de resultados numéricos obtêm-se a variação da fração de superfluido com o quadrado da velocidade angular. Ainda, considera-se aqui uma expressão perturbativa para o parâmetro inercial do sistema expresso em termos das excitações do sistema sem rotação, o que permite relacionar as energias do sistema com rotação com aquelas do sistema sem rotação. Isto é particularmente interessante para obter a fração de superfluido em termos da informação espectral do sistema sem rotação. Resultados semelhantes podem ser encontrados através da definição de superfluido baseada na resposta do sistema a uma variação de fase, imposta através de condições de contorno torcidas [30, 33], mas com a diferença de que os desenvolvimentos aqui não fazem uso da hipótese do modo condensado. De maneira geral, os resultados numéricos obtidos indicam, que pelo menos para este sistema, as frações de superfluido e condensado são quantidades sem relação direta, sugerindo então que mesmo para sistemas gasosos diluídos a idéia de que a superfluidez é uma consequência da condensação de Bose-Einstein deve ser considerada com mais cuidado. / In this work we study the properties of Bose-Einstein condensation and superfluidity in a finite bosonic system in a 1-dimensional ring with a periodic potential under rotation. The usual field effective Hamiltonian is implemented in a representation constructed in terms of the first band Bloch functions and the problem is solved by numeric diagonalization. In the limit of small hopping, this model is essentially equivalent to the quasi-momentum representation of the usual Bose-Hubbard model but incorporates additional effects via Bloch single particle energies and two-body matrix elements in the case of large hopping [19]. By including rotation in the system we force the single particle energies to be a function of the angular velocity. This implies a corresponding angular velocity dependence of the single particle wavefunctions and many-body diagonalization results. In order to study superfluidity, we consider the two fluid criterion. Numerical results for the superfluid fraction involving the change of in rinsic ground state energy with the square of the angular velocity are obtained. We also consider a perturbative expression for the system inertial parameter expressed in terms of the excitation spectrum of the non rotating system, which enables us to relate the energies in the rotating system to the ones in the system without rotation. This is particularly interesting for obtaining superfluid fraction in terms of spectral information of the non rotating system. Similar results can be found by using the definition of superfluid fraction based on the response of the system to a phase variation imposed by means of twisted boundary conditions [30, 33], but with the difference that our developments do not assume the hypothesis of a condensate mode. Our numerical results indicate that in this system condensate and superfluid fractions are quite unrelated in terms of parameter values, indicating that even for dilute gases the concept that superfluidity is a consequence of Bose-Einstein condensation should be considered more carefully.

As indústrias que desenvolvem motores de combustão interna têm como preocupação atual prover motores que sejam cada vez menos poluentes, uma vez que a preocupação com a preservação do meio ambiente é intensa em todo o mundo. No entanto, com o desenvolvimento de novas tecnologias destinadas à redução das emissões, a condensação dos gases, provenientes da combustão, está sendo promovida dentro das câmaras de combustão dos veículos. Ácidos, como sulfúrico e nítrico, são gerados pela condensação destes gases. Esta condensação está associada às altas taxas de recirculação de gases de escape, conhecido como EGR, (termo em inglês para Exhaust Gas Recirculation). Consequentemente, problemas de corrosão nos componentes do motor estão aumentando, especialmente em camisas de cilindro em ferro fundido. Neste estudo, foi investigada a resistência à corrosão de dois ferros fundidos, um de microestrutura perlítica e o outro com microestrutura bainítica, em soluções de condensado natural e sintético de motores movidos a diesel. Os resultados foram associados às microestruturas e as composições químicas dos materiais estudados. Resultados de testes de imersão e ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica, bem como de curvas de polarização potenciodinâmicas, indicaram que os dois materiais não apresentam resistência à corrosão nos meios de ensaio adotados. O ataque intenso da matriz observado em ambos os materiais observado pelos ensaios de imersão, mostraram a atuação do mecanismo eletroquímico de corrosão por grafitização. Este mecanismo causa o ataque localizado e destrutivo da matriz de ferrita (-Fe), que funciona como anodo enquanto as grafitas atuam como áreas catódicas. Enquanto em meio ácido não foi possível observar uma diferenciação entre os dois tipos de ferros fundidos estudados, em meio neutro e aerado, o ferro fundido bainítico mostrou resistência à corrosão superior à do ferro fundido perlítico. / The industries that develop internal combustion engines have the current concern on providing less polluting engines, due to the worldwide apprehension on the environment preservation. However, with the development of new technologies to reduce emissions, condensation of gases from combustion is being promoted within the combustion chambers of vehicles. Acids, such as sulfuric and nitric, are generated by these gases condensation. This condensation is associated with high rates of exhaust gas recirculation, known as EGR, (the English term for Exhaust Gas Recirculation). Consequently, corrosion problems of engine components are increasing, especially in cylinder liners made with cast iron. In this study, the corrosion resistance of two cast irons, one with a pearlitic microstructure and the other with a bainitic one, has been investigated in the natural solution obtained by condensation of the gases from diesel engines combustion or in a synthetic solution that simulates the composition of the condensate gases. The results were associated with the chemical compositions and microstructures of the materials studied. The results of immersion tests and electrochemical impedance spectroscopy tests, as well as potentiodynamic polarization curves, indicated that both materials do not exhibit significant differences in their corrosion resistance in the solutions adopted for testing. The intense attack of the matrix observed during immersion tests showed the electrochemical corrosion mechanism of graphitization in both materials. This mechanism causes localized attack of the ferrite matrix ( -Fe), which acts as the anodic areas whereas the graphite act as the cathodic ones. Though in acid medium has not been possible to observe a distinction between the corrosion resistance of the two types of cast irons studied, in neutral and aerated environment, the bainitic cast iron showed higher corrosion resistance comparatively to the pearlitic cast iron .

This thesis details the design, construction and characterisation of an ultracold atoms system, developed in conjunction with a flexible optical trapping scheme which utilises a Liquid Crystal Spatial Light Modulator (LC SLM). The ultracold atoms system uses a hybrid trap formed of a quadrupole magnetic field and a focused far-detuned laser beam to form a Bose-Einstein Condensate of 2×105 87Rb atoms. Cold atoms confined in several arbitrary optical trapping geometries are created by overlaying the LC SLM trap on to the hybrid trap, where a simple feedback process using the atomic distribution as a metric is shown to be capable of compensating for optical aberrations. Two novel methods for creating flexible optical traps with the LC SLM are also detailed, the first of which is a multi-wavelength technique which allows several wavelengths of light to be smoothly shaped and applied to the atoms. The second method uses a computationally-efficient minimisation algorithm to create light patterns which are constrained in both amplitude and phase, where the extra phase constraint was shown to be crucial for controlling propagation effects of the LC SLM trapping beam.

Condensados de Bose-Einstein (BEC) são sistemas macroscópicos excelentes para a observação do comportamento quântico da matéria. Desde sua obtenção experimental em gases atômicos alcalinos diluídos aprisionados por campos magnéticos, há importantes aspectos relacionados a esse sistema que foram intensamente explorados, como os modos coletivos do BEC harmonicamente aprisionado, seu tunelamento através de barreiras de potencial e os estados excitados desse sistema, incluindo vórtice e sóliton. O último consiste de pacote de onda localizado, que propaga sem mudança de forma. Nesse trabalho, investigamos os novos aspectos que surgem da dinâmica de um sistema composto (condensado aprisionado contendo um sóliton). Há muitos estudos tratando cada parte separadamente: estado fundamental do BEC ou um sóliton em um BEC infinito uniforme estacionário. Estamos nos baseando nessas análises prévias, além da simulação numérica de campo médio do nosso sistema submetido a diferentes condições iniciais (BEC aprisionado no mínimo do potencial harmônico ou BEC deslocado na armadilha contendo um sóliton, além de uma deformação no potencial) para caracterizar a dinâmica desse sistema. Alguns dos nossos resultados puderam ser explicados por meio de predições analítica da chamada aproximação de Thomas-Fermi. Ao final, comparamos as simulações de campo médio (equação de Gross-Pitaevskii) com as advindas da teoria de múltiplos orbitais a fim de justificar o regime de validade da nossa teoria. / Bose-Einstein Condensates (BEC) are excellent macroscopic systems to observe the quantum behavior of matter. Since it experimental production in dilute atomic alkali gases trapped by magnetic fields, there are important aspects related to this system that have been intensely explored, like the collective modes of the harmonically trapped BEC, its tunneling through a potential barrier and the excited states of this system, that include the vortex and soliton. The latter consist of localized disturbances, which propagate without change of form. In this work, we investigate the singular aspects that coming from the dynamics of a composite system (trapped BEC containing a soliton). There are many studies that treat each part separately, that include a fundamental state BEC or a soliton inside a uniform infinite extent stationary BEC. We are basing on these previous analyses, besides mean-field numeric simulating our particular system submitted to diferent initial conditions (minimum harmonic potential trapped BEC or dislocated trapped BEC plus a soliton, in addition to a deformation in the potential) to characterize the tunneling dynamics. Some of our results could be explained using analytical predictions of the so called Thomas-Fermi approximation. At the end, we compar the meanfield simulations (Gross-Pitavskii equation) with the simulations from the multiple orbitals theory to justify the validity regime of our theory.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert-Mestrado- Wander-capa e indicerevisado.pdf: 392636 bytes, checksum: 8003d8b2998f90030fa5bdf833f82b6f (MD5) Previous issue date: 2004-12-17 / Dentro do processo siderúrgico integrado, são produzidos diversos tipos de gases, sendo os mais importantes, sob o ponto de vista do valor energético, aqueles provenientes da produção de coque e de gusa, denominados, respectivamente, gás de Coqueria (COG Coke Oven Gas) e de Alto-Forno (BFG Blast Furnace Gas). Estes gases, se não forem adequadamente tratados, apresentam como característica uma atividade corrosiva intensa, devido à presença de umidade e de agentes corrosivos. Como resultado, as tubulações de aço para o transporte destes gases falham por entupimento e perfuração, como no caso do gás de Coqueria. Foram imersos em condensado, por até seis meses, corpos de prova em aço ASTM 283-C no interior de potes de selagem da tubulação de gás COG. A taxa de corrosão e a perda total de espessura foram determinadas por ensaios químicos de perda de massa. A caracterização da composição do produto de corrosão foi realizada pela difratometria de raios-X, espectrofotometria no infravermelho, espectrometria de fluorescência, espectroscopia Mössbauer e pelas microscopias eletrônica de varredura e óptica. / Within an integrated steelworks process, several types of gases are produced. From an energy volume standpoint, the most important among them are those resulting from the production of coke and hot metal, namely, Coke Oven Gas (COG) and Blast Furnace Gas (BFG), respectively. If they are not properly treated, these gases may display intense corrosive features due to the presence of humidity and corrosive agents. As a result, the steel piping used for carrying these gases can fail because of clogging and perforation, as it happens in the case of COG. As part of an experiment, six test specimens were immersed in a condensate for up to six months. They were made of ASTM 283-C steel and were inside sealing pots within the COG piping. The corrosion rate and the loss of thickness were determined by bulk loss chemical tests. The characterization of the corrosion product s composition was undertaken through tests such as X-ray diffractometry, infrared spectrophotometry, fluorescence spectrometry, Mössbauer spectroscopy as well as optical and scanning electronic microscopy.

Mon travail de thèse s'inscrit dans le développement de l'optique atomique. Ce manuscrit décrit les trois sujets traités pendant ma thèse. Dans un premier temps mon travail a été de construire une nouvelle expérience permettant de produire des condensats de Bose-Einstein. Nous nous intéressons d'abord au dispositif utilisant le refroidissement laser et l'évaporation micro-onde permettant d'obtenir un nuage d'atomes froids dans un piège magnétique quadrupolaire. Nous présentons ensuite les montages optiques permettant d'obtenir les différents faisceaux laser nécessaires au fonctionnement du dispositif. Enfin, nous détaillons le protocole permettant de produire des condensats de Bose-Einstein dans notre piège hybride combinant les avantages d'un piège magnétique à ceux d'un piège dipolaire et nous le caractérisons à l'aide d'une méthode d'analyse statistique nommée Analyse par Composante Principale. Le deuxième sujet concerne l'étude de la propagation d'une onde de matière dans un réseau de taille finie. Nous démontrons le piégeage d'atomes dans une cavité de Bragg produite par l'enveloppe gaussienne d'un réseau optique. Les atomes confinés dans le réseau oscillent et nous observons le découplage du réseau de paquets d'atomes par effet tunnel, démontrant ainsi un nouveau type de barrières tunnel. L'étude de la probabilité de transmission à travers ce type de barrières montre qu'elles sont équivalentes à des barrières répulsives submicronique. Enfin, de manière théorique, nous étudions un formalisme basé sur la fonction de Wigner et l'utilisation d'une loi d'échelle permettant d'imaginer des protocoles de manipulation de fonctions d'onde à N corps dans l'espace des phases. Nous appliquons d'abord ce formalisme à un protocole de refroidissement en deux étapes, impliquant un temps de vol et l'application soudaine d'un potentiel harmonique. Nous discutons ensuite l'effet des interactions répulsives entre atomes et de l'anharmonicité du potentiel. Enfin nous proposons deux protocoles de manipulations de fonctions d'onde dans l'espace des phases. Le premier est un protocole de refroidissement analogue au protocole en deux étapes mais dont la robustesse est augmentée vis-à-vis d'un défaut du potentiel appliqué. Le deuxième protocole proposé permet d'accélérer le mode de respiration d'un nuage d'atomes dans un piège décomprimé. / My thesis work is part of the development of atomic optics.First my work has been to build a new experience to produce Bose-Einstein condensates. We will see how we produce a cold atoms cloud in a magnetic quadrupole trap using laser cooling and micro-wave evaporation. We then present the optical setup to produce the laser beams needed for the apparatus operation. At last, we detail the protocol allowing to produce Bose-Einstein condensates in our hybrid trap, combining the advantages of a magnetic trap and a dipole trap. We then characterize the hybrid trap using a statistical analysis method named Principal Component Analysis. The second subject concerns the study of the propagation of a matter-wave in a finite size lattice. We demonstrate the trapping of atoms inside a Bragg cavity produced by the gaussian enveloppe of an optical lattice. The confined atoms oscillate inside the lattice and we observe the tunnel decoupling of atoms from the cavity, demonstrating a new kind of tunnel barrier. The study of the transmission probability through these barriers shows that they are equivalent to submicronic repulsive barriers. Finally, I studied a theoretical formalism based on the Wigner function and the use of a scaling law, allowing to imagine protocols to manipulate many-body wave functions in phase space. We apply this formalism to a two steps cooling protocol involving a time of flight and the sudden application of an harmonic potential. We discuss the effects of repulsive interactions between atoms and of the anharmonicities in the potential. At last, we propose two protocols to manipulate the phase space distribution of wave functions. The first aim to enhance the robustness of the to step cooling protocol regarding a flaw of the harmonic potential. The second allows to accelerate the breathing mode of an atomic cloud in a decompressed trap.

Estudamos as excitações de baixa energia, presentes em um gás de bosons homogêneo, de spin nulo, sujeitos a uma interação de dois corpos repulsiva e a temperatura zero, utilizando a aproximação gaussiana, que consiste num caso particular de aproximação de campo médio. As equações dinâmicas resultantes foram linearizadas ao redor da solução estática de Hartree-Fock-Bogoliubov. Obtivemos uma banda contínua e limitada inferiormente, além de um segundo ramo discreto, que define um limite inferior para as excitações e que, ao contrário do resultado proveniente do tratamento de Hartree-Fock-Bogoliubov, possui um comportamento linear sem gap com respeito ao momento da excitação no limite de grandes comprimentos de onda, ou seja, possui uma equação de dispersão do tipo fônon. Discutimos também a forma através da qual é possível gerar desvios do equilíbrio, vinculados aos estados excitados, e concluímos haver restrições sobre os possíveis desvios das grandezas características em campo médio gaussiano, quando tais desvios são gerados por transformações infinitesimais unitárias de um corpo tomadas até primeira ordem. / We study low-lying excitations of a spinless, homogeneous bose gas, with repulsive interaction, at zero temperature, in terms of a gaussian mean field approximation. The dynamical equations of this approximation have been linearized in small displacements from the well known static Hartree-Fock-Bogoliubov solution. We obtain a gapped continous band of excitations above a discrete branch with phonon behavior at large wavelengths. We also discuss the allowed forms of excitations and conclude that restrictions exist for the allowed deviations of the general set of gaussian mean field parameters, when they are generated in first orders by infinitesimal unitary transformations.

Pacientes submetidos à cirurgia cardiotorácica com circulação extracorpórea (CEC) apresentam reações inflamatórias, desencadeadas por este procedimento e pela isquemiareperfusão, que acarretam disfunção pulmonar e lesão do endotélio vascular no pósoperatório. Estes processos relativos à cirurgia cardíaca podem afetar a produção e o consumo do óxido nítrico (NO) no pulmão e no endotélio vascular, principalmente na sua participação no processo inflamatório. No pulmão, o NO se difunde com facilidade sendo detectado na via aérea na fase gasosa ou no fluído pulmonar como nitrito e o nitrato. A presença do NO na via aérea pode em algumas situações refletir a sua produção pelo epitélio da via aérea e pelo endotélio microvascular pulmonar. No entanto, os processos que envolvem a produção e o consumo do NO na via aérea ainda não estão totalmente esclarecidos. O condensado do exalado pulmonar (CEP) é um fluido obtido através do resfriamento do ar exalado através de um método totalmente não invasivo e que pode ser utilizado para a investigação do NO nas vias aéreas distais. No desenvolvimento deste estudo foi utilizado um aparato de coleta artesanal e de baixo custo para obtenção do CEP. Assim, foi coletado o CEP de pacientes coronariopatas e valvopatas submetidos à cirurgia cardíaca com CEC nos períodos pré- operatório e pós-operatório (4 horas após a CEC e 12, 24, 48 e 72 horas após a extubação). As concentrações plasmáticas de nitrito/nitrato destes pacientes também foram avaliadas através de amostras de sangue colhidas imediatamente após cada coleta do CEP. O CEP e o plasma foram analisados pela técnica de quimioluminescência para obter as concentrações de nitrito/nitrato. O aparato utilizado obteve utilização reprodutível na rotina clínica da cirurgia cardíaca nesta pesquisa em pacientes sob ventilação espontânea e ventilação mecânica. Não foram encontradas diferenças significativas (p>0,05) nas concentrações de nitrito/nitrato no CEP e plasma entre os pacientes coronariopatas e valvopatas no período pré-operatório. Concentrações significativamente maiores de nitrito/nitrato (p=0,017) foram encontradas no CEP, mas não no plasma, de pacientes que utilizaram nitrato por via oral (dinitrato de isossorbida) no período pré-operatório. Em pacientes que não utilizaram medicação contendo doador de NO (nitroglicerina ou nitroprussiato de sódio) por via endovenosa no pósoperatório ocorreu uma tendência à elevação das concentrações de nitrito/nitrato no CEP que foi numericamente significativa no período de 48 horas do pós-operatório (p=0,008). Em pacientes que receberam ou não doador de NO no pós-operatório as concentrações de nitrito/nitrato foram significativamente maiores nos períodos de 48 horas (p=0,005) e 72 horas (p=0,037) do pós-operatório. A utilização de nitroglicerina (NTG) no período pósoperatório elevou significativamente as concentrações de nitrito/nitrato no CEP nos períodos de 12 horas (p=0,022), 48 horas (p=0,015) e 72 horas (0,048) e no plasma nos períodos de 12 horas (p=0,045). As concentrações de nitrito/nitrato plasmáticos foram significativamente reduzidas (p=0,045) no pós-operatório imediato 4 horas após a CEC em pacientes que receberam ou não doador de NO. A partir destes resultados pode se observar que não houve diferenças significativas nas concentrações de nitrito/nitrato no CEP dos pacientes coronariopatas e valvopatas no período pré-operatório, exceto elevação significativa encontrada em pacientes que utilizaram dinitrato de isossorbida por via oral. As concentrações de nitrito/nitrato no CEP tendem a elevar-se no período pós-operatório principalmente com a utilização de NTG. As concentrações de nitrito/nitrato no plasma foram significativamente reduzidas após 4 horas da CEC no pós-operatório imediato. No entanto foi observado elevação nas concentrações de nitrito/nitrato no plasma de pacientes que usaram NTG. Os achados deste estudo poderão contribuir em futuras pesquisas fornecendo dados comparativos a respeito da participação do NO na via aérea e no plasma nos processos que envolvem a cirurgia cardíaca nos períodos pré e pós-operatório. / Patients undergoing cardiothoracic surgery with cardiopulmonary bypass (CPB) have inflammatory reactions triggered by this procedure and by ischemia-reperfusion, which cause lung dysfunction and injury of vascular endothelium in the postoperative period. These processes related to cardiac surgery may affect the production and consumption of nitric oxide (NO) in the lung and vascular endothelium, especially in their participation in the inflammatory process. In the lung, NO diffuses easily and can be detected in the airway in the gas phase or in the lung fluid as nitrite and nitrate. The presence of NO in exhaled air may reflect the airway epithelium and lung microvascular endothelium in some situations. However, processes involving the production and consumption of NO in the airway are not totally understood. The exhaled breath condensate (EBC) is a fluid obtained by cooling exhaled air wich can be used for the investigation of NO in the distal airways. For this study we used an apparatus homemade and with low cost for collecting and obtain the EBC. The EBC was collected from patients with coronary artery disease and heart valve disease undergoing cardiac surgery with CPB in the preoperative and postoperative period (4 hours after CPB and 12, 24, 48 and 72 hours after extubation). Plasma concentrations of nitrite/nitrate in these patients were also evaluated using blood samples taken immediately after each collection of the EBC. The EBC and plasma were analyzed by chemiluminescence method to obtain the concentrations of nitrite/nitrate. The apparatus used was reproducible in clinical routine of cardiac surgery in patients under spontaneous ventilation or mechanical ventilation. There were no significant differences (p> 0.05) in concentrations of nitrite/nitrate in EBC and plasma in patients with coronary artery disease and heart valve disease in the preoperative period. Significantly higher concentrations of nitrite/nitrate (p=0.017) were found in EBC, but not in plasma of patients who used oral nitrate (isosorbide dinitrate) in the preoperative period. In patients who did not use medication containing NO donor (nitroglycerin or sodium nitroprusside) intravenously in the postoperative period there was a tendency to high concentrations of nitrite/nitrate in EBC that was numerically significant in the period of 48 hours postoperative (p=0.008). In patients who received or not NO donor in postoperative period the concentrations of nitrite/nitrate were significantly higher in periods of 48 hours (p=0.005) and 72 hours (p=0.037) after surgery. The use of nitroglycerin (GTN) in the postoperative period significantly elevated concentrations of nitrite/nitrate in the EBC in periods of 12 hours (p=0.022), 48 hours (p=0.015) and 72 hours (0.048) and plasma in period of 12 hours (p=0.045). The concentrations of nitrite/nitrate were significantly reduced (p=0.045) in the immediate postoperative period 4 hours after CPB in patients who received or not NO donor. From these results we could observe that there were no significant differences in concentrations of nitrite/nitrate in the EBC of patients with heart valve disease and coronary artery disease in the preoperative period, but we found a significant increase in these concentrations in patients who used isosorbide dinitrate orally. The concentrations of nitrite/nitrate in EBC presented a tendency to increase in postoperative period especially in patients who used GTN. The concentrations of nitrite/nitrate in plasma were significantly reduced after 4 hours of CPB in the immediate postoperative period. However, was observed that GTN tended to increase the concentration of nitrite/nitrate in plasma. These findings could help in future research providing comparative data about the role of NO in the airway and plasma in processes involving cardiac surgery in the pre and postoperative periods.