Esta tese apresenta um estudo inédito da distribuição de jatos correlacionados com elétrons provenientes de decaimentos de quarks pesados (HFe), reconstruídos e selecionados com o ALICE (A Large Ion Collider Experiment, em inglês). Os observáveis foram medidos em colisões pp com energia do centro de massa s = 8 TeV e em colisões p-Pb a sNN = 5.02 TeV, no LHC (Large Hadron Collider, em inglês). Estudar os quarks pesados formados durante as colisões relativísticas entre íons pesados é uma importante maneira para estudar o meio formado, conhecido como QGP (Quark Gluon Plasma, em inlgês). Isso se deve ao fato de que eles são criados no início da colisão e, portanto, interagem com o QGP durante toda sua existência. Em seguida, tais quarks fragmentam em mésons que podem decair, via canal semi-leptônico, em elétrons (e pósitrons). Esses léptons podem ser utilizados para indicar a existência de um quark pesado e permitir o estudo do QGP. Os processos de espalhamento duro, fragmentação e decaimento dão origem a diversas partículas que estão colimadas em uma região espacial, a que chamam jato. A reconstrução e o estudo de jatos têm sido usados para extrair mais informações do meio. Os elétrons foram selecionados pelo TPC (Time Projection Chamber, em inglês) e pelo EMCal (Electromagnetic Calorimeter, em inglês). O método de massa invariante foi utilizado para excluir elétrons não provenientes do decaimento de quarks pesados. Os jatos foram reconstruídos com o auxílio das bibliotecas do Fastjet, algorítmo anti kT e R = 0.4. A seleção de pares HFe-jato pode permitir uma melhor compreensão das propriedades do QGP e de sua interação com quarks pesados. Foram obtidos, para pp e p-Pb, os espectros de momento pT,chjet do jato, em dois intervalos de distância angular entre o elétron e o jato: regiões em oposição (away) e colinear (near). Também foi obtida a distribuição da distância angular para diferentes intervalos de momento peT do elétron. Os resultados para pp e p-Pb foram comparados através de dois observáveis: um em função do momento pT,chjet do jato, e outro em função do momento peT do elétron. O primeiro consistiu na razão dos espectros de momento pT,chjet do jato em pp e em p-Pb. O segundo, na razão do valores obtidos em pp e em p-Pb das áreas dos picos de cada uma das duas regiões de . Em ambos os casos, os valores das razões são compatíveis com a unidade, o que indica que a inexistência de efeitos extras em p-Pb em relação a pp. / This thesis presents the first measurement of the distribution of jets that are correlated to heavy-flavour decay electron (HFe), reconstructed and identified with ALICE (A Large Ion Collider Experiment). The observables were measured in pp collisions at center of mass energy s = 8 TeV and in p-Pb at sNN = 5.02 TeV at the Large Hadron Collider (LHC). Exploring the heavy quarks created in relativistic heavy ion collisions is a powerful approach to study the new formed medium, known as Quark Gluon Plasma (QGP). This is due to the fact that they are created in the beginning of the collision, via hard scattering, and interact with the QGP throughout its whole existence. These quarks fragment into mesons that can decay (via the semi-electronic channel) into electrons (and positrons). These leptons can be used to identify the creation of a heavy quarks and allow QGP studies. The hard scattering, fragmenting and decaying processes originate several particles that are collimated in a conical region, and they can be grouped in what is called jet. The reconstruction and study of jets has been used to retrieve more information about the QGP and it is also a useful probe. The selected electrons were identified by the Time Projection Chamber (TPC) and the Electromagnetic Calorimeter (EMCal). Heavy-flavour decay electrons were selected via invariant mass method. The jets were reconstructed by the Fastjet framework, with the algorithm anti kT and R = 0.4. The HFe-jet pairs selection may allow a better comprehension of the QGP properties and its interactions with the heavy quarks. A jet pT,chjet spectrum was obtained, for pp and p-Pb, in two intervals of angular distance between the jet and the electron: away and near sides. The angular distance distribution was also obtained in different electron peT intervals. The results for pp and p-Pb were compared through two observables: the first one as a function of the jet pT,chjet, and the second, as a function of electron peT. The former consists in calculating the ratio of the jet pT,chjet spectra, in pp and in p-Pb. The latter, consists in calculating the ratio of the areas, in pp and in p-Pb, of each peak in the distribution. Both were compatible with the unity, which indicates that there is no extra effect in p-Pb with respect to pp.

Este trabalho apresenta um método experimental para determinação de energia de transições gama utilizando-se detectores de HPGe em experimentos em coincidência com precisões similares às que se obtém em medidas simples. O método foi aplicado na medida das energias das transições gama dos decaimentos das séries do 233U e 232U. Matrizes de covariância de dados experimentais são tão significativas quando suas variâncias para a avaliação de incertezas experimentais e indispensáveis para a atualização e combinação de resultados. O procedimento desenvolvido neste trabalho utiliza-se de toda a matriz de covariância das energias das transições gama bem como das matrizes de covariâncias de todos os parâmetros em todas as etapas da análise. O arranjo experimental utilizou o módulo multidetector, padrão Camac, desenvolvido no Laboratório do Acelerador Linear. Os dados foram analisados usando o programa Bidim, desenvolvido durante este trabalho. O procedimento de ajuste, baseado no método dos mínimos quadrados, é aplicado diretamente sobre o espectro bidimensional. A precisão final das energias das transições gama foram iguais ou superiores a cerca de 5eV. Testes de qui-quadrado dos ajustes, sempre melhores que 15%, não indicaram a presença de inconsistências. / This work presents an experimental method for determining gamma-ray energies employing HPGe detectors in coincidence experiments with precision similar to that obtained in single measurements. The method was applied in the measurement of gamma-ray energies from the decay chain of 233U and 232U. Covariance matrices between experimental data are as significant as variances in the evaluation of experimental uncertainties and indispensable for updating and combining experimental results. In this work the complete covariance matrices for the gamma-ray energies and for all parameters used in the developed procedure were determined in every stage of the work. The experimental apparatus used the Camac multidetector adapter developed in the Laboratório do Acelerador Linear. The data were analyzed using the software Bidim, developed during this work. The fitting procedure, based on the least squares method, was applied directly to the two-dimensional spectra. The best final precision of the gamma-ray energies was about 5eV. Chi-squared tests of the fit, always better than 15%, do not indicate the presence of inconsistencies.

s processos de pré-equilíbrio possuem importante papel nas reações induzidas por nucleon a energias acima de 10 MeV. Geralmente, os modelos usados para descrever os processos de pré-equilíbrio são dois: o modelo de exciton e o modelo híbrido. Uma análise desses modelos revela que a diferença fundamental entre eles é a hipótese implícita feita sobre a possibilidade de haver interação entre configurações de mesma classe. No modelo de excitons as interações entre configurações de uma mesma classe atingem o equilíbrio parcial antes de sofrer qualquer outro tipo de interação. No modelo híbrido, por outro lado, as interações desse tipo são ignoradas. Para efeito de comparação, desenvolvemos um modelo microscópico que inclui, explicitamente, as interações entre configurações de mesma classe. Este modelo permite a descrição de ambos os casos, o limite do modelo de exciton e do modelo híbrido, e ainda, o caso do modelo físico, em que as interações não necessariamente atingem o equilíbrio parcial. Comparamos o modelo microscópico em forma e resultados, com os modelos de exciton e híbrido, para analisar os limites de cada um e a validade das hipóteses de equilíbrio total.

Apresentamos neste trabalho uma formulação intitulada de Funcional-';C'; para estudar colisões de pósitrons de baixa energia em moléculas. Este formalismo, e baseado no método multicanal de Schwinger para pósitrons (SMCP) que embora seja um método geral (e aplicável a alvos de geometria arbitraria e inclui polarização e acoplamento multicanal) e limitado para o uso de funções quadraticamente integráveis (Gaussianas Cartesianas). Isto em principio não e problema considerando que o SMCP requer uma boa descrição da função de onda de espalhamento somente em regiões onde o potencial e diferente de zero, mas torna-se uma deficiência em situações envolvendo potenciais de longo alcance. O funcional-';C'; (FC), que representa o primeiro passo para a inclusão de ondas planas como função base no SMCP consiste em escrever a função de onda como a soma de uma onda plana mais uma combinação de funções teste (onde a combinação e determinada variacionalmente). A diferença básica entre os dois casos (SMCP e FC) e a presença do primeiro e do segundo termo de Born na amplitude de espalhamento do FC. Visando a preservação de importantes características do SMCP, desenvolvemos códigos computacionais gerais (aplicável para alvos poliatômicos) para calcular estes termos. Para testar o FC apresentamos seções de choque elásticas para o átomo de Helio e a molécula de Hidrogênio.

Nós apresentamos nessa tese uma nova formulação, para estudar colisão de pósitrons de baixa energia com moléculas, baseado no Método Multicanal de Schwinger (SMC), que foi anteriormente adaptado para espalhamento entre elétrons de baixa energia com moléculas. Nós preservamos algumas características que são importantes no SMC para elétrons, tais como: capacidade de lidar com espalhamento eletronicamente inelástico e aplicabilidade a alvos moleculares de geometria arbitrária. Nossa implementação também permite incluir um substancial número de canais eletronicamente fechados para representar os efeitos da polarização, que são muito importante em estudos de colisão a partículas incidente possue baixa energia. Como uma primenra aplicação, para ilustrar com a qual a polarização é representada nessa nova formulação, nós calculamos seções de choque diferenciais e integrais eláticas para colisões e+ - H2 e e+ - CH4.

Neste trabalho são descritos os resultados da produção de lítio pela redução silicotérmica do seu óxido, sob vácuo, à partir do carbonato calcinado, segundo proposta de Kroll-Schlechten(2), ou do espodumênio, conforme proposta de Staufer(3). São descritos ensaios em escala de laboratório, realizados na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo e outros, em escala ampliada, realizados em equipamento para fusão de metais, sob vácuo, adaptados para o fim proposto. Estes ensaios em escala ampliada, foram realizados no Instituto de Aeronáutica e Espaço (lAE) do Centro Técnico Aeroespacial (CTA) em São José dos Campos. Os resultados destes ensaios são discutidos e concluiu-se que o processo proposto, pelas suas vantagens ambientais e econômicas, tem boas perspectivas de aplicação industrial, a partir de um melhor desenvolvimento em escala piloto e utilizando-se equipamentos específicos ou adaptando-se o mesmo ao processo Pidgeon, utilizado para a produção silicotérmica do magnésio. O trabalho experimental é precedido por uma revisão sobre processos de obtenção e propriedades do lítio metálico e seus compostos, destacando-se suas potencialidades no campo das baterias, física nuclear e ligas de aplicação aeroespacial.

O decaimento de um núcleo composto é tradicionalmente calculado por modelos de emissão sequencial, como o modelo de Weisskopf-Ewing ou o modelo de Hauser-Feshbach, nos quais o núcleo composto decai através de uma série de núcleos residuais emitindo uma partícula de cada vez até não haver energia suficiente para mais emissões. Decaimento por emissão simultânea de duas ou mais partículas torna-se importante em energias mais altas. Um modelo que leva em conta estes decaimentos é o modelo de quebra de Fermi. Recentemente, uma generalização do modelo de quebra de Fermi foi mostrado ser equivalente ao modelo de multifragmentação estatística usado para descrever o decaimento de fragmentos altamente excitados de reações de íons pesados. O objetivo deste estudo é de comparar as distribuições de isótopos produzidos na fragmentação de núcleos leves de interesse biológico, como o C, N, O e Ca, obtidas no modelo de multifragmentação estatística com as do modelo de quebra de Fermi, incluindo apenas os estados fundamentais, os estados que não emitem partículas e todos os estados excitados.

Os processos de pré-equilíbrio possuem importante papel nas reações induzidas por núcleons a energias acima de 10 MeV. Os modelos mais usados para descrever esses processos são o modelo de exciton e o modelo híbrido. Os dois modelos se mostram extremamente bem sucedidos em descrever a dependência energética e, em até certo ponto a dependência angular dos núcleons e partículas compostas emitidos em reações de pré-equilíbrio. No entanto, a base conceitual dos modelos foi questionada por Bisplinghoff há algum tempo. Em resposta Blann propôs o HMS (hybrid Monte Carlo simulation model), que utiliza apenas a densidade de estados disponíveis para a criação de pares partícula-buraco. O modelo foi estendido para o double-differential HMS, que chamamos de DDHMS. Esta extensão é baseada no trabalho de Chadwick e Obloinský para aproximar os estados de partícula-buraco disponíveis. Nesta dissertação, mostramos como essa distribuição pode ser calculada de forma exata, e ainda comparamos os resultados exatos obtidos com os apresentados anteriormente por Chadwick e Obloinský.

Os Pulsares Anômalos de Raios-X (AXPs) e Repetidores de Raios-gama moles (SGRs) são alguns dos grupos mais interessantes de pulsares que têm sido intensivamente estudados nos últimos anos. Eles são entendidos como estrelas de nêutrons (ENs) com campos magnéticos super fortes ($Bgtrsim10^{14}$) G. No entanto, nos últimos dois anos duas SGRs com baixos campos magnéticos $ Bsim(10^{12}-10^{13})$ G foram detectadas. Além disso, três anãs brancas (ABs) muito rápidas e {it magnéticas} também foram observadas recentemente. Com base nestes novos pulsares descobertos, podemos comparar e contrastar os campos magnéticos, momento de dipolo magnético, idades características, e luminosidades quiescentes de raios-X destas duas SGRs (no modelo de ABs), com três anãs brancas rápidas, para concluir que elas apresentam fortes similaridades corroborando para uma descrição alternativa de algumas SGRs/AXPs como anãs brancas muito massivas e magnéticas. O momento de dipolo magnético $m$ do pulsar dependendo apenas do momento de inércia $I$, e as propriedades observacionais, tais como o período $P$ e sua primeira derivada $dot{P}$, podem ajudar a identificar a escala de $I$ para as SGRs/AXPs. Analisamos o momento de dipolo magnético $m$ de SGRs e AXPs quando um modelo baseado em anãs brancas massivas, rápidas e altamente magnetizadas é considerado. Mostramos que os valores de $m$ obtidos por algumas SGRs e AXPs estão de acordo com a faixa observada $10^{34}{ m emu}leq m leq10^{36}{ m emu}$ de anãs brancas magnéticas isoladas e polares. Este resultado, juntamente com o fato que para ABs {it magnéticas} $Bsim(10^6-10^8)$ G e seus momentos de dipolo magnéticos serem quase independente do período de rotação estrela ($10^{4}lesssim P lesssim10^{6} { m s}$) - uma fenomenologia não compartilhada por pulsares de estrelas de nêutrons - sugere uma possível natureza de anã branca {it magnética} para alguns dos SGRs/AXPs que têm períodos muito menores ($Psim 10$ s). Além disso, uma vez que para os pulsares a potência de radiação dipolar é proporcional somente a $m$ e com a frequência de rotação estelar, podemos explicar no modelo de ABs - considerando apenas as diferentes escalas do momento de dipolo magnético para ABs e ENs - por que a luminosidade quiescente $L_X$ para vários SGRs/AXPs (em particular as de baixo campo $B$), em comparação as estrelas de raio-X isoladas (XDINs) e pulsares de alto-$B$ obedecem a razão ${L_X}^{ m SGRs/AXPs}/{L_X}^{ m XDINs}sim m_{ m WD}/m_{ m NS}sim10^3$: todas essas fontes de raios-X têm essencialmente os mesmos períodos de rotação ($Psim10$ s) e a luminosidade de raios-X está correlacionada com a luminosidade de {it spin-down}, que é igual potência de radiação dipolar no modelo de dipolo. Além disso, investigamos algumas propriedades básicas do equílibrio de anãs brancas magnéticas, em particular a condição para instabilidade dinâmica da estrela na presença de intensos campos magnéticos.

Recentemente, foi proposto um modelo alternativo baseado em pulsares de anãs brancas para os repetidores de raios gama moles (SGRs) e os pulsares de raio-X anômalos (AXPs) (Malheiro, 2012), designados normalmente como magnetares. Neste modelo as anãs brancas magnéticas podem ter campos magnéticos $Bsim 10^{7}-10^{10} { m G}$ e rodarem muito rápido em frequências $Omegasim 1 { m rad/s}$, permitindo que produzam grandes diferenças de potencial eletromagnéticos (EM) e gerar pares de elétrons-pósitrons ($e^{pm}$). Estes potenciais EM são comparáveis com os produzidos em pulsares de estrelas de nêutrons com fortes campos magnéticos e até maiores. No nosso estudo nós consideramos dois processos possíveis associados com a aceleração de partículas, normalmente usados para explicar a emissão de rádio em pulsares de estrelas de nêutrons: em um processo nós temos a produção de pares perto das calotas polares da estrela, isto é, dentro do cilindro de luz onde as linhas do campo magnético são fechadas, e no outro a criação de pares acontece fora da magnetosfera, i.e., bem longe da superfície da estrela onde as linhas do campo magnético são abertas (Chen, 1993). Esta análise da possibilidade de emissão de rádio foi realizada para todas as 23 SGRs/AXPs do catálogo on-line dos magnetares do grupo de astrofísica e cosmologia da universidade de McGill (Olausen, 2014) que contém as informações atuais e disponíveis destas fontes. Concluímos que o modelo de emissão fora da magnetosfera é o que é compatível com as observações astronômicas que indicam uma falta de emissão de rádio para quase todas as SGRs/AXPs, quando estas fontes são entendidas como pulsares de anãs brancas. Nós mostramos explicitamente nesta dissertação que o raio $R$ destes fontes como anãs brancas aumenta o raio polar da calota $R_{p}sim Rsenalpha$ e o ângulo polar da calota $senalpha=sqrt{frac{R}{R_{L}}}$. No caso dos SGRs/AXPs que têm períodos longos $Psim10 { m s}$, o raio do cilindro de luz $R_{L}approx5 imes10^{10} { m cm}$ é muito grande comparado a uma estrela de nêutrons $Rsim10^6 { m cm}$, mas apenas 100 vezes maior que o raio de uma anã branca densa, a escala normal para a razão $R/R_L$ de um pulsar de rádio de estrela de nêutrons. Além disto, para todas estas fontes vistas como pulsares de estrelas de nêutrons, ambas os modelos produzem emissão de rádio para todas elas. O nosso trabalho é uma primeira tentativa para encontrar uma explicação para o quebra cabeças (ou enigma) de porquê para quase todas as SGRs/AXPs é esperado emissão de rádio, mas isto foi observado apenas para quatro delas. Estas quatro fontes, como já foi sugerido recentemente (Goulart, 2013), parece pertencer a uma categoria de pulsares de estrelas de nêutrons de alto campo magnético, diferente de todas as outras SGRs/AXPs que nossa dissertação indica pertencer a uma nova classe de pulsares de anãs brancas, muito rápidas e magnéticas.