Sistemas geralmente covariantes têm uma Hamiltoniana canônica nula, não é necessário encontrar na Hamiltoniana efetiva para determinar sua evolução dinâmica.Esta Hamiltoniana efetiva é dependente do gauge e sua forma varia com a escolha do gauge. Dirac propôs um método baseado em teoria de grupos para determinar a Hamiltoniana efetiva. Nós propomos um método baseado em teorias de gauge, segundo o formalismo BRST-BFV, para determiná-la. Aplicaremos o método à partícula relativística e a um modelo com dois tempos, também geralmente covariante. Para a partícula relativística com massa nula e spin N/2 encontraremos a Hamiltoniana efetiva nos gauges canônicos propostos por Dirac, chamados as formas da dinâmica: instante, frente de onda e pontual. Para isso, determinaremos a função fermiônica fixadora de gauge apropriada no formalismo BRST-BFV . A função fermiônica fixadora de gauge quebra as simetrias da ação original, tanto as simetrias locais quanto as globais, de forma que a Hamiltoniana efetiva é invariante por um grupo de simetria menor que o da ação clássica. No caso da física com dois tempos, o grupo de simetria da ação clássica, é o grupo conforme SO(d,2), maior que o grupo de Poincaré da partícula relativística. A ação também é invariante pela simetria local OSp(N\\2). Utilizando a mesma técnica aplicada à partícula relativística determinaremos, após as fixações dos gauges, as Hamiltonianas efetivas. Veremos que suas simetrias são menores que as simetrias da ação original, porém maiores que as da partícula relativística. Encontraremos uma Hamiltoniana não-relativística arbitrária, invariante por rotações em um espaço com (d-1) domensões espaciais e spin N/2. Neste trabalho, procuramos resolver alguns problemas que aparecem na física com dois tempos formulada por I. Bars, tais como a arbitrariedade das Hamiltonianas e das escolhas de gauge que levam a elas. Bars escolheu arbitrariamente as Hamiltonianas como combinações de geradores do grupo conforme, e fez escolhas de gauge complicadas e arbitrárias. Nós apresentamos escolhas de gauge mais simples que, de modo sistemático, resultam em Hamiltonianas com grupos de simetrias menores que os da ação original. Além disso, o resultado descrito no parágrafo acima, i.e., a Hamiltoniana arbitrária e com spin N/2, não havia sido obtido antes. / A general covariant system hás a vanishing canonical Hamiltonian and its time evolution is determined by na effective Hamiltonian. This effective Hamiltonian is gauge dependent and its form depends on the gauge on the gauge choice. Dirac has proposed a method based on gauge theories, according to the BRST-BFV formalism to determine it. This method Will be applied both to the relativistic particle and to a two-times model. For the massless relativistic and spin N/2 we Will showhow to get the effective Hamiltonian for the canonical gauges discussed by Dirac, called the forms of dynamics: instant, front and point. We Will find the appropriate gauge fixing function in the BRST-BFV formalism. The gauge fixing function breaks the symmetries of the original action, the local and the global symmetries, so that the effective Hamiltonian is invariant by a gauge symmetry groupwhich is smaller than the gauge symmetry group of the classical action. In the two times physics, the symmetry group of the classical action is the conformal group SO(d,2), which is larger than the Poincares group of the relativistic particle. The action is also invariant by the local symmetry OSp(N\\2). By using the same technique used in the relativistic particle, we Will determine the effective Hamiltonians, after the gauges had been fixed. We Will see that their symmetries are smaller than the original action symmetries, but they are larger than the symmetry group of the relativistic particle. We Will find a non-relativistic arbitrary Hamiltonian, invariant by rotations in a space with (d-1) dimensions and spin N/2. In this work, we tried to solve some problems that appeared in two times physics elaborated by I Bars, Just like the arbitrariness of Hamiltonians and the choices of gauges, which lead to them. Bars has chosen the Hamiltonians arbitrarily as combinations of the generators of the conformal group and has chosen complicated and arbitrary gauges. We have presented simple gauge choices, in which, in a systematic way, arise in Hamiltonians with symmetry groups that are smaller than the former paragraph, i. e. , na arbitrary Hamiltonian with spin N/2, hadnt been obtained before.

O estudo de teorias de calibre não-Abelianas fortemente acopladas, em especial de aspectos térmicos e fora do equilíbrio, é um problema central para a compreensão da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics - QCD) - em particular, para entender a evolução do Plasma de Quarks e Glúons (Quark-Gluon Plasma- QGP). A técnica mais promissora, QCD na rede, obteve sucesso ao tratar de fenômenos no vácuo e em equilíbrio térmico, como espectros e termodinâmica, mas enfrenta desafios consideráveis ao lidar com fenômenos fora do equilíbrio. Uma ferramenta adaptada para lidar com problemas envolvendo plasmas fortemente acoplados em tempo real é a dualidade gauge/gravity, que mapeia uma Teoria Quântica de Campos (Quantum Field Theory - QFT) fortemente acoplada em d dimensões em uma teoria de gravitação em d + 1 dimensões, a qual, de modo geral, é mais fácil de ser resolvida. Nesta tese, estudamos diversas aplicações da dualidade gauge/gravity em teorias não-Abelianas fortemente acopladas que modelam qualitativamente o QGP. Nós estudamos o cálculo holográfico do potencial entre um par quark-antiquark pesado (QQ) para dipolos QQ estáticos e se movendo com relação ao plasma, apresentando um formalismo geral para o cálculo da parte real e imaginária para uma grande classe de teorias gravitacionais duais. Um estudo da massa de Debye holográfica, baseado no maior comprimento de correlação de operadores ímpares por transformações de CT, foi empreendido, com aplicações em modelos bottom-up que reproduzem a termodinâmica da teoria de Yang-Mills SU(Nc) pura e da QCD. Para estes modelos, também calculamos vários coeficientes de transporte associados com o transporte de cargas no plasma, como a condutitividade elétrica, a constante de difusão de carga e coeficientes de transporte associados a uma teoria de hidrodinâmica relativística de segunda ordem. / The study of strongly coupled non-Abelian gauge theories, especially concerning their thermal and non-equilibrium aspects, is a central problem for understanding Quantum Chromodynamics (QCD) - in particular, to understand the evolution of the Quark-Gluon Plasma (QGP). The most successful approach, lattice QCD, succeeds in dealing with vacuum and equilibrium phenomena, such as spectra and thermodynamics, but faces a considerable challenge when it comes to with non-equilibrium phenomena. A tool adapted to deal with real time problems in strongly coupled plasmas is the gauge/gravity, which maps a strongly coupled d dimensional Quantum Field Theory (QFT) to a d + 1 dimensional theory of gravity, which, in general, is easier to solve. In this thesis, we study several applications of the gauge/gravity duality to strongly coupled non-Abelian theories which model qualitatively the QGP. We deal with the holographic evaluation of the heavy quark-antiquark (Q Q) potential for static and moving QQ dipoles, presenting a general formalism for the computation of the real and imaginary parts for a large class of dual theories of gravity. A study of the holographic Debye mass, based on the largest screening length of CT-odd operators, is pursued, with applications on bottom-up holographic models that reproduce the thermodynamics of pure SU(Nc) Yang-Mills theory and QCD. For these models, we also compute several transport coefficients associated with charge transport in the plasma, such as the electric conductivity, the charge diffusion constant, and transport coefficients associated with a theory of second order relativistic hydrodynamics.

O caso finito de teorias topológicas de 1-gauge, quando nenhuma simetria global está presente, é bastante bem compreendido e classificado. Nos últimos anos, as tentativas de generalizar as teorias de 1-gauge através das chamadas teorias de 2-gauge abriram a porta para novos modelos interessantes e novas fases topológicas, as quais não são descritas pelos esquemas de classificação anteriores. Nesta tese, vamos além da construção de 2-gauge, e consideramos uma classe de modelos que vivem em maiores dimensões. Esses modelos estão inseridos em uma estrutura de complexos de cadeia de grupos abelianos, forçando a generalizar o conceito usual de configurações de gauge. A vantagem de tal abordagem é que, a ordem topológica fica manifestamente explcita. Isto é feito em ter- mos de uma cohomologia com coeficientes em um complexo de cadeia finita. Além disso, mostramos que a degenerescência do estado fundamental suporta um conjunto conve- niente de números quânticos que indexam os estados e que, além, foram completamente caracterizados. Consequentemente, nós também mostramos que muitos dos exemplos abelianos de teorias de 1 -gauge 2-gauge são recuperados como casos especiais desta construção. / The finite case of 1-gauge topological theories, when no global symmetries are present, is fairly well understood and classified. In recent years, attempts to generalize the latter situation through the so called 2-gauge theories have opened the door to interesting new models and new topological phases, not described by the previous schemes of classifica- tion. In this paper we go even beyond the 2-gauge construction by considering a class of models that live in arbitrary higher dimensions. These models are embedded in a structure of chain complexes of abelian groups, forcing to generalize the usual notion of gauge configurations. The advantage of such an approach is that, the topological order is explicitly manifest when the ground state space of these models is described. This is done in terms of a cohomology with coefficients in a finite chain complex. Furthermore, we show that the ground state degeneracy underpins a convenient set of quantum num- bers that label the states and that have been completely characterized. We also show that abelian examples of 1-gauge 2-gauge theories are recovered as special cases of this construction.

Complex Impedance Measuring Instruments (CIMI’s) are non-nuclear devices that calculate the dry unit weight and moisture content of soil by means of electromagnetic wave propagation theory. Unlike nuclear based test devices, these devices do not require certification or elaborate maintenance to own and operate. CIMI operation requires a soil specific calibration process where soil moisture and unit weight are correlated to electrical parameters. A new, smaller acrylic mold was developed as an alternative calibration tool to the manufacturer’s recommended mold. Calibrated soil models were generated using manufacturer recommended procedures as well as new procedures involving an acrylic mold. Models were then tested for accuracy. The new procedure outperformed the manufacturer’s procedure. Another small, acrylic mold was used to investigate the relationship between CIMI readings and soil parameters. Using several samples from four soils, the relationship between moisture, unit weight, and some electrical parameters was characterized. This characterization was then used to create a new, accurate calibration procedure.

Inadequate compaction of a soil subgrade can lead to detrimental outcomes that are not only costly but dangerous to the general public. To avoid this, quality control (QC) devices such as the nuclear density gauge (NDG) are currently being used to monitor the compaction and moisture content of soil subgrades. However, regulatory concerns associated with the NDG have encouraged federal and state agencies, as well as the heavy civil construction industry to consider non-nuclear devices for QC testing of compacted soils. One such non-nuclear device is the Soil Density Gauge (SDG), which utilizes electromagnetic wave propagation to obtain soil properties such as wet unit weight and moisture content. This research shows that through using soil-specific trend lines, the SDG has the capability of obtaining an equivalent NDG wet unit weight. Alongside the SDG, two dielectric moisture probes were also evaluated and through a calibration process on compacted soils, a general moisture content trend line was developed. This general moisture content trend line related outputted volumetric moisture contents from the moisture probes to gravimetric moisture contents. Field data were then plotted along with the general moisture content trend line to show that these devices have the potential of predicting gravimetric moisture contents. By combining the results of the SDG and moisture probe analyses, graphs were then developed that relate SDG wet unit weights to NDG dry unit weights using soil and moisture-specific trend lines.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002Bitstream added on 2014-06-13T20:47:21Z : No. of bitstreams: 1 bentin_rm_dr_ift.pdf: 746301 bytes, checksum: 7cbb00b0a1c5073bc17e2cef9dfde684 (MD5) / Uma forma alternativa no tratamento dos pólos do gauge do cone de luz do tipo (q.n)-£ é estudada, e esta é comparada com as prescrições usuais de Mandelstam e Leibbrandt. Aparentemente no caso de se trabalhar nesta classe de gauges não covariantes, as principais prescrições causais não são prescrições, mas sim identidades das coordenadas do cone de luz. / An alternative form of treatment for thelight-cone gauge poles of type (q.n)-£ is studied, and it is compared with the usual prescriptions of Mandelstam and Leibbrandt. It seems that in the case of working in this class of noncovariant gauges, the causal prescriptions are not prescriptions, but identities of the light-cone coordinates.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 787601 bytes, checksum: dde905a364661fdc51ee261d059b2905 (MD5) Previous issue date: 2013-08-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / We build a gauge model based on the SU(3)C ⊗ SU(4)L ⊗ U(1)X symmetry where the scalar spectrum needed to generate gauge boson and fermion masses is reduced to a lesser content than usually assumed in literature. In order to guarantee that such a reduction is self-consistent, we first show that the model possesses a Landau pole at the scale of few TeV. In fact, the scalar spectrum reduction is possible because the fermion masses that do not come from Yukawa interactions, can be suitably generated by effective operators, supressed by a few TeV scale instead of a too high energy scale (like Planck or usual grand unified theories scale). In this way we are able to keep only three scalar quartets out of the original four quartets and a decouplet, which are in the right amount to engender the spontaneous symmetry breaking of the model to the electroweak standard model and subsequently to the U(1)QED gauge group. This reduced spectrum enables a simpler framework when developing the phenomenology of such model. / Construímos um modelo de gauge baseado na simetria SU(3)C ⊗ SU(4)L ⊗ U(1)X, no qual o espectro escalar necessário para gerar as massas dos bósons de gauge e dos férmions é reduzido para um conteúdo menor do que geralmente empregado na literatura. A fim de garantir que tal redução é autoconsistente, primeiramente mostramos que o modelo possui um polo de Landau na escala de poucos TeV. De fato, a redução do espectro escalar é possível porque as massas dos férmions que não advêm das interações de Yukawa podem ser geradas adequadamente por operadores efetivos, suprimidos por uma escala de poucos TeV em vez de uma escala de altas energias (como de Planck ou de Teorias de Grande Unificação usuais). Desta forma, somos capazes de manter apenas três quadrupletos de escalares afora os quatro quadrupletos originais e um decupleto, que é o número correto para engendrar a quebra espontânea de simetria do modelo para o modelo padrão eletrofraco e, posteriormente, para o grupo de gauge U(1)QED. Este espectro reduzido permite uma estrutura mais simples quando a fenomenologia de tal modelo for desenvolvida.

O estudo de teorias de calibre não-Abelianas fortemente acopladas, em especial de aspectos térmicos e fora do equilíbrio, é um problema central para a compreensão da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics - QCD) - em particular, para entender a evolução do Plasma de Quarks e Glúons (Quark-Gluon Plasma- QGP). A técnica mais promissora, QCD na rede, obteve sucesso ao tratar de fenômenos no vácuo e em equilíbrio térmico, como espectros e termodinâmica, mas enfrenta desafios consideráveis ao lidar com fenômenos fora do equilíbrio. Uma ferramenta adaptada para lidar com problemas envolvendo plasmas fortemente acoplados em tempo real é a dualidade gauge/gravity, que mapeia uma Teoria Quântica de Campos (Quantum Field Theory - QFT) fortemente acoplada em d dimensões em uma teoria de gravitação em d + 1 dimensões, a qual, de modo geral, é mais fácil de ser resolvida. Nesta tese, estudamos diversas aplicações da dualidade gauge/gravity em teorias não-Abelianas fortemente acopladas que modelam qualitativamente o QGP. Nós estudamos o cálculo holográfico do potencial entre um par quark-antiquark pesado (QQ) para dipolos QQ estáticos e se movendo com relação ao plasma, apresentando um formalismo geral para o cálculo da parte real e imaginária para uma grande classe de teorias gravitacionais duais. Um estudo da massa de Debye holográfica, baseado no maior comprimento de correlação de operadores ímpares por transformações de CT, foi empreendido, com aplicações em modelos bottom-up que reproduzem a termodinâmica da teoria de Yang-Mills SU(Nc) pura e da QCD. Para estes modelos, também calculamos vários coeficientes de transporte associados com o transporte de cargas no plasma, como a condutitividade elétrica, a constante de difusão de carga e coeficientes de transporte associados a uma teoria de hidrodinâmica relativística de segunda ordem. / The study of strongly coupled non-Abelian gauge theories, especially concerning their thermal and non-equilibrium aspects, is a central problem for understanding Quantum Chromodynamics (QCD) - in particular, to understand the evolution of the Quark-Gluon Plasma (QGP). The most successful approach, lattice QCD, succeeds in dealing with vacuum and equilibrium phenomena, such as spectra and thermodynamics, but faces a considerable challenge when it comes to with non-equilibrium phenomena. A tool adapted to deal with real time problems in strongly coupled plasmas is the gauge/gravity, which maps a strongly coupled d dimensional Quantum Field Theory (QFT) to a d + 1 dimensional theory of gravity, which, in general, is easier to solve. In this thesis, we study several applications of the gauge/gravity duality to strongly coupled non-Abelian theories which model qualitatively the QGP. We deal with the holographic evaluation of the heavy quark-antiquark (Q Q) potential for static and moving QQ dipoles, presenting a general formalism for the computation of the real and imaginary parts for a large class of dual theories of gravity. A study of the holographic Debye mass, based on the largest screening length of CT-odd operators, is pursued, with applications on bottom-up holographic models that reproduce the thermodynamics of pure SU(Nc) Yang-Mills theory and QCD. For these models, we also compute several transport coefficients associated with charge transport in the plasma, such as the electric conductivity, the charge diffusion constant, and transport coefficients associated with a theory of second order relativistic hydrodynamics.

O caso finito de teorias topológicas de 1-gauge, quando nenhuma simetria global está presente, é bastante bem compreendido e classificado. Nos últimos anos, as tentativas de generalizar as teorias de 1-gauge através das chamadas teorias de 2-gauge abriram a porta para novos modelos interessantes e novas fases topológicas, as quais não são descritas pelos esquemas de classificação anteriores. Nesta tese, vamos além da construção de 2-gauge, e consideramos uma classe de modelos que vivem em maiores dimensões. Esses modelos estão inseridos em uma estrutura de complexos de cadeia de grupos abelianos, forçando a generalizar o conceito usual de configurações de gauge. A vantagem de tal abordagem é que, a ordem topológica fica manifestamente explcita. Isto é feito em ter- mos de uma cohomologia com coeficientes em um complexo de cadeia finita. Além disso, mostramos que a degenerescência do estado fundamental suporta um conjunto conve- niente de números quânticos que indexam os estados e que, além, foram completamente caracterizados. Consequentemente, nós também mostramos que muitos dos exemplos abelianos de teorias de 1 -gauge 2-gauge são recuperados como casos especiais desta construção. / The finite case of 1-gauge topological theories, when no global symmetries are present, is fairly well understood and classified. In recent years, attempts to generalize the latter situation through the so called 2-gauge theories have opened the door to interesting new models and new topological phases, not described by the previous schemes of classifica- tion. In this paper we go even beyond the 2-gauge construction by considering a class of models that live in arbitrary higher dimensions. These models are embedded in a structure of chain complexes of abelian groups, forcing to generalize the usual notion of gauge configurations. The advantage of such an approach is that, the topological order is explicitly manifest when the ground state space of these models is described. This is done in terms of a cohomology with coefficients in a finite chain complex. Furthermore, we show that the ground state degeneracy underpins a convenient set of quantum num- bers that label the states and that have been completely characterized. We also show that abelian examples of 1-gauge 2-gauge theories are recovered as special cases of this construction.

Sistemas geralmente covariantes têm uma Hamiltoniana canônica nula, não é necessário encontrar na Hamiltoniana efetiva para determinar sua evolução dinâmica.Esta Hamiltoniana efetiva é dependente do gauge e sua forma varia com a escolha do gauge. Dirac propôs um método baseado em teoria de grupos para determinar a Hamiltoniana efetiva. Nós propomos um método baseado em teorias de gauge, segundo o formalismo BRST-BFV, para determiná-la. Aplicaremos o método à partícula relativística e a um modelo com dois tempos, também geralmente covariante. Para a partícula relativística com massa nula e spin N/2 encontraremos a Hamiltoniana efetiva nos gauges canônicos propostos por Dirac, chamados as formas da dinâmica: instante, frente de onda e pontual. Para isso, determinaremos a função fermiônica fixadora de gauge apropriada no formalismo BRST-BFV . A função fermiônica fixadora de gauge quebra as simetrias da ação original, tanto as simetrias locais quanto as globais, de forma que a Hamiltoniana efetiva é invariante por um grupo de simetria menor que o da ação clássica. No caso da física com dois tempos, o grupo de simetria da ação clássica, é o grupo conforme SO(d,2), maior que o grupo de Poincaré da partícula relativística. A ação também é invariante pela simetria local OSp(N\\2). Utilizando a mesma técnica aplicada à partícula relativística determinaremos, após as fixações dos gauges, as Hamiltonianas efetivas. Veremos que suas simetrias são menores que as simetrias da ação original, porém maiores que as da partícula relativística. Encontraremos uma Hamiltoniana não-relativística arbitrária, invariante por rotações em um espaço com (d-1) domensões espaciais e spin N/2. Neste trabalho, procuramos resolver alguns problemas que aparecem na física com dois tempos formulada por I. Bars, tais como a arbitrariedade das Hamiltonianas e das escolhas de gauge que levam a elas. Bars escolheu arbitrariamente as Hamiltonianas como combinações de geradores do grupo conforme, e fez escolhas de gauge complicadas e arbitrárias. Nós apresentamos escolhas de gauge mais simples que, de modo sistemático, resultam em Hamiltonianas com grupos de simetrias menores que os da ação original. Além disso, o resultado descrito no parágrafo acima, i.e., a Hamiltoniana arbitrária e com spin N/2, não havia sido obtido antes. / A general covariant system hás a vanishing canonical Hamiltonian and its time evolution is determined by na effective Hamiltonian. This effective Hamiltonian is gauge dependent and its form depends on the gauge on the gauge choice. Dirac has proposed a method based on gauge theories, according to the BRST-BFV formalism to determine it. This method Will be applied both to the relativistic particle and to a two-times model. For the massless relativistic and spin N/2 we Will showhow to get the effective Hamiltonian for the canonical gauges discussed by Dirac, called the forms of dynamics: instant, front and point. We Will find the appropriate gauge fixing function in the BRST-BFV formalism. The gauge fixing function breaks the symmetries of the original action, the local and the global symmetries, so that the effective Hamiltonian is invariant by a gauge symmetry groupwhich is smaller than the gauge symmetry group of the classical action. In the two times physics, the symmetry group of the classical action is the conformal group SO(d,2), which is larger than the Poincares group of the relativistic particle. The action is also invariant by the local symmetry OSp(N\\2). By using the same technique used in the relativistic particle, we Will determine the effective Hamiltonians, after the gauges had been fixed. We Will see that their symmetries are smaller than the original action symmetries, but they are larger than the symmetry group of the relativistic particle. We Will find a non-relativistic arbitrary Hamiltonian, invariant by rotations in a space with (d-1) dimensions and spin N/2. In this work, we tried to solve some problems that appeared in two times physics elaborated by I Bars, Just like the arbitrariness of Hamiltonians and the choices of gauges, which lead to them. Bars has chosen the Hamiltonians arbitrarily as combinations of the generators of the conformal group and has chosen complicated and arbitrary gauges. We have presented simple gauge choices, in which, in a systematic way, arise in Hamiltonians with symmetry groups that are smaller than the former paragraph, i. e. , na arbitrary Hamiltonian with spin N/2, hadnt been obtained before.