Orientador: Fernanda Monti Steffens / Banca: Sandra dos Santos Padula / Banca: Jun Takahashi / Banca: Eduardo Souza Fraga / Banca: Manuel Máximo Bastos Malheiro de Oliveira / Resumo: O problema da inconsistência termodinâmica do modelo de quase-partículas foi parcialmente resolvido por Gorenstein e Yang há quase duas décadas. Entretanto sua solução mostra-se como uma solução particular para o problema da inconsistência termodinâmica. Este trabalho apresenta a solução geral para o modelo de quase-partículas a partir da generalização da solução de Gorenstein-Yang, estudando-se assim o modelo de quase-partículas em dois cenários diferentes: para o caso onde este é formado apenas por bósons, e quando é formado por bósons mais férmions e anti-férmions. Para o caso bosônico assume-se os bósons não-massivos, em um sistema à temperatura finita e potencial químico nulo, obtendo então sua solução termodinâmica geral. A partir desta utiliza-se uma solução particular para descrever a matéria desconfinada, o Plasma de Glúons, e compara-se esta solução com os dados provenientes de QCD na rede para pressão, entropia e energia interna. Estuda-se também a solução geral para um sistema à temperatura e potencial químico finitos formado por férmions, anti-férmions e bósons. O limite assintótico destas soluções também é analisado. Uma solução particular, análoga à utilizada no caso apenas de bósons, é utilizada para descrever os resultados de QCD na rede, para um Plasma de Quarks e Glúons. Este formalismo permite descrever o Plasma de Quarks e Glúons em toda região de desconfinamento. Seja no caso bosônico, ou no caso de bósons e férmions, encontra-se uma solução mais simples que a de Gorenstein-Yang para descrever o QGP / Abstract: The thermodynamics quasi-particle problem was partially solved by Gorenstein and Yang. Nevertheless, its solution is a particular solution of the thermodynamic inconsistency problem. In this work the thermodynamics of the quasi-particle model is studied from a generalization of the Gorenstein-Yang solution. This work is split in two parts: For the case of finite temperature and vanishing chemical potential for non-massive bosons, and for finite temperature and Chemical potential of anti-fermions, fermions plus bosons. For the boson case is computed the thermodynamical general solution and from it, a particular solution it is used to describe the deconfined matter, Gluon Plasma. This solution is compared to QCD lattice data, thus the pressure, entropy and internal energy can be fitted. Also is developed the solution for a system composed by fermions, antifermions and gluons. An analogue solution to boson case it is used to describe the real case, the Quark Gluon Plasma. It is shown that solution is able to describe the lattice data. This general formalism allows study the QGP in all deconfined region. Whether in the bosonic case, or in bosonic plus fermionic case, it is found a simpler solution than the Gorenstein-Yang / Doutor

Motores do ciclo Diesel são extensivamente empregados em aplicações automotivas devido a sua significativa vantagem em relação ao consumo de combustível e a sua confiabilidade. Nos últimos anos, houve um aumento da consciência em relação ao meio ambiente nas nações industrializadas, que conferiu mais importância ao controle das emissões. Os poluentes mais críticos são os óxidos de nitrogênio e o material particulado, devido a dificuldade em reduzi-los simultaneamente sem comprometer o desempenho dos motores. O principal objetivo deste trabalho é utilizar os conceitos obtidos a partir dos mais modernos métodos experimentais para implementar um novo modelo fenomenológico da emissão de material particulado que seja flexível, não seja computacionalmente dispendioso, mas mantenha satisfatória fidelidade com os fenômenos estudados. O modelo é desenvolvido em uma estrutura modular, no ambiente Matlab-Simulink, para ser uma nova ferramenta para pesquisadores investigarem condições de operação que reduzem a emissão de material particulado. As informações necessárias para o modelo são: pressão na câmara de combustão, vazão em massa de combustível injetado, velocidade de injeção, temperatura média da câmara, taxa de liberação de calor e as características do injetor. Com estas informações o modelo é capaz de descrever as principais características do spray, como seu ângulo, o comprimento do spray líquido e o comprimento de "Lift-Off", bem como as temperaturas em algumas regiões do spray. O modelo também determina o histórico da massa de material particulado na câmara de combustão e a massa de material particulado que deixa a câmara. Os resultados da aplicação do modelo tanto a um motor monocilíndrico de pesquisa, como a um motor veicular completo, apesar de não reproduzirem de forma perfeita os valores medidos, mostraram claramente uma razoável conformidade e o grande potencial de expansão do novo modelo proposto.

Neste trabalho estudamos um modelo relativístico para mésons pseudoescalares (1S0) e vetoriais (3S1) descritos através de graus de liberdade efetivos de quarks e antiquarks constituintes. No modelo, a interação entre os quarks é dada por uma força confinante harmônica dominante em grandes distâncias e pela troca de um glúon importante em curtas distâncias. Esta componente da interação contém a interação hiperfina , que é singular na origem. Estas interações foram incluídas em um operador de massa quadrado efetivo que descreve a dinâmica relativística do par de quarks. Para permitir resultados finitos, a singularidade da interação hiperfina foi regularizada de forma a manter fixa a massa do píon, dentro de um procedimento de renormalização do modelo efetivo confinante. Desta forma foi possível obter os espectros de massa dos mésons 1S0 e 3 S1 para quarks leves e pesados em razoável acordo com os dados experimentais, com exceção do caso do botônio. Através da diferença dos quadrados das massas dos mésons leves 1 S0 e 3S1 apontamos deficiências na interação hiperfina em modelos a quarks constituintes que ignoram o efeito da quebra espontânea da simetria quiral. Este efeito foi incluído na parametrização da interação hiperfina e obtivemos um acordo excelente da separação de massa dos mésons leves 1 S0 e 3S1 com os resultados experimentais.

Estendemos a representação integral de Nakanishi para resolver o problema do estado ligado relativístico de duas partículas em duas dimensões espaciais no espaço de Minkowski, como um protótipo de um exciton (par eletrón-buraco) em uma folha de grafeno. Utilizamos neste estudo a equação de Bethe-Salpeter em 2+1 dimensões na aproximação de escada, para dois bósons interagentes através da troca de um bóson massivo (modelo de Yukawa). A amplitude de Bethe-Salpeter do estado ligado, solução da equação homogênea, foi escrita na representação integral de Nakanishi em 2+1 dimensões, e a equação para a função peso foi deduzida. O método utilizado para essa derivação faz uso da projeção na frente de luz da equação de Bethe-Salpeter, como recentemente feito para 3+1 dimensões. O essencial nesse método é reconhecer que a dinâmica efetiva da componente de valência da função de onda na frente de luz é capaz de descrever a complexidade da equação de Bethe-Salpeter quando essa é projetada na frente de luz. Também derivamos uma forma simplificada da equação integral para a função peso de Nakanishi baseados na conjectura de unicidade dessa função no regime não-pertubativo. Apresentamos, também, uma análise numérica da solução da eq. de Bethe-Salpeter para o estado ligado dos dois bósons em 2+1 dimensões na aproximação de escada.

A representação integral perturbativa de Nakanishi é usada pela primeira vez para resolver numericamente o problema relativístico do estado ligado de dois bósons em 2+1 dimensões no espaço de Minkowski. Utilizamos a representação integral perturbativa de Nakanishi para a amplitude de Bethe-Salpeter em três (2+1) dimensões, com o objetivo de obter o espetro e a estrutura de estados ligados, soluções da equação de Bethe-Salpeter homogênea, no espaço de Minkowski. A projeção na frente de luz da equação homogênea tri-dimensional de Bethe-Salpeter é usada na derivação da equação para a função peso de Nakanishi de estados ligados. Apresentamos o desenvolvimento formal em detalhes e aplicamos no estudo de um sistema ligado, composto por dois bósons escalares massivos interagindo através da troca de um campo escalar massivo. A forma explicita da equação integral homogênea é obtida na aproximação escada para a função peso de Nakanishi em 2+1 dimensões, e como uma simples aplicação do nosso formalismo, o modelo de Wick-Cutkosky é discutido. Realizamos um estudo quantitativo das soluções para os estados ligados da equação de Bethe-Salpeter em 2+1 dimensões, resolvendo numericamente a equação integral para a função peso de Nakanishi. Validamos o método quantitativamente comparando nossos resultados da equação de Bethe-Salpeter no Euclidiano.

O experimento SELEX-E781, no Fermilab, coletou 15 bilhões de interações hadrônicas durante os 18 meses de tomada de dados, (Fevereiro-96 a Setembro 97), usando um feixe secundário de 600 GeV/c, composto 50 % - e 50% - e feixe de prótons a 500 GeV/c em alvos de cobre e carbono, com o propósito de estudar a produção e decaimentos de partículas contendo o quark charme. Neste trabalho são apresentados resultados da produção inclusiva do bárion charmoso \'A IND.C\'+ e anti-bárion \'A IND.C\'- decaindo em \'A IND.C\' pK. Mais especificamente, medem-se os parâmetros resul- tantes dos ajustes das distribuições corrigidas do \'A IND.C\'+ e estado conjugado de carga, em função das variáveis cinemáticas, xF e o quadrado do momento transversal (\'p POT.2\'), por funções fenome- nológicas conhecidas na literatura. Uma amostra de 2500 ± 90 \'A IND.C\'\'s (e conjugado de carga) foi extraída após a aplicação de todos os critérios de seleção de eventos. São feitas discussões sobre relações entre os números quânticos de sabor do feixe e da partícula produzida. Grandes valores de assimetrias entre \'A IND.C\'+ e \'A IND.C\'- em função do momento longitudinal, são medi- dos para feixes de bárions enquanto que um pequeno valor e encontrado para o feixe de mé- sons. Os dados, quando possível, são também comparados a outras medidas realizadas em experimentos de hadroprodução anteriores. / The SELEX experiment at Fermilab took data during 18 months (February 96 - September 97) and collected approximately 15 billion hadronic interactions, using a 600 GeV/c secondary beam with equal amounts of - and - and 500 GeV/c próton beam on copper and carbon tar gets to study the production and decay of particles containing a charm quark. In this work results are presented on the inclusive production of the Ac+ and Ac- charm baryon where the Ac is reconstructed from its decay into pK. Specifically, we extract parameters of phenomenological models from fits to the acceptance corrected distributions of the Ac+ and charge conjugate, as a function of kinematic variables such as scaled longitudinal momentum (xF ) and transference moment squared (p2t ). A sample of 2500 ± 90 cs (and charge conjugate) was extracted in the course of the selection criteria. Correlations between the flavor quantum number of the beam and the produced particle are discussed. Large values of the asymmetry between Ac+ and Ac- as a function of xF, are obtained for baryon beam. In contrast, small asymmetry is found for the pion beam. The results are also compared to previous measurements by other experiments which used a - and - beam

O estudo das interações fortes a altas energias levou a um grande interesse no regime da QCD onde os pártons carregam uma pequena fração de momento dos hádrons colidentes. Neste regime, tais hádrons podem ser vistos como um meio altamente denso e colorido. Acredita-se hoje que, no domínio de altas energias e/ou altas densidades, a dinâmica da QCD torna-se qualitativamente diferente da dinâmica no regime de curtas distâncias e de altos momentos transferidos. Na linguagem de pártons, essa teoria vem sendo descrita em termos da ``saturação\'\' de pártons, resultando na formação de matéria de alta densidade, o Condensado de Vidro de Cor (Color Glass Condensate - CGC), onde os efeitos de recombinação de gluons se tornam muito importantes. Nesse trabalho consideram-se os efeitos da saturação de pártons no estudo de processos hadrônicos e de fotoprodução. Tais efeitos foram incluídos fazendo-se uso de duas diferentes abordagens: inicialmente eles foram introduzidos como correções não lineares de mais altas ordens na constante de acoplamento forte nas equações de evolução para as distribuições de pártons e, posteriormente, através dos chamados modelos de ``dipolo de cor\" com o uso da chamada ``abordagem do CGC\". No primeiro caso estudamos o comportamento energético das seções de choque totais próton-próton (antipróton) ($pp(\\bar p)$), fóton-próton ($\\gamma p$) e fóton-fóton ($\\gamma\\gamma$) e inelástica próton-Ar ($pAr$) e verificamos que a presença dos efeitos da saturação atenua o crescimento das seções de choque consideradas a altíssimas energias. No segundo caso desenvolvemos cinco outros estudos, sendo os quatro primeiros voltados para a produção de partículas nas regiões central e frontal de rapidez em colisões hadrônicas. Considerando em um primeiro momento a região frontal de rapidez, estudamos as distribuições de rapidez e em $x$-Feynman referentes à produção líquida de bárions em colisões $pp$, $pA$ e núcleo-núcleo ($AA$), onde observamos uma violação do scaling de Feynman no espectro em $x_F$ de partículas dominantes e, posteriormente, a produção de mesons $D$ em colisões $pp$, onde verificamos que a existência do chamado ``charme intrínseco\" na função de onda do projétil altera as distribuições em $x_F$ de tais mesons em uma região importante para a física de raios cósmicos. Em seguida, apresentamos um estudo sobre o comportamento do momento transversal médio de partículas carregadas produzidas em colisões $pp$ e $pA$ com a rapidez e com a energia da colisão, $\\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle$ e mostramos que a razão $R = \\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle / \\langle p_{T}(0,\\sqrt{s})angle$ decresce com a rapidez para uma energia fixa, tendo um comportamento semelhante aquele obtido via modelos hidrodinâmicos. Com o uso do chamado formalismo da ``fatorização $k_{T}$\", no quarto estudo consideramos a produção de partículas em colisões $pp$, $pA$ e $AA$ na região central de rapidez e mostramos que as correções na constante de acoplamento forte, incluídas recentemente na seção de choque invariante para a produção de gluons desse formalismo, conduzem a uma dependência energética mais fraca dos observáveis analisados. Finalmente, no quinto estudo apresentamos um simples modelo capaz de gerar as chamadas ``assimetrias azimutais\" no estado inicial de colisões $pA$ e verificamos que tal modelo descreve qualitativamente bem a dependência com o momento transversal do primeiro harmônico azimutal par e dos dois primeiros harmônicos azimutais ímpares. / The study of the strong interactions at high energies has led to a great interest in the QCD regime where partons carry a small fraction of the colliding hadrons momenta. In this regime these hadrons can be seen as a highly dense and colorful medium. It is believed today that in the domain of high energies and/or high densities the QCD dynamics becomes qualitatively different of the dynamics of the regime of small distances and large momentum transferred. In the parton language this theory is being described in term of the parton ``saturation\", resulting in the formation of high density matter, the Color Glass Condensate (CGC), where the effects of gluon recombination become very important. In this work the effects of parton saturation are considered to study hadronic and photonic processes. Such effects were included using two different approaches: initially they were introduced as non linear higher order corrections in the strong coupling constant in the evolution equations for the parton distributions and later through the so called ``dipole models\'\' with the use of the ``CGC approach\". In the first case we studied the behavior of the proton-proton (antiproton) ($pp(\\bar{p}$)), photon-proton ($\\gamma p$) and photon-photon ($\\gamma\\gamma$) total cross sections and the proton-Air ($pAir$) inelastic cross section and verified that the presence of saturation effects tame the growth of the mentioned cross sections at very high energies. In the second case we have developed five other studies, with the first four focused on the particle production in the central and forward rapidity region in hadronic collisions. Considering at first the forward rapidity region we studied the rapidity and $x$-Feynman distributions of the net baryon production in $pp$, $pA$ and nucleus-nucleus ($AA$) collisions, where a violation of the Feynman scaling in the $x_{F}$ spectra of leading particles has been observed and later the $D$ meson production in $pp$ collisions where we verified that the existence of the so called ``intrinsic charm\" in the projectile wave function changes the $x_{F}$ distribution of such mesons in an important region for cosmic ray physics. Next we present a study regarding the behavior of the average transverse momentum of charged particles produced in $pp$ and $pPb$ collisions with the rapidity and with the energy, $\\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle$, and showed that the ratio $R = \\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle / \\langle p_{T}(0,\\sqrt{s})angle$ decreases with the rapidity for a fixed energy, having a similar behavior to that obtained from hydrodynamic models. With the use of the so called ``$k_{T}$-factorization\", in the forth study we have considered the particle production in the central rapidty region in $pp$, $pA$ and $AA$ collisions and showed that the strong coupling constant correction that were recently introduced in the invariant cross section for gluon production of this formalism, lead to a weaker energy dependence of the analyzed observables. Finally, in the fifth study we presented a simple model capable of generate the so called ``azimuthal asymmetries\" in the initial-state of $pA$ collisions and verified that this model describes qualitatively well the transverse momentum dependence of the first even azimuthal harmonic and the first two odd azimuthal harmonics.

O avanço tecnológico tem proporcionado à indústria em geral desenvolver e fabricar produtos mais sofisticados em todos os campos da ciência. Não distante dessa realidade, a indústria da mobilidade também vem incorporando, através de projetos arrojados, as novas tecnologias em seus produtos, respondendo, assim, às necessidades e expectativas de seus clientes, que exigem produtos com maior produtividade e disponibilidade para trabalho. Essas tecnologias estão relacionadas com os sistemas de transmissão de força por fluidos, através da introdução de válvulas eletro-hidráulicas e também pela redução da tolerância entre partes deslizantes e rotativas desses sistemas. A partir da introdução dessa nova tecnologia, a ênfase desse trabalho foi mostrar a importância do controle de contaminação nas fases do processo de concepção, fabricação e montagem do produto, incluindo a quebra de paradigmas relacionada ao fator humano e, em especial, o controle de contaminação do fluido de transmissão de força utilizando a tecnologia de contagem de partículas. Assim, foi evidenciado que através da determinação de limites aceitáveis de contaminação para cada tipo de sistema de transmissão de força, em função do tipo de tecnologia agregada, é possível reduzir drasticamente as falhas nos sistemas de transmissão de força por fluido durante a operação do produto no campo, mesmo sendo essa contaminação considerada um inimigo invisível. / The technological advance has proportionated to the industry in general to develop and to manufacture more sophisticated products in all the fields of science. Not distant of this reality, the industry of mobility also comes incorporating through bold projects the new technologies in its products, thus answering to the needs and expectations of its customers, who ask for products with high productivity and availability to work. These technologies are related with the power transmission systems by fluids through the introduction of electrohydraulic valves, and also by the reduction of tolerance between smooth and rotary parts of the system. From the introduction of this new technology, the emphases of this dissertation was show the importance of the contamination control in the process phases of conception, manufacturing and assembly of the product, including brake the paradigm related with human factors, and specially the fluid contamination control of the power transmission using the particle counting technology. To show that through the determination of acceptable limits of contamination for each type of power transmission system, as a function of the type of added technology, it is possible to drastically reduce the failures in the power transmission systems by fluids during the operation of the product in the field, even being this contamination considered an invisible enemy.

É efetuado o estudo de alguns modelos em TQC em 2 e 3 dimensões espaço-temporais. Em 2D são analisados os modelos de Thirring, Thirring SU (2) e Schiwinger, dando enfoque especial à dedução das equações de movimento através de suas soluções bosonizadas. É mostrado que a existência de um termo de massa explícito nas equações de movimento renormalizadas, em geral depende do valor da constante de acoplamento. Em 3 D, é utilizado o procedimento de Integração Funcional para obter equivalências entre modelos da TQC. Para a Lagrangiana de dois campos vetoriais - um Auto-dual e um de Maxwell-Simons - acoplados com férmions, é mostrado que o cálculo do determinante fermiônico, em regime de acoplamento fraco, leva a uma teoria não local de campos bosônicos. Por fim, é feita uma comparação entre os resultados obtidos em 2 e 3 dimensões / The study of some TQC models in 2 and 3 space-time dimensions is done. In 2D the models of Thirring, Thirring SU (2) and Schiwinger are analyzed, giving special focus to the deduction of the equations of movement through their bosonized solutions. It is shown that the existence of an explicit mass term in the renormalized equations of motion generally depends on the value of the coupling constant. In 3 D, the Functional Integration procedure is used to obtain equivalences between TQC models. For the Lagrangian of two vector fields - an Auto-dual and one of Maxwell-Simons - coupled with fermions, it is shown that the calculation of the fermionic determinant in a weak coupling regime leads to a non-local theory of bosonic fields. Finally, a comparison between the results obtained in 2 and 3 dimensions

Descrevemos as propriedades dos chamados operadores desordem ou de criacao de excitacoes topologicas no contexto da teoria quantica de campos no continuo. No caso de excitacoes do tipo vortice, no modelo de higgs abeliano em 2+1d, obtemos explicitamente as funcoes de correlacao assim como o espectro de massa, em t=0 e tDIFERENTE0, dessa excitacao topologica. A generalizacao para campos nao-locais de monopolos em 3+1d e para solitons em dimensao arbitraria e discutida assim como aplicacoes do formalismo de operadores ordem-desordem em teorias de bosonizacao e chern-simons. / The properties of the disorder or topological excitations creation operators in the context of continuum quantum field theory are described. In the Abelian Higgs Model in 2+ 1D, explicit expressions to the vortex correlation function and to the vortex mass spectrum at T=0 and T0 are obtained. Generalizations to nonlocal monopoles fields in 3+1D, solitons in arbitrary dimensions and applications of the order-disorder formalism to bosonization and Chern-Simons Theories are discussed.