Nessa tese, mostramos que a Hamiltoniana H e o operador helicidade de uma partícula de Dirac que se movimenta em duas dimensões na presença de um tubo de fluxo magnético infinitamente fino na origem admitem, cada um, uma família de quatro parâmetros de extensões auto-adjuntas. Para cada extensão correspondem condições de contorno a serem satisfeitas pelas auto-fuções na origem. Apesar dos operadores H e formalmente comutarem antes da especificação das condições de contorno, para garantirmos a conservação da helicidade, não é suficiente obtermos as mesmas condições de contorno para ambos os operadores, ou seja, não é suficiente a determinação de um domínio comum a ambos. Mostramos que, para certas relações entre os parâmetros das extensões satisfeitas, é possível a determinação dos domínios mais gerais onde ambos os operadores H e são auto-adjuntos e onde a helicidade é conservada, simultaneamente com a preservação da simetria de Aharonov-Bohm ( + 1), onde é o fluxo magnético em unidades naturais. Nossos resultados implicam que, nem a conservação da helicidade nem a simetria de Aharonov-Bohn, resolvem o problema da escolha da condição de contorno fisicamente correta. / We show that both the Hamiltonian H and the helicity operator of a Dirac particle moving in two dimension in the presence of an infinitely thin magnetic flux tube admit each a four- parameter family of self-adjoint extensions. Each extension is in one-to-one correspondence with the boundary conditions (BC\'s) to be satisfied by the eigenfunctions at the origin. Althou- gh the actions af these two operators commute before specification of boundary conditions, to ensure helicity conservation it is not sufficient to take the same BC\'s for both operators. We show that, given certain relations between the parameters of the extensions it is possible to write down the most general domain where both operators H and are self-adjoint with heli- city conservation and also Aharonov-Bohm symmetry ( + 1) preserved, where is the magnetic flux in natural units. The continuity of the dynamics is also obtained. Our results im- ply that neither helicity conservation nor Aharonov-Bohm symmetry by themselves solves the problem of choosing the \"physical \"boundary conditions for this system.

Estudamos as teorias não-relativísticas e não-comutativas de campos de spin zero e l/2 acoplado minimamente com o campo ele Chern-Simons em 2+ 1 dimensões. Na situação comutativa o modelo escalar foi usado para simular o efeito Aharonov-Bohrn na abordagem da teoria de campos. Na teoria escalar verificamos que, contrariamente ao resultado comutativo, a inclusão ele urna auto--interação quártica do campo escalar não ó necessária para garantir a renormalização ultravioleta do modelo. Entretanto, para obter um limite comutativo analítico a presença ele uma auto-interação quártica é exigida. Mostramos para o caso ele partículas ele spin 1/2 que a contribuição em um laço para a matriz ele espalhamento contendo o termo de Pauli é puramente não--planar. O termo de Pauli desempenha a mesma função ela auto-interação quártica como no caso escalar. Para valores pequenos do parâmetro da não--comutatividade determinamos as correções para o espalhamento Aharonov-Bohm e provamos que, até ordem de um laço, os modelos são livres de singularidades ultravioleta/infravermelha. / We study noncommutative nonrelativistic theories of spin 0 and 1/2 field coupled to thc Chern-Sirnons field in 2+1 dimensions. In the commutative situation the scalar model has been used to simulate the Aharonov-Bohm effect in the field theory context. We verified that, contrarily to the commutative result, the inclusion of a quartic self-interaction of the scalar field is not necessary to secure the ultraviolet renormalization of the model. However, to obtain a smooth commutative limit the presence of a quartic gauge invariant self-interaction is required. For the case of spin 1/2 particles we show that the one-loop contributions to the that scattering matrix the which contain the Pauli\'s term are purely nonplanar. Thc Pauli\'s term plays the same role of a quartic self-interaction in the scalar case. For small values of the noncommutative parameter we fix the corrections to the Aharonov-Bohm scattering and prove that up to one-loop the models are free from dangerous infrared/ultraviolet divergences.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1192098 bytes, checksum: 690fbe77953ec5a5854ba7d642c29a4f (MD5) Previous issue date: 2000-09-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Os fatores de fase geométricos e topológicos têm sido objeto de grande interesse em diferentes áreas da f´sica. Nas teorias de gauge não-Abelianas, essas quantidades foram usadas no estudo de propriedades, como, por exemplo, o confinamento de quarks na cromodinâmica quântica. No contexto da mecânica quântica, a fase geométrica aparece na evolução de um sistema cuja Hamiltoniana é dependente do tempo, e é de fundamental importância no contexto da gravitação. Os fatores de fase também foram usados para se obter uma descrição da teoria independente de gauge. Nesta tese usamos o fator de fase nas teorias da gravitação de Einstein e Kaluza-Klein para investigar o efeito Aharonov-Bohm, caracterizar globalmente alguns espaços-tempos e estudar o aparecimento da fase de Berry e suas relações com os parâmetros que caracterizam os espaços-tempos considerados. Investigamos também, como o fator de fase no espaço-tempo de Kerr-Newman com defeito cônico, depende da rotação e da presença do defeito.

Estudamos as teorias não-relativísticas e não-comutativas de campos de spin zero e l/2 acoplado minimamente com o campo ele Chern-Simons em 2+ 1 dimensões. Na situação comutativa o modelo escalar foi usado para simular o efeito Aharonov-Bohrn na abordagem da teoria de campos. Na teoria escalar verificamos que, contrariamente ao resultado comutativo, a inclusão ele urna auto--interação quártica do campo escalar não ó necessária para garantir a renormalização ultravioleta do modelo. Entretanto, para obter um limite comutativo analítico a presença ele uma auto-interação quártica é exigida. Mostramos para o caso ele partículas ele spin 1/2 que a contribuição em um laço para a matriz ele espalhamento contendo o termo de Pauli é puramente não--planar. O termo de Pauli desempenha a mesma função ela auto-interação quártica como no caso escalar. Para valores pequenos do parâmetro da não--comutatividade determinamos as correções para o espalhamento Aharonov-Bohm e provamos que, até ordem de um laço, os modelos são livres de singularidades ultravioleta/infravermelha. / We study noncommutative nonrelativistic theories of spin 0 and 1/2 field coupled to thc Chern-Sirnons field in 2+1 dimensions. In the commutative situation the scalar model has been used to simulate the Aharonov-Bohm effect in the field theory context. We verified that, contrarily to the commutative result, the inclusion of a quartic self-interaction of the scalar field is not necessary to secure the ultraviolet renormalization of the model. However, to obtain a smooth commutative limit the presence of a quartic gauge invariant self-interaction is required. For the case of spin 1/2 particles we show that the one-loop contributions to the that scattering matrix the which contain the Pauli\'s term are purely nonplanar. Thc Pauli\'s term plays the same role of a quartic self-interaction in the scalar case. For small values of the noncommutative parameter we fix the corrections to the Aharonov-Bohm scattering and prove that up to one-loop the models are free from dangerous infrared/ultraviolet divergences.

Nessa tese, mostramos que a Hamiltoniana H e o operador helicidade de uma partícula de Dirac que se movimenta em duas dimensões na presença de um tubo de fluxo magnético infinitamente fino na origem admitem, cada um, uma família de quatro parâmetros de extensões auto-adjuntas. Para cada extensão correspondem condições de contorno a serem satisfeitas pelas auto-fuções na origem. Apesar dos operadores H e formalmente comutarem antes da especificação das condições de contorno, para garantirmos a conservação da helicidade, não é suficiente obtermos as mesmas condições de contorno para ambos os operadores, ou seja, não é suficiente a determinação de um domínio comum a ambos. Mostramos que, para certas relações entre os parâmetros das extensões satisfeitas, é possível a determinação dos domínios mais gerais onde ambos os operadores H e são auto-adjuntos e onde a helicidade é conservada, simultaneamente com a preservação da simetria de Aharonov-Bohm ( + 1), onde é o fluxo magnético em unidades naturais. Nossos resultados implicam que, nem a conservação da helicidade nem a simetria de Aharonov-Bohn, resolvem o problema da escolha da condição de contorno fisicamente correta. / We show that both the Hamiltonian H and the helicity operator of a Dirac particle moving in two dimension in the presence of an infinitely thin magnetic flux tube admit each a four- parameter family of self-adjoint extensions. Each extension is in one-to-one correspondence with the boundary conditions (BC\'s) to be satisfied by the eigenfunctions at the origin. Althou- gh the actions af these two operators commute before specification of boundary conditions, to ensure helicity conservation it is not sufficient to take the same BC\'s for both operators. We show that, given certain relations between the parameters of the extensions it is possible to write down the most general domain where both operators H and are self-adjoint with heli- city conservation and also Aharonov-Bohm symmetry ( + 1) preserved, where is the magnetic flux in natural units. The continuity of the dynamics is also obtained. Our results im- ply that neither helicity conservation nor Aharonov-Bohm symmetry by themselves solves the problem of choosing the \"physical \"boundary conditions for this system.

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-13T11:51:46Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 831966 bytes, checksum: a9f68724ebd2fdd53f6f561f0f45d42c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T11:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 831966 bytes, checksum: a9f68724ebd2fdd53f6f561f0f45d42c (MD5) Previous issue date: 2013-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Inertial effects, such as Coriolis’ and centrifuge forces play an interesting role on classical mechanics and currently has been largely used in quantum mechanics, including in analogies with the electromagnetic effects. However, these analogies between the inertial forces on the massives particules and the electromagnetic forces on charged particles is not new. They were explored by Aharonov and Carmi in 1970 and by Tsai and Nelson in 1988 in the context of a rotational quantum phase like an Aharonov-Bohm phase. Based in this analogy, Dattoli and Quattromini, introduced Coriolis’ analogue quantum states to Landau levels. In 1915, Barnett had already published a paper about magnetization due to rotation which recently had a renewed interest applyed to nanostructures. A rotational analogy of the classical Hall effect was proposed and rotational inertial forces were studied in spintronic. Energy spectra like Landau levels appear under the action of Coriolis forces when the centrifuge force acting on free electrons is compensated by a radial electric field. In this work, we will demonstrate effects caused by rotation and magnetic field in a spinning conductor disc. We will study both the electromagnetic and inertial interactions simultaneously. Some values to the relation between the magnetic field and the rotation will be chosen and this will result in Landau-like levels to a system with resultant force composed by Coriolis’ and magnetic forces. A similar behavior for the energy spectrum will be found without a magnetic force composing the resultant force. / Efeitos inerciais, tais como a força centrífuga e a de Coriolis, desempenham um papel importante na mecânica clássica e atualmente têm sido amplamente explorados na mecânica quântica, inclusive em analogias com efeitos eletromagnéticos. No entanto, essas analogias entre as forças inerciais sobre partículas massivas e as forças electromagnéticas sobre partículas carregadas não é nenhuma novidade. Elas foram exploradas por Aharonov e Carmi em 1970 e por Tsai e Neilson em 1988 no contexto de uma fase quântica rotacional similar à fase de Aharonov- Bohm. Baseados nessa mesma analogia, Dattoli e Quattromini introduziram estados quânticos de Coriolis análogos aos níveis de Landau. Em 1915, Barnett já havia publicado um artigo sobre magnetização devido à rotação o qual teve recentemente um interesse renovado aplicado a nanoestruturas. Um análogo rotacional do efeito Hall clássico foi proposto e os efeitos inerciais da rotação foram estudados em spintrônica. Espectros de energia tipo níveis de Landau aparecem sob a ação da força de Coriolis quando a força centrífuga agindo nos elétrons livres é compensada por um campo elétrico radial. Neste trabalho, vamos demonstrar efeitos devido à rotação e ao campo magnético em um disco condutor girante. Estudaremos as interações eletromagnéticas e inerciais simultaneamente. Alguns valores para a relação entre o campo magnético e a rotação serão escolhidos e resultarão em níveis tipo Landau para um sistema com força resultante composta pelas forças de Coriolis e magnética. Um mesmo comportamento para o espectro de energia será obtido sem força magnética compondo a força resultante.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 5046450 bytes, checksum: bd56c31f5c1b1739dfc96f350ac77b34 (MD5) Previous issue date: 2010-10-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we discuss the importance of the quantum phases using the Aharonov-Bohm Effect for charged particles and neutral particles with magnetic dipole moment(Aharonov- Casher Effect) and electric dipole moment(He-McKellar-Wilkens Effect) and atoms with electric quadrupole moment. It takes advantage of the initial study of such systems to show the emergence of Landau levels in the dynamics of a particle in two situations: when the particle is charged and when it is neutral. In the case of a neutral particle is considered that it possesses electric dipole moment. In addition it is the first time which is approached a neutral atom with electric quadrupole moment. / Neste trabalho discutimos a importância das fases quânticas usando o Efeito Aharonov-Bohm para partículas carregadas e partículas neutras com momento de dipolo magnético (Efeito Aharonov-Casher) e momento de dipolo elétrico (Efeito He-McKellar-Wilkens), e átomos com momento de quadrupolo elétrico. Tira-se vantagem do estudo inicial de tais sistemas para mostrar a emersão de níveis de Landau na dinâmica de uma partícula em duas situações: quando a partícula está carregada e quando ela é neutra. No caso de uma partícula neutra é considerado que esta possui momento de dipolo elétrico. Além disso é a primeira vez que é abordado um átomo neutro com momento de quadrupolo elétrico.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-16T16:53:51Z No. of bitstreams: 1 FRANKBELSON DOS SANTOS AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2015.pdf: 1064778 bytes, checksum: c929ffea2d7e7c51359bf2dfc237fbf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-16T16:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANKBELSON DOS SANTOS AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2015.pdf: 1064778 bytes, checksum: c929ffea2d7e7c51359bf2dfc237fbf9 (MD5) Previous issue date: 2015-09-24 / Capes / Este trabalho tem por objetivo estudar a dinâmica quântica planar de partículas neutras de spin-1/2 na presença de campos elétricos. A priori uma partícula com carga nula não devia interagir com campos eletromagnéticos, mas ao admitir partículas possuindo momento de dipolo magnético, vemos que a interação é possível. Tal estudo acontece através da equação de Dirac com acoplamento não mínimo, onde o termo de interação leva em conta o momento de dipolo magnético, spin da partícula e campo eletromagnético. A partir dessa equação, derivamos e resolvemos duas equações diferenciais de primeira ordem, mostrando que as soluções estão atreladas ao spin. As soluções para o efeito Aharonov-Casher é discutida em detalhes pela primeira vez neste trabalho. Também derivamos uma equação diferencial de segunda ordem, a partir da qual obtivemos o níveis de energia para uma partícula movimentando-se em um caminho circular de raio constante. Além disso, usando o método de extensão auto-adjunta, encontramos funções de onda de estados ligados e níveis de energia para o espaço completo, incluindo a região r = 0. Os níveis de energia obtidos são análogos aos níveis de Landau, e mostram uma dependência com o parâmetro projeção de spin. Por fim, tomamos o limite não relativístico para o espaço completo. / This work aims to study the planar quantum dynamics of neutral particles of spin- 1/2 in the presence of electric fields. A priori a particle with null charge should not interact with electromagnetic fields, but to admit particles having magnetic dipole moment, we see that the interaction is possible. Such study happen through the Dirac equation with non-minimal coupling, where the interaction term takes into account the magnetic dipole moment, spin of the particle and electromagnetic field. From this equation, we derive and solve two differential equations of first order, showing that the solutions is linked to spin. The solutions to the Aharonov-Casher effect is discussed in detail for the first time in this study. We also derive a differential equation of second order, from which we obtained the energy levels for a particle moving in a constant radius circular path. In addition, using the self-adjoint extension method, we find wave functions of bound states and energy levels to the full space, including the region r = 0. The Energy levels obtained are analogous to Landau levels, and show a dependence on the spin projection parameter. Finally, we take the non-relativistic limit for the full space.

Um novo procedimento para construir os estados coerentes (CS) e os estados semiclássicos (SS) no campo de um magnético-solenóide é proposto. A idéia principal é baseada sobre o fato de que o AB solenóide quebra a simetria translacional no plano-xy, isto apresenta um efeito topológico tal que surgem dois tipos de trajetórias, aquelas que circundam e aquelas que não circundam o solenóide. Devido a este fato, deve-se construir dois tipos diferentes dos CS/SS, os quais correspondem as referidas trajetórias no limite semiclássico. Seguindo esta idéia, construímos os CS em duas etapas, primeiro os CS instantâneos (ICS) e os CS/SS dependentes do tempo como uma evolução dos ICS. A construção é realizada para partículas não-relativísticas e relativísticas, de spin-zero e com spin ambas em (2 + 1)- e (3 + 1)- dimensões e gera um exemplo não-trivial de SS/CS para sistemas com uma Hamiltoniana não-quadrática. É enfatizado que os CS dependendo dos seus parâmetros (números quânticos), descrevem ambos os estados puramente quânticos e semiclássicos. Uma análise é representada de modo que classifica os parâmetros dos CS em tal relação. Tal classificação é usada para as decomposições semiclásicas de diversas quantidades físicas. / A new approach to constructing coherent states (CS) and semiclassical states (SS) in magnetic-solenoid field is proposed. The main idea is based on the fact that the AB solenoid breaks the translational symmetry in the xy-plane, this has a topological effect such that there appear two types of trajectories which embrace and do not embrace the solenoid. Due to this fact, one has to construct two different kinds of CS/SS, which correspond to such trajectories in the semiclassical limit. Following this idea, we construct CS in two steps, first the instantaneous CS (ICS) and the time dependent CS/SS as an evolution of the ICS. The construction is realized for nonrelativistic and relativistic, spinning and spinless particles both in (2 + 1)- and (3 + 1)- dimensions and gives a non-trivial example of SS/CS for systems with a nonquadratic Hamiltonian. It is stressed that CS depending on their parameters (quantum numbers) describe both pure quantum and semiclassical states. An analysis is presented that classifies parameters of the CS in such respect. Such a classification is used for the semiclassical decompositions of various physical quantities.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinicius Salem.pdf: 2842532 bytes, checksum: 22444ff7cd1897f8dc66bfd6a1f84a65 (MD5) Previous issue date: 2017-03-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present work, it is explained in a concise way the Aharonov-Bohm (AB) Efect in the magnetic case. Possible interpretations envolving the phenomena are discussed too, through a carefull review about the theme in literature, in purpose to sumarize the diferent interpretations concerning the possible physical reality of electromagnetic potentials in physics, in special the case of the vector potential, since this work focuses in the magnetic AB eect. Also, the construction and solution of Dirac equation is studied in details for the non-relativistic limit case of an electron possessing anomalous magnetic moment (i.e., g 6=2) in a conical space. For this purpose, the self-adjoint extensions method as developed by Bulla and Gesztesy is used in order to obtain expressions for bound states energies and scattering. The self-adjoint extension parameter obtained in the study of bound states and scattering showed very plausible physical results, consonant with the literature in general, as exposed in detail in chapter four. Finally, it is discussed the role of anomaly of the electron magnetic moment in providing bound states energies, a theme rarely discussed in literature since now. / No presente trabalho, procura-se explicar de forma concisa a fenomenologia do Efeito Aharonov-Bohm (AB) magnético, bem como o sistema aplicado a partículas de spin 1/2. Também são discutidas possíveis interpretações para o fenômeno através de uma cuidadosa revisão sobre o tema na literatura, buscando sumarizar as distintas opiniões sobre a possível realidade física dos potenciais eletromagnéticos, em especial do potencial vetor, uma vez que o foco neste trabalho concentra-se no Efeito AB magnético. Posteriormente,é estudada em detalhes a construção e solução da Equação de Dirac para o caso limite não-relativístico do elétron com anomalia do momento magnético (i.e., g 6= 2) em uma topologia cônica. Para isto é utilizado o método de extensão auto-adjunta de operadores na versão desenvolvida por Bulla e Gesztesy, afím de obter expressões para as energias de estados ligados e espalhamento. O parâmetro de extensão obtido no estudo de estados ligados e espalhamento apresentou resultados físicos consistentes com a literatura em geral. Por fím, o papel da anomalia no momento magnético do elétron em proporcionar estados ligados no sistema é discutido detalhadamente, algo até então pouco abordado na literatura.