Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-28T12:40:48Z No. of bitstreams: 1 leandrodecastroguarieri.pdf: 1096642 bytes, checksum: e2c0ee03009dadfdf2e72f0f3138fdd6 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T21:08:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandrodecastroguarieri.pdf: 1096642 bytes, checksum: e2c0ee03009dadfdf2e72f0f3138fdd6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T21:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandrodecastroguarieri.pdf: 1096642 bytes, checksum: e2c0ee03009dadfdf2e72f0f3138fdd6 (MD5) Previous issue date: 2007-08-15 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho apresentamos cálculos para o espalhamento Raman eletrônico via flutuação de densidade de carga para sistemas a base de GaN dopados. As estruturas estudadas foram a super-rede δ-dopada e os sistemas de GaN uniformemente dopados. No caso da super-rede periodicamente dopada, a estrutura eletrônica foi determinada utilizando-se a Teoria do Funcional Densidade na aproximação de densidade local. Para os sistemas uniformemente dopados, a natureza das excitações elementares Raman foi investigada teoricamente e experimentalmente, tais sistemas consistem de estruturas cúbicas de GaN uniformemente dopadas (tipo-n) crescidas sobre substratos de GaAs. / In this work we present calculations of eletronic Raman cross-sections of doped GaN based system via charge - density mechanism. The studied structures were δ-doped superlattices and uniform doped GaN systems. In the case of periodically doped superlattice the eletronic structure was obtained using Density Funcional Theory in the local density approximation. Concerning the uniform doped system, the nature of their Raman elementary excitations were investigated theoretically and experimentally. Such structures consisted of cubic GaN uniformly doped (type-n) grown on GaAs substrates.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo632_1.pdf: 3132391 bytes, checksum: b25862303e9c57cc119629785af995a1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Nesta dissertação investigamos o estado fundamental e as excitações de um, dois e três mágnons do modelo de Heisenberg anisotrópico definido nas cadeias AB2 e ABC com acoplamentos ferromagnético e antiferromagnético, e na presença de campo magnético. Os resultados foram obtidos através do método analítico do ansatz de Bethe e de computação numérica: algoritmo de Lanczos para diagonalização exata e grupo de renormalização da matriz densidade (para o qual adotaremos a sigla inglesa DMRG). Em particular, medidas de correlação dos mágnons permitiram classificar a natureza das excitações de dois mágnons em estendidas ou localizadas. Realizamos também um amplo estudo do diagrama de fases (campo magnético versus anisotropia) do referido modelo. As características das fases foram evidenciadas através de medidas de magnetização em função do campo magnético, onde identificamos a existência das seguintes fases: crítica, paramagnética quântica, Lieb-ferrimagnética, Ising-antiferromagnética e -ferromagnética (com polarização total de spin). As referidas fases estão separadas por linhas de pontos críticos de condensação de mágnons, e por pontos multicríticos de Heisenberg e de Kosterlitz-Thouless

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-09T12:29:52Z No. of bitstreams: 1 leonardedonascimentorodrigues.pdf: 2214371 bytes, checksum: 63b390c0d1258662578ebfbb5c79419b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T20:28:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leonardedonascimentorodrigues.pdf: 2214371 bytes, checksum: 63b390c0d1258662578ebfbb5c79419b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T20:28:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leonardedonascimentorodrigues.pdf: 2214371 bytes, checksum: 63b390c0d1258662578ebfbb5c79419b (MD5) Previous issue date: 2016-09-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O espalhamento inelástico de luz tem sido extensivamente utilizado no estudo de materiais semicondutores e se tornou uma técnica indispensável para o entendimento de processos físicos fundamentais. Os efeitos das interações em sistemas eletrônicos quantizados como o gás de elétrons bidimensional foram investigados por meio do espalhamento inelástico de luz, o qual permite entender a natureza das excitações coletivas que são conhecidas como excitações de densidade de carga (CDE) e excitações de densidade de spin (SDE). CDE são oscilações plasmônicas resultantes do acoplamento entre as flutuações de carga via interações de Coulomb e correlação e troca, enquanto SDE ocorrem apenas em decorrência da presença dos efeitos de correlação e troca. CDE são ativas quando a energia do laser é ressonante com o gap óptico do semicondutor (regime de ressonância próxima) e as polarizações da luz incidente e espalhada são paralelas entre si. SDE é também ativa em condições de ressonância próxima e possui polarizações da luz incidente e espalhada perpendiculares entre si. Todavia, tal cenário rompe quando a luz do laser coincide com as energia das transições interbandas do material (regime de ressonância extrema). Em adição as excitações coletivas emergem transições anômalas de gás de elétrons tipo não interagente conhecidas como excitações de partícula independente (SPE). A física envolvida em tais transições ainda parece não ser completamente entendida. Neste trabalho, são apresentados resultados experimentais e teóricos via espalhamento Raman eletrônico oriundos de gás de elétrons bidimensional realizados a partir de poços quânticos simples com o intuito de compreender a natureza das excitações de partícula independente. A medida experimental e os cálculos presentes na tese consistem de um poço quântico simples de 250Å de GaAs (arseneto de gálio) com dopagem modular e densidade eletrônica total de 8.81 x 1011cm-2. Também foi considerado o acoplamento das flutuações de densidade de carga com o fônon óptico longitudinal do GaAs. Em adição, é realizado um cálculo teórico de uma estrutura de poço quântico simples considerado estreito de 100Å de GaAs com dopagem modular e densidade eletrônica total de 1.2 x 1012cm-2. Portanto, o objetivo deste trabalho é mostrar em um caminho claro e transparente a situação física da existência das excitações eletrônicas em gás de elétrons. O trabalho mostrou que, no regime de extrema ressonância, as oscilações de plasma se dividem em duas contribuições: um conjunto de excitações coletivas renormalizadas (plasmons) e transições eletrônicas não renormalizadas (SPE). A fim de alcançar esse propósito, o trabalho evidenciou que o espalhamento Raman eletrônico pertence a uma mesma classe de problemas como o oscilador harmônico amortecido, acoplado e forçado assim como o estado supercondutor na teoria BCS de metais normais. A comparação entre os dados experimentais e teóricos mostrou um excelente acordo. / The inelastic light scattering has been widely used in the study of the semiconductor materials and it has become an indispensable technique for the understanding of fundamental physical processes. The effects of the electronic interactions on quantized electronic systems as two-dimensional electron gas are investigated through means of Raman scattering which allows understand the nature of collective excitations which are known as charge density excitations (CDE) and spin density excitations (SDE). CDE are plasmonic oscillations arising from the coupling between charge fluctuations via Coulombian and exchange-correlation interactions while SDE occur only when exchange-correlation effects are present. CDE is active when the laser energy is resonant with a semiconductor optical gap (near resonance regime) and the incoming and outgoing light polarizations are parallel to each other and SDE has incoming and outgoing light polarizations perpendicular to each other. Nevertheless, such a picture breaks down when the laser matches interband transitions energies of the material (extreme resonance regime). In addition to the collective excitations emerge anomalous transitions of the electron gas noninteracting-like known as single-particle excitations (SPE). The physics of such transitions is still not completely understood. In this work, were present experimental and theoretical results via electronic Raman scattering originating from the two-dimensional electron gas carried out from single quantum wells with the aim of understand the nature of the single-particle excitations. The experimental measures and calculations present in the thesis consists of the GaAs (gallium arsenide) single quantum well of a 250Å wide with modulation-doped and total electronic density of 8.81 x 1011cm2. It was also considered the coupling of the charge fluctuations with the longitudinal optical phonon of GaAs. In addition, it is performed a theoretical calculation of a structure of the GaAs single quantum well considered narrow of a 100Å wide with modulation-doped and and total electronic density of 1.2 x 1012cm2. However, the goal of this work is to show in a clear and transparent way the physical situation of the existence of electronic excitaions in electron gas. The work showed that, in extreme resonance regime, the plasma oscillations splits into two contributions: a set of renormalized collective excitations (plasmons) and unrenormalized electronic transitions (SPE). In order to accomplish this purpose, the study showed that electronic Raman scattering belongs to the same class of problems such as a set of forced, coupled and damped harmonic oscillators or formation of the superconducting state in BCS theory of normal metals. Comparison between experiment and theory shows an excellent agreement.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-13T20:10:08Z No. of bitstreams: 1 RAFAEL BEZERRA CORREIA LIMA – TESE (PPGEEI) 2016.pdf: 2251289 bytes, checksum: 6f67fd056817aec7bcfe50d4eaf21187 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-13T20:10:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAEL BEZERRA CORREIA LIMA – TESE (PPGEEI) 2016.pdf: 2251289 bytes, checksum: 6f67fd056817aec7bcfe50d4eaf21187 (MD5) Previous issue date: 2016-09-20 / Nesse trabalho são apresentadas contribuições na área de identificação de sistemas representados em espaço de estados. É proposta uma metodologia completa para estimação de modelos que representem as principais dinâmicas de proessos industriais. O fluxo natural dos procedimentos de identificação consiste da coleta experimental dos dados, seguido pela esolha dos modelos candidatos e da utilização de um critério de ajuste que selecione o melhor modelo possível. Nesse sentido é proposta uma metodologia para estimativa de modelos em espaço de estados, utilizando excitações pulsadas. A abordagem desenvolvida combina algoritmos precisos e eficientes com experimentos rápidos, adequados a ambientes industriais. O projeto das excitações é realizado em tempo real, por meio de informações coletadas em um curto experimento inicial, baseado em uma única oscilação de uma estrutura realimentada por um relé. Esse mecanismo possibilita uma estimativa preliminar do atraso e da constante de tempo dominante do sistema. O método de identificação proposto é baseado na teoria de realizações de Kalman. É apresentada uma reformulação do problema de realizações clássico, para comportar sinais de entrada pulsados. Essa abordagem se mostra computacionalmente e cliente, assim como apresentar resultados semelhantes aos métodos de benchmark. A técnica possibilita também a estimativa de atrasos de transporte e a inserção de conhecimentos prévios por meio de um problema de otimização com restrições via LMI Linear Matrix Inequalities. Em muitos casos, somente as caraterísticas principais dos sistema são relevantes em um projeto de sistema de controle. Portanto é proposta uma técnica para obtenção de modelos de primeira ordem com atraso, a partir da redução de modelos balanceados em espaço de estados. Por fim, todas as contribuições discutidas nesse trabalho de teses não validadas em uma série de plantas experimentais em salas de laboratório. Plantas essas, projetadas e construídas com o intuito de emular o cotidiano operacional de instalações industriais reais. / This work introduces contributions related to the field of systems identification of state space models. It is proposed a complete methodology for model estimation that encompasses the main dynamics of industrial processes. The natural flux of the identification procedures rests on the the empirial colletion of data followed by the choice of candidate models and posterior use of an adjusting criteria that drafts the best model among the on tenders. In this sense, a new methodology is proposed for models estimation in state spaces using pulsed excitation signal. The developed approach combines accurate and efficient algorithms with quick experiments whose are suitable for the industrial environment. The excitation design is performed in real time by means of information colleted in a short initial experiment based in an single oscillation of a relay feedback. This mechanism allows a preliminary estimation of both delay and time on stant prevalent in the system. The identification method proposed is based on Kalman's realization theory. The thesis introduces a reformulation of the classic realization problem so it an admit pulsed input signals. This approachs how it self as computationally efficient as well as provides similar results compared to those obtained when performing the benchmark methods. More over, the techniallows the transport delay estimation and insertion of prior knowledge by means of an optimization problem with restritions via linear matrix in equalities restritions. In many cases only the characteristics of the main system are relevant in control systems design. Therefore a technique for the attainment first order models with time delay based on balanced states space models redution. Lastly all the contributions provided along the thesis are discussed and validated in a series of pilot scale plants, designed and built to emulate the operational cycle in real industrial plants.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 763296 bytes, checksum: 67a8dbb32f0cc3ff0e3104d5ec7126e0 (MD5) Previous issue date: 2007-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Heisenberg-like spins lying on the pseudosphere (a 2- dimensional infinite space with constant negative curvature) cannot give rise to stable soliton solutions. Only fractional solutions can be stabilized on this surface provided that at least one hole is incorporated. We also address the issue of in-plane vortices, in the XY regime. Interestingly, the energy of a single vortex no longer blows up as the excitation spreads to infinity. This yields a non-confining potential between a vortex and a antivortex at large distances so that the pair may dissociate at arbitrarily low temperature. / Spins de Heisenberg que se encontram na pseudo-esfera (um espaço infinito 2- dimensional com curvatura constante e negativa) não podem gerar soluções solitônicas estáveis. Apenas soluções fracionárias podem ser estabilizadas nessa superfície desde que um furo seja feito. Dirigimo-nos também à introdução de vórtices no plano no regime XY. Interessantemente, a energia de um único vórtice não diverge quando o sistema tende ao infinito. Isso leva a um potencial não-confinante entre um vórtice e um anti-vórtice a grandes distâncias, de modo que o par possa dissociar-se a uma baixa e arbitraria temperatura.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2018-08-24T18:39:30Z No. of bitstreams: 2 Tese - Guilherme Colherinhas de Oliveira - 2012.pdf: 41954562 bytes, checksum: b2c7e39bdbf8d887462d338c56fcbd4f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Rejected by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com), reason: Olhe a citação : Oliveira, Guilherme Colherinhas de. Estudo teórico de propriedades espectroscópicas de bases nitrogenadas e derivados de vitamina A em solução. 2012. 363 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2012. on 2018-08-27T11:19:33Z (GMT) / Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2018-08-27T19:07:35Z No. of bitstreams: 2 Tese - Guilherme Colherinhas de Oliveira - 2012.pdf: 41954562 bytes, checksum: b2c7e39bdbf8d887462d338c56fcbd4f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-28T11:16:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Guilherme Colherinhas de Oliveira - 2012.pdf: 41954562 bytes, checksum: b2c7e39bdbf8d887462d338c56fcbd4f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-28T11:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Guilherme Colherinhas de Oliveira - 2012.pdf: 41954562 bytes, checksum: b2c7e39bdbf8d887462d338c56fcbd4f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / In this work we present a theoretical study for the optical absorption spectrum UV-VIS and nuclear magnetic resonance (NMR) parameters of molecules that forming the structure of the deoxyribonucleic acid (DNA): adenine, guanine, thymine and cytosine in aqueous solution and of aldehydes and carboxylic acids derivatives of vitamin A in solution of chloroform, acetonitrile, methanol and water. The Solvent effects are treated using a sequential methodology that combines Monte Carlo simulation and quantum mechanics calculations (S-MC / MQ). Effects of polarization of the reference molecules by the solvent are obtained iteratively assuring the convergence of the dipole moment in solution, with the atoms of the solvent molecules modeled by point charges. The results show that the polarization effect can give marked increases for the dipole moments of the reference molecules, especially in water, as compared with the results of gas phase. TD-DFT calculations for the vertical electronic transitions were performed with hybrid functionalities: B3LYP, PBE1PBE and BHandHLYP; and with long-range corrected functionals: CAM-B3LYP and LC-wPBE. For the isotropic magnetic shielding constants, GIAO-B3LYP results were obtained with several basis set functions: 6-311 ++ G (2d, 2p), AUG-cc-pVTZ, pcS-2, pcS-3 and AUG-pcS -2. The results obtained show the optical absorption spectrum variations between 6 and 28 nm for the nucleotide bases and between 13 and 80 nm for the derivatives of vitamin A with the functional type, whereas that for the NMR parameters of carbon atoms variations between 3 and 10 ppm with the choice of the basis set functions. However, the inclusion of the solvent polarization effects provides a reliable description for these electronic properties in solution, in comparison with available experimental results. The classical simulations were performed with the DICE program and the quantum calculations with the GAUSSIAN03 / 09 program. / Neste trabalho apresentamos um estudo teórico para o espectro de absorção óptica na região UV-VIS e para os parâmetros de ressonância magnética nuclear (NMR) das moléculas que compõe a base estrutural do ácido desoxirribonucleico (DNA): adenina, guanina, timina e citosina em solução aquosa e de aldeídos e ácidos carboxílicos derivados da vitamina A em solução de clorofórmio, acetonitrila, metanol e água. Os efeitos de solvente são tratados utilizando uma metodologia sequencial que combina simulação de Monte Carlo e cálculos de Mecânica Quântica (S-MC/MQ). Efeitos de polarização das moléculas de referência pelo solvente são obtidos iterativamente assegurando a convergência do momento de dipolo em solução, com os átomos das moléculas de solvente modelados por cargas pontuais. Os resultados mostram que o efeito da polarização pode dar aumentos substanciais para os momentos de dipolo das moléculas de referência, especialmente em água, quando comparado com os resultados de fase gasosa. Cálculos TD-DFT para as transições eletrônicas verticais foram realizados com funcionais híbridos: B3LYP, PBE1PBE e BHandHLYP; e com funcionais com correção de longo alcance: CAM-B3LYP e LC-wPBE. Para as constantes de blindagem magnética isotrópica, resultados GIAO-B3LYP foram obtidos com diferentes conjuntos de funções base: 6-311++G(2d,2p), AUG-cc-pVTZ, pcS-2, pcS-3 e AUG-pcS-2. Os resultados obtidos mostram para o espectro de absorção óptica na região do UV variações entre 6 e 28 nm para as bases nitrogenadas e na região do UV-VIS entre 13 e 80 nm para os derivados de vitamina A com o tipo de funcional, enquanto que para os parâmetros NMR de átomos de carbono variações de 3 a 10 ppm com a escolha do conjunto de funções base. Entretanto, a inclusão dos efeitos de polarização do meio fornece uma descrição realista para essas propriedades eletrônicas em solução, em comparação com resultados experimentais disponíveis. As simulações clássicas foram realizadas com o Programa DICE e os cálculos quânticos com o Programa GAUSSIAN03/09.

A extensão dos fenômenos quânticos em escala macroscópica é responsável por toda uma classe de efeitos como a supercondutividade, superfluidez, e condensação de Bose-Einstein, as quais desempenham um papel central na física ao longo do século passado. A produção dos primeiros condensados de Bose-Einstein tornou possível a realização de experimentos envolvendo fenômenos quânticos macroscópicos com um nível sem precedentes de controle dos parâmetros externos. As correntes persistentes em condensados estão intimamente relacionados com a nucleação de vórtices quantificados, que são defeitos topológicos como resposta à transferência de quanta de momento angular. Um método convencional para geração de tais defeitos consiste em confinar a nuvem atômica condensada em uma armadilha com rotação. Acontece que, para velocidades angulares acima de um valor crítico, estados de vórtice se tornam energeticamente favoráveis, induzindo assim a criação de vórtices quânticos. Realizações experimentais de condensados de átomos de metais alcalinos confinados por potenciais dependentes do tempo permitiram a observação não só de redes de vórtices, mas também de turbulência quântica. Uma vez que a turbulência quântica é caracterizada pela presença de um emaranhado de vórtices quânticos interagindo entre si, uma correta compreensão da dinâmica, formação e estabilidade de vórtices tem se mostrado de grande importância sendo objeto de muitos trabalhos teóricos. Em particular, o papel das excitações acústicas geradas pelo decaimento de vórtices de multipla carga no desenvolvimento de turbulência ainda é uma questão em aberto. Este trabalho tem como objetivo fornecer um conjunto de ferramentas que ajude a identificar a presença, como também a carga de vórtices em nuvens (não turbulentas) observadas utilizando imagens de tempo-de-voo. Temos feito um estudo detalhado de condensados contendo vórtices carga múltipla colocados no seu centro, onde a dinâmica do tempo-de-voo é apenas de nossos pontos de interesse. Devido ao controle que este sistema fornece experimentalmente, os modos coletivos tornam-se uma descrição importante, uma vez que podem ser excitadas usando métodos experimentais bem estabelecido tal como a modulação do comprimento de espalhamento de ondas-s, e que também pode ser responsável pelo decaimento do vórtice. Para tais fins, temos utilizado o método variacional (semi-analítico), e o cálculo totalmente numérico da equação de Gross-Pitaevskii. Assim, descrevemos os modos coletivos que acoplam a dinâmica do vórtice com as oscilações das componentes externas do condensado, bem como os efeitos em tempo-de-voo. O momento angular atua aumentando a energia cinética em torno do núcleo de vórtice, que implica em um aumento mais rápido da direção perpendicular a este. Esta situação desloca as freqüências de oscilações coletivas de um estado livre de vórtice, e gera modos coletivos mais ricos devido ao acoplamento. Agora, existem quatro modos possíveis, sendo dois tipos de modo monopolar e dois tipos de modos de quadrupolo. A diferença dentre tais modos é a fase de oscilação do vórtice. Quando se considera flutuações sem simetria polar, seus modos coletivos resultam no decaimento do vórtice. A fim de controlar e prevenir estes processos propusemos três mecanismos dinâmicos, tais como a modulação de comprimento de espalhamento, a modulação das frequências da armadilha harmônica e modulação da amplitude do potencial de Laguerre-Gauss. O último tem provado ser mais eficaz. / The extension of quantum phenomena into macroscopic scales is responsible for a whole class of effects such as superconductivity, superfluidity, and Bose-Einstein condensation, which played central roles in physics throughout the last century. The production of the first Bose-Einstein condensates made possible the realization of experiments involving macroscopic quantum phenomena with an unprecedented level of control of the external parameters. The persistent currents in condensates are intimately related to the nucleation of quantized vortices, which are topological defects as response to transference of quanta of angular momentum. A conventional method for generation of such defects consists in confining the condensed atomic cloud into a rotating trap. It turns out that, for angular velocities higher than a critical value, vortex states become energetically favorable, thus inducing the creation of quantized vortices. Experimental realizations of condensed alkali-metal atoms confined by more general time-dependent potentials allowed the observation not only of vortex lattices but also of quantum turbulence. Since quantum turbulence is characterized by the presence of a self-interacting tangle of quantized vortices, the correct understanding of dynamics, formation, and stability of vortices has shown to be of paramount importance being the subject of many theoretical works. In particular, the role of acoustic excitations generated by decaying multi-charged vortices in the development of turbulence is still an open question. This work aims to provide a set of tools that helps to identify the presence as well as the charge of vortices in non-turbulent clouds observed using time-of-flight pictures. We have done a detailed study of condensates containing multi-charged vortices placed at its center where time-of-flight dynamics is only one point of our interest. Due to the control that this system provides experimentally, the collective modes become an important description since they can be excited using well stablished experimental methods as such as modulation of the s-wave scattering length, and they can also be responsible to vortex decaying. For such purposes we have used the semi-analytical variational method, and the fully numerical calculation of Gross-Pitaevskii equation. Thus we have describes the collective modes that couples dynamics of vortex with the oscillation of external components of condensed atomic cloud as well as the effects in time-of-flight. The angular momentum acts increasing the kinetic energy around the vortex core, which results in a faster expansion of perpendicular direction to it. This situation shifts the frequencies of collective oscillations of a vortex-free state, and generates richer collective modes due the coupling. Now there are four possible modes, being two types of monopole mode and two types of quadrupole modes. The difference among these types is the phase of vortex oscillation. When one considers fluctuations without polar symmetry, their collective modes result in the vortex decaying. In order to control and prevent these processes we have proposed three dynamical mechanisms such as modulation of s-wave scattering length, modulation of frequencies of harmonic trap, and modulation of the amplitude of Laguerre-Gauss potential. The last one has proven to be more effective.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1289687 bytes, checksum: 1760c5305e12b5504a52ff55f7e9035d (MD5) Previous issue date: 2008-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / We study Heisenberg model of classical spins lying on the toroidal support. The isotropic regime is characterised by a fractional soliton solution. Whenever the torus size is very large, R &#8594; &#8734;, its charge equals unity and the soliton effectively lies on a infinite cylinder. However, for R = 0 the spherical geometry is recovered and we obtain that configuration and energy of a soliton lying on a sphere. Vortex-like configurations are also supported: in a ring torus (R > r) such excitations present no core where energy could blow up. At the limit R &#8594; &#8734; we are effectively describing it on an infinite annulus (or cylinder, equivalently), where the spins appear to be practically parallel to each other, yielding no net energy. On the other hand, in a horn torus (R = r) a singular core takes place, while for R < r (self- intersecting spindle torus) two such singularities appear. If R is further diminished until vanish we recover vortex configuration on a sphere. Other formal solutions, without topological stability, are obtained and discussed with some details. / Estudamos o modelo de Heisenberg para spins clássicos no suporte toroidal. O regime isotrópico é caracterizado por uma solução solitônica fracionária. Quando o tamanho do toro é muito grande, R &#8594; &#8734;, sua carga se iguala à unidade e o sóliton efetivamente se comporta como no caso do cilindro infinito. Entretanto, para R = 0 a geometria esférica é recobrada e obtemos a configuração e a energia de um sóliton numa esfera. Configurações tipo vórtice também são suportadas: num ring torus (R > r) tais excitações não apresentam caroço onde a energia poderia divergir. No limite R &#8594; &#8734;estamos efetivamente descrevendo-o em um annulus infinito (ou cilindro, equivalentemente), onde os spins aparecem praticamente paralelos um ao outro, não tendo energia líquida. Por outro lado, em um horn torus (R = r) um caroço singular toma lugar, enquanto para R < r (self-intersectind spindle torus) duas singularidades deste tipo aparecem. Se R é diminuído até se anular, recuperamos a configuração de vórtice na esfera. Outras soluções formais, sem estabilidade topológica, são obtidas e discutidas com alguns detalhes.

A extensão dos fenômenos quânticos em escala macroscópica é responsável por toda uma classe de efeitos como a supercondutividade, superfluidez, e condensação de Bose-Einstein, as quais desempenham um papel central na física ao longo do século passado. A produção dos primeiros condensados de Bose-Einstein tornou possível a realização de experimentos envolvendo fenômenos quânticos macroscópicos com um nível sem precedentes de controle dos parâmetros externos. As correntes persistentes em condensados estão intimamente relacionados com a nucleação de vórtices quantificados, que são defeitos topológicos como resposta à transferência de quanta de momento angular. Um método convencional para geração de tais defeitos consiste em confinar a nuvem atômica condensada em uma armadilha com rotação. Acontece que, para velocidades angulares acima de um valor crítico, estados de vórtice se tornam energeticamente favoráveis, induzindo assim a criação de vórtices quânticos. Realizações experimentais de condensados de átomos de metais alcalinos confinados por potenciais dependentes do tempo permitiram a observação não só de redes de vórtices, mas também de turbulência quântica. Uma vez que a turbulência quântica é caracterizada pela presença de um emaranhado de vórtices quânticos interagindo entre si, uma correta compreensão da dinâmica, formação e estabilidade de vórtices tem se mostrado de grande importância sendo objeto de muitos trabalhos teóricos. Em particular, o papel das excitações acústicas geradas pelo decaimento de vórtices de multipla carga no desenvolvimento de turbulência ainda é uma questão em aberto. Este trabalho tem como objetivo fornecer um conjunto de ferramentas que ajude a identificar a presença, como também a carga de vórtices em nuvens (não turbulentas) observadas utilizando imagens de tempo-de-voo. Temos feito um estudo detalhado de condensados contendo vórtices carga múltipla colocados no seu centro, onde a dinâmica do tempo-de-voo é apenas de nossos pontos de interesse. Devido ao controle que este sistema fornece experimentalmente, os modos coletivos tornam-se uma descrição importante, uma vez que podem ser excitadas usando métodos experimentais bem estabelecido tal como a modulação do comprimento de espalhamento de ondas-s, e que também pode ser responsável pelo decaimento do vórtice. Para tais fins, temos utilizado o método variacional (semi-analítico), e o cálculo totalmente numérico da equação de Gross-Pitaevskii. Assim, descrevemos os modos coletivos que acoplam a dinâmica do vórtice com as oscilações das componentes externas do condensado, bem como os efeitos em tempo-de-voo. O momento angular atua aumentando a energia cinética em torno do núcleo de vórtice, que implica em um aumento mais rápido da direção perpendicular a este. Esta situação desloca as freqüências de oscilações coletivas de um estado livre de vórtice, e gera modos coletivos mais ricos devido ao acoplamento. Agora, existem quatro modos possíveis, sendo dois tipos de modo monopolar e dois tipos de modos de quadrupolo. A diferença dentre tais modos é a fase de oscilação do vórtice. Quando se considera flutuações sem simetria polar, seus modos coletivos resultam no decaimento do vórtice. A fim de controlar e prevenir estes processos propusemos três mecanismos dinâmicos, tais como a modulação de comprimento de espalhamento, a modulação das frequências da armadilha harmônica e modulação da amplitude do potencial de Laguerre-Gauss. O último tem provado ser mais eficaz. / The extension of quantum phenomena into macroscopic scales is responsible for a whole class of effects such as superconductivity, superfluidity, and Bose-Einstein condensation, which played central roles in physics throughout the last century. The production of the first Bose-Einstein condensates made possible the realization of experiments involving macroscopic quantum phenomena with an unprecedented level of control of the external parameters. The persistent currents in condensates are intimately related to the nucleation of quantized vortices, which are topological defects as response to transference of quanta of angular momentum. A conventional method for generation of such defects consists in confining the condensed atomic cloud into a rotating trap. It turns out that, for angular velocities higher than a critical value, vortex states become energetically favorable, thus inducing the creation of quantized vortices. Experimental realizations of condensed alkali-metal atoms confined by more general time-dependent potentials allowed the observation not only of vortex lattices but also of quantum turbulence. Since quantum turbulence is characterized by the presence of a self-interacting tangle of quantized vortices, the correct understanding of dynamics, formation, and stability of vortices has shown to be of paramount importance being the subject of many theoretical works. In particular, the role of acoustic excitations generated by decaying multi-charged vortices in the development of turbulence is still an open question. This work aims to provide a set of tools that helps to identify the presence as well as the charge of vortices in non-turbulent clouds observed using time-of-flight pictures. We have done a detailed study of condensates containing multi-charged vortices placed at its center where time-of-flight dynamics is only one point of our interest. Due to the control that this system provides experimentally, the collective modes become an important description since they can be excited using well stablished experimental methods as such as modulation of the s-wave scattering length, and they can also be responsible to vortex decaying. For such purposes we have used the semi-analytical variational method, and the fully numerical calculation of Gross-Pitaevskii equation. Thus we have describes the collective modes that couples dynamics of vortex with the oscillation of external components of condensed atomic cloud as well as the effects in time-of-flight. The angular momentum acts increasing the kinetic energy around the vortex core, which results in a faster expansion of perpendicular direction to it. This situation shifts the frequencies of collective oscillations of a vortex-free state, and generates richer collective modes due the coupling. Now there are four possible modes, being two types of monopole mode and two types of quadrupole modes. The difference among these types is the phase of vortex oscillation. When one considers fluctuations without polar symmetry, their collective modes result in the vortex decaying. In order to control and prevent these processes we have proposed three dynamical mechanisms such as modulation of s-wave scattering length, modulation of frequencies of harmonic trap, and modulation of the amplitude of Laguerre-Gauss potential. The last one has proven to be more effective.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-30T14:13:06Z No. of bitstreams: 1 RAFAEL BEZERRA CORREIA LIMA - TESE PPGEE 2016..pdf: 2324960 bytes, checksum: db1b63193864e8e19bcba191952df2b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T14:13:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAEL BEZERRA CORREIA LIMA - TESE PPGEE 2016..pdf: 2324960 bytes, checksum: db1b63193864e8e19bcba191952df2b9 (MD5) Previous issue date: 2016-09-20 / Nesse trabalho são apresentadas contribuições na área de identificação de sistemas representados em espaço de estados. E proposta uma metodologia completa para estimação de modelos que representem as principais dinâmicas de processos industriais. O fluxo natural das procedimentos de identificação consiste da coleta experimental dos dados, seguido pela escolha dos modelos candidatos e da utilização de um critério de ajuste que selecione o melhor modelo possível. Nesse sentido é proposta uma metodologia para estimativa de modelos em espaço de estados, utilizando excitações pulsadas. A abordagem desenvolvida combina algoritmos precisos e eficientes com experimentos rápidos, adequados a ambientes industriais. O projeto das excitações é realizado em tempo real, por meio de informações coletadas em um curto experimento inicial, baseado em uma única oscilação de uma estrutura realimentada por um relê. Esse mecanismo possibilita uma estimativa preliminar do atraso e da constante de tempo dominante do sistema. O método de identificação proposto é baseado na teoria de realizações de Kalman. É apresentada uma reformulação do problema de realizações clássico, para comportar sinais de entrada pulsados. Essa abordagem se mostra computacionalmente eficiente, assim como apresenta resultados semelhantes aos métodos de benehmark. A técnica possibilita também a estimativa de atrasos de transporte e a inserção de conhecimentos prévios por meio de um problema de otimização com restrições via LMI Linear Matrix Incqualities. Em muitos casos, somente as características principais do sistema são relevantes em um projeto de sistema de controle. Portanto é proposta uma técnica para obtenção de modelos de primeira ordem com atraso, a partir da redução de modelos balanceados em espaço de estados. Por fim, todas as contribuições discutidas nesse trabalho de tese são validadas em uma série de plantas experimentais em escala de laboratório. Plantas essas, projetadas e construídas com o intuito de emular o cotidiano operacional de instalações industriais reais. / This work Íntroduces contributions related to thc field of systems identification of state space models. It is proposed a complete methodology for modei estimation that encompasses the main dynamics of industrial processes. The natural flxix of the identification procedures rests on the the empirical collection of data followed by the choice of candidate modela and posterior use ot an adjusting criteria that drafts the best model amoug the contenders. In this sense. a uew methodology is proposed for models estimation in state spaces using pulsed excitation signal. The developed approach combines accurate and efhcient algorithms with quick experíments whose are suitable for the industrial environment. The excitatiou design is performed in real time by means of information collected in a snort mitíai experíment based in an single oscillation of a relay feedback. This mechanism allows a preliminary estimation of both delay and time constant prevalent in the system. The identification method proposed is based on Kalmairs realization theory. The thesis íntroduces a reformulation of the classic realization problem so it can admit pulsed input signals. This approaíth show itself as computationally efficient as well as provides similar results eompared to those obtained when perfonning the benchmark methods. Moreover, the technic allows the transport delay estimation and insertion of prior knowledge by means of an optimization problem with restrictions via linear matrix inequalities restrictions. In many cases only the characteristics of the main system are relevant in control systems design. Therefore a technique for the attainment first order models with time delay based on balanced state space models reduction. Lastly ali the contributions provided aíong the thesis are discussed and validated in a series of pilot scale plants. designed and built to emulate the operational cycle in real industrial plants.