Nesta dissertação nós propomos uma nova cosmologia relativística acelerada cujo conteúdo material é composto apenas por bárions e matéria escura fria. A não existência de uma componente de energia escura implica que nosso cenário é baseado numa redução do chamado setor escuro do universo. Neste modelo, o presente estágio acelerado é determinado pela pressão negativa descrevendo a produção de partículas de matéria escura fria induzida pelo campo gravitacional variável do universo. Para um universo espacialmente plano ($\\Omega _ + \\Omega _b = 1$), como previsto pela inflação, este tipo de cenário possui somente um parâmetro livre e a equação diferencial governando a evolução do fator de escala é exatamente a mesma do modelo $\\Lambda$CDM. Neste caso, encontramos que o parâmetro efetivo de densidade de matéria é $\\Omega_= 1 - \\alpha$, onde $\\alpha$ é um par\\^metro constante ligado à taxa de criação de matéria escura fria. Aplicando um teste estatístico $\\chi^2$ para os dados de Supernovas do tipo Ia (Union Sample 2008), limitamos os par\\^metros livres do modelo nos casos espacialmente plano e com curvatura. Em particular, encontramos que para o caso plano $\\alpha \\sim 0.71$, de forma que $\\Omega_ \\sim 0.29$, como tem sido inferido independentemente por lentes gravitacionais fracas, estrutura de grande escala, radiação cósmica de fundo e outras observações complementares. / In this dissertation we propose a new accelerating relativistic cosmology whose matter content is composed only by baryons and cold dark matter. The nonexistence of a dark energy component implies that our scenario is based on a reduction of the so-called dark sector of the Universe. The present accelerating stage in this model is powered by the negative pressure des\\-cribing the cold dark matter particle production induced by the variable gravitational field of the Universe. For a spatially flat universe ($\\Omega _ + \\Omega _b = 1$), as predicted by inflation, this kind of scenario has only one free parameter and the differential equation governing the evolution of the scale factor is exactly the same of the $\\Lambda$CDM model. In this case, we find that the effectively observed matter density parameter is $\\Omega_ = 1 - \\alpha$, where $\\alpha$ is a constant parameter related to the cold dark matter creation rate. By applying a $\\chi^2$ statistical test for Supernovae type Ia data (Union Sample 2008), we constrain the free parameters of the model for spatially flat and curved cases. In particular, to the flat case we find $\\alpha \\sim 0.71$, so that $\\Omega_ \\sim 0.29$, as independently inferred from weak gravitational lensing, large scale structure, cosmic background radiation, and other complementary observations.

Doenças invasivas causadas por S. pneumoniae provocam cerca de 1,5 milhões de mortes anuais de crianças no mundo. Testes imunocromatográficos rápidos (dipsticks) são alternativa a métodos diagnósticos tradicionais, devido à fácil execução e baixo custo. Neste estudo foram desenvolvidos dipsticks para diagnóstico de S. pneumoniae utilizando: anticorpos de captura - monoclonais anti-pneumolisina recombinante (Ply) - AcMs D9-43 e E10-24, reativos contra 21 sorotipos prevalentes de S. pneumoniae; anticorpos de detecção (conjugados com diferentes partículas coloidais coloridas - corante têxtil, microesferas e nanopartículas de ouro) - Igs anti-Ply e anti-vacina pneumocócica celular (em desenvolvimento no Instituto Butantan) (anti-WCPV). Dipsticks com anti-Ply ou anti-WCPV conjugados com ouro ou microesferas coloidais detectaram a bactéria em todos os sorotipos prevalentes avaliados, entre 104 e 105 UFC/ml e pneumolisina nativa, em sobrenadantes de cultivo de S. pneumoniae, até uma concentração estimada 19,3 ng/ml e 9.7 ng/ml, respectivamente. Os resultados foram visualizados em aproximadamente 10 min. / Invasive diseases caused by S. pneumoniae are responsible for about 1.5 million child deaths per year worldwide. Rapid Immunochromatographic tests (dipsticks) are alternative to traditional diagnostic methods due to easy execution and low cost. In this study, dipsticks have been developed for diagnosis of S. pneumoniae using: capture antibodies - monoclonal anti- recombinant pneumolysin (Ply), MAbs D9 -43 and E10 - 24, reactive against 21 prevalent serotypes of S. pneumoniae; detection antibodies (conjugated with different colored colloidal particles - textile dye; microspheres and gold nanoparticles) - anti-Ply and anti whole cell pneumococcal vaccine (in developing in the Butantan Institute) (anti- WCPV). Dipsticks with anti-Ply or anti-WCPV conjugated with colloidal gold or microspheres detected the bacterium in all the evaluated prevalent serotypes, between 104 e 105 CFU/ml, and native pneumolysin in culture supernatants of S. pneumoniae to an estimated concentration 19.3 ng/ml and 9.7 ng/ml, respectively. The results could be visualized in around 10 min.

A aterosclerose é um processo sistêmico crônico, caracterizado pela presença de lesões, espessamento da parede arterial com acúmulo de lipídeos, e resposta inflamatória e fibroproliferativa. Muitos processos associados à oxidação da LDL, ao aumento de expressão de fatores prótrombóticos, moléculas de adesão próinflamatórias, citocinas e fatores quimiotáticos estão envolvidos na fisiopatologia da doença aterosclerótica. Trabalhos anteriores mostraram a presença de Mycoplasma pneumoniae (Mic) em placas lipídicas vulneráveis, associada à liberação de micropartículas (MPs) capazes de interagir com o ambiente e influenciar o processo aterogênico. Assim, a H&S Ciência e Biotecnologia, desenvolveu o complexo PTCTS que tem em sua composição nanopartículas naturais provenientes de plantas medicinais (PTC) associadas à enzima transialidase (TS) para combater as MPs e o Mic, além de ter efeito antilipemiante e antiaterosclerótico. O presente estudo teve como objetivo verificar os efeitos dos diferentes componentes do PTCTS administrados por via oral em relação à eficácia, toxicidade e mecanismo de ação na terapia antiaterosclerótica em coelhos hipercolesterolêmicos. Foram estudados coelhos da raça Nova Zelândia separados randomicamente em 6 grupos de tratamento: Controle Negativo (CNeg n=6), Controle Positivo (CPos n=6), Partículas orgânicas (PTC n=6), Transialidase (TS n=5), Partículas orgânicas associadas à transialidase (PTCTS n=6), e PTCTS com adição de PDTC (n=6). Os animais foram alimentados com dieta enriquecida com colesterol por doze semanas, exceto o CNeg, e receberam seus respectivos tratamentos durante as últimas seis semanas, concomitantemente à dieta hipercolesterolêmica. Tiveram sangue coletado durante as fases basal, pré e pós tratamento, para avaliação bioquímica do perfil lipídico, transaminases hepáticas e quantificação de MPs associadas a antígenos de Mic e LDLox no soro. Ao fim do experimento, foram sacrificados, e tiveram a aorta colhida em conjunto com o monobloco de órgãos para análises morfométrica, histológica, e imunohistoquímica, de forma a verificarmos os efeitos do PTCTS e seus compostos. O composto PTCTS via oral se mostrou eficaz quanto a eliminação de MPs associadas tanto a antígenos de Mic como de LDLox, e apesar de não ter tido os efeitos antiateroscleróticos e antilipemiantes esperados, reduziu não significativamente a área de placa na porção abdominal da aorta, induziu a aorta ao remodelamento positivo, permitindo um fluxo livre mesmo com uma grande área de placa, e evitando assim a obstrução do vaso. Seus componentes, quando administrados isoladamente tiveram efeitos parciais, as PTC sobre o remodelamento do vaso e redução de placa na aorta abdominal, e a TS sobre a redução do colesterol total, comprovando que a associação de ambos possui atividade mais completa e balanceada. A adição do PDTC ao complexo levou ao efeito oposto, ao inibir a atividade de eliminação de MPs apresentada pelo PTCTS, bem como ao induzir remodelamento negativo dos vasos. Nenhum dos componentes apresentou toxicidade nos órgãos estudados. Os dados encontrados neste trabalho experimental reforçam a teoria infecciosa na patogenia da aterosclerose, bem como a de que MPs originadas de tais microorganismos possam estar induzindo a produção de radicais livres e influenciando a oxidação de lípides, de forma que a remoção de tais patógenos do sangue circulante pode ser um novo caminho terapêutico no tratamento da aterosclerose / Atherosclerosis is a chronic systemic process, characterized by lesions, thickening of the arterial wall with accumulation of lipids, inflammatory and fibroproliferative response. Many processes associated with the oxidation of LDL, increase expression of prothrombotic factors, adhesion molecules, proinflammatory cytokines and chemotactic factors are involved in the pathophysiology of atherosclerosis. Previous works have shown the presence of Mycoplasma pneumoniae (Mic) in vulnerable lipid plaques, associated with the release of microparticles (MPs) able to interact with the environment and influence the atherogenic process. Thus, H&S Science and Biotechnology developed the PTCTS complex, which has in its composition natural nanoparticles from medicinal plants (PTC) associated with transialidase enzyme (TS), to combat MPs and Mic, that together have antilipemiante and antiaterosclerotic effects. This study aimed to determine the effects of different components of PTCTS administered orally regarding the efficacy, toxicity and mechanism of action in antiatherosclerotic therapy in hypercholesterolemic rabbits. It was studied White New Zealand rabbits separated randomly into six treatment groups: Negative Control (CNeg n=6), Positive Control (CPos n=6), organic particles (PTC n=6), transialidase (TS n=5) organic particles attached to transialidase (PTCTS n=6) and PTCTS with addition of PDTC (n=6). The animals were fed with a diet enriched with cholesterol for twelve weeks, except the CNeg, and received their treatments during the last six weeks, concurrently with hypercholesterolemic diet. Blood samples were taken during the baseline, pre and post treatment phases for biochemical evaluation of the lipid profile, liver transaminases and quantification of MPs associated with Mic antigens and oxLDL in the serum. At the end of the experiment they were sacrificed and the aorta was harvested together with the monoblock of organs for morphometric analysis, histology and immunohistochemistry, so we could check the effects of PTCTS and their compounds. The compound PTCTS orally is effective at removing MPs associated with both Mic and oxLDL antigens, and despite not having had the expected antiatherosclerotic and antilipemiantes effects, reduced not significantly plaque area in the abdominal portion of aorta, and induced its ascendant portion to positive remodeling, allowing a free flow even with large plate area, avoiding obstruction of the vessel. Its components when administered alone had partial effects, PTC on the remodeling of the vessel and plaque reduction in the abdominal aorta, and TS on the reduction of total cholesterol, proving that the combination of both has more complete and balanced activity. The addition of PDTC to the complex led to the opposite effect to inhibit MPs scavenging activity displayed by PTCTS as well as to induce negative remodeling of vessels. None of the components presented toxicity in the organs studied. The data found in experimental work reinforce the infectious theory on the pathogenesis of atherosclerosis as well as that originating MPs such microorganisms may be inducing the production of free radicals and oxidation of lipids, so that the removal of such pathogens from circulating blood may be a new therapeutic approach in the treatment of atherosclerosis

As imagens de ressonância magnética ponderadas por difusão retratam a difusividade de moléculas de água presentes em tecidos biológicos. Em estruturas biológicas altamente organizadas e compactas como fibras nervosas e musculares, a difusividade é maior na direção paralela às fibras do que perpendicularmente às mesmas. Essa propriedade permite a reconstrução digital das trajetórias das fibras, técnica denominada tractografia, representando uma das poucas formas não invasivas de investigação da conectividade anatômica e organização estrutural do cérebro e do coração. A metodologia de tractografia mais difundida faz uso da integração numérica da direção principal de difusividade para reconstruir essas trajetórias. Porém, esta técnica apresenta problemas como o erro intrínseco a métodos de integração numérica e o erro associado a regiões de incerteza nos dados de difusividade. Uma metodologia considerada mais robusta consiste da modelagem da tractografia como a simulação de um sistema de partículas. No entanto, tal metodologia possui diversos parâmetros que precisam ser otimizados para cada caso e apresenta alta complexidade computacional. Esta dissertação apresenta uma metodologia de tractografia global baseada em sistema de partículas, mas com custo computacional reduzido pois evita passos desnecessários da otimização para reconstrução das trajetórias. Avaliamos sua acurácia em conjuntos de dados com graus de complexidade crescentes utilizando imagens sintéticas de difusão construídas digitalmente e em imagens reais de difusão do miocárdio humano. Nesses testes foram observadas reduções no consumo de tempo e maior acurácia para metodologia global apresentada com relação às descritas na literatura. Essa metodologia possui o potencial de evidenciar a organização e arquitetura de diversos tecidos do corpo humano com maior fidelidade e menor tempo de reconstrução. / The diffusion magnetic resonance imaging portray the diffusivity of water molecules present on biological tissues. High organized and compact biological structures like neuronal fibres and muscles present higher diffusivity parallel to the fibres than perpendicular to those. This property allows the digital reconstruction of fibres trajectories, technique named tractography, being one of the few non invasive ways of investigation of the anatomical connectivity and structural organization of the brain and heart. The most common tractography methodology uses numerical integration following the main diffusion direction in order to reconstruct trajectories. Yet, this technique is prone to intrinsic error to numeric integration and the error associated to uncertainty regions on diffusion data. A methodology considered more robust to such problems consists on modelling tractography as a particle system simulation. However, such methodology has several parameters that require fine tuning for each case and has a high computational complexity. This dissertation presents a global tractography methodology based on particle system but at lower computational cost because of the avoidance of unnecessary optimization steps on trajectory reconstruction. We evaluate its accuracy on synthetic diffusion datasets of increasing complexity and on real human cardiac diffusion images. Theses tests evidence reduced time consumption and increased accuracy for the presented methodology compared to the ones described in the literature. This methodology has the potential to reveal the organization and architecture of several tissues from the human body with higher fidelity and lower reconstruction time.

Orientador: Sandra dos Santos Padula / Banca:Eduardo de Moraes Gregores / Banca: Fernando Silveira Navarra / Banca: Lauro Tomio / Banca: Marcelo Gameiro Munhoz / Resumo: Apresentamos resultados de um estudo sistemático do papel das equações de estado no modelo hidrodinâmico. Simulamos colisões Au+Au para duas energias do Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), 130 e 200 GeV por nucleon, para compararmos os nossos resultados aos dados experimentais desse acelerador. Utilizando as mesmas condições iniciais e mecanismo de desacoplamento, analisamos os efeitos de diferentes equações de estado sobre alguns observáveis físicos através dos resultados de suas respectivas evoluções hidrodinâmicas. Os observáveis de interesse nesse trabalho são o espectro de partículas, o fluxo elíptico, usado para estudar o impacto das equações de estado nas anisotropias do estado final, e os parâmetros de raio estimados através do efeito Hambury-Brown-Twiss (HBT). São estudadas três diferentes equações de estado, cada uma enfocando diferentes características do sistema formado, tais como a natureza da transição de fase, densidades de estranheza e bariônica. Essas diferentes equações de estado implicam em diferentes respostas hidrodinâmicas sobre os observáveis. Embora as três equações de estado utilizadas no cálculo descrevam razoavelmente bem os dados experimentais, as diferenças observadas são pequenas, demonstrando pouca sensibilidade dos resultados finais a cada escolha particular de equação de estado / Abstract: We present results of a systematic study of the role of the equation of state in the hydrodynamic model. We simulate Au+Au collisions for two energies of the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), 130 and 200 GeV per nucleon, in order to compare our results to the collider data. By using the same initial conditions and freeze-out scenario, we analysed the effects of different equations of state on some physical observables trough the results of their respective hydrodynamical evolution. The observables of interest investigate here are particle spectra, elliptic flow, used to study the impact of the equations of state on final state anisotropies, and radii parameters estimated by the Hambury-Brown-Twiss effect (HBT). Three different types of equation of state are studied, each focusing on different features of the system, such as the nature of the phase transition, strangeness and baryon densities. These different equations of state imply different hydrodynamic responses on the observables. Although the three equations of state used in the calculations describe the data reasonably well, some small differences are observed, showing weak sensitivity of the results on the particular choice of equation of state / Doutor

Orientador: Weiliang Qian / Coorientador: Kai Lin / Banca: Marcelo Batista Hott / Banca: Otávio Socolowski Junior / Resumo: Nesta dissertação, investigamos o algoritmo numérico conhecido como hidrodinâmicos de Partículas Suavizadas (SPH). O algoritmo de interpolação SPH é amplamente utilizado para equações diferenciais e para aplicações como problemas em colisões de íons pesados, por exemplo, modelo Landau unidimensional e expansão transveral de escala longitudinal. Propriedades importantes, precisão, eficiência e estabilidades, são discutidas. Como SPH é um método sem malha, os méritos e desvantagens comparados com os métodos baseados em grade anteriores são resumidos. Para colisão de alta energia, o sistema composto pode ser modelado pela hidrodinâmica. Em particular, a equação de Euler e sua versão relativística são abordadas. Além do método SPH convencional, o método de partículas finitas (FPM), que faz uso da expansão da série Taylor de funções suaves desconhecidas, também é investigado. Para o modelo Landau unidimensional, ambos os algoritmos são aplicados e os resultados são comparados. Devido à melhor precisão do FPM, a equação de movimento hidrodinâmica correspondente é derivada. Mostramos que a equação de movimento derivada garante uma melhor consistência das partículas. Também foram feitos esforços no desenvolvimento de programas para estudar a solução numérica do modelo hidrodinâmico de Landau. Escrevemos alguns programs curtos em c++ para calcular numericamente a evolução temporal do modelo de Landau. Os resultados são então comparados aos da abordagem analítica. Além disso, o código ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this dissertation, we investigate the numerical algorithm known as the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). The SPH interpolation algorithm are widely used for partial differential equations and for applications such as problems in heavy ion collisions for instance one dimensional Landau model and transverse expansion under a longitudinal scaling expansion. Important properties accuracy, efficiency, stability are discussed. As SPH IS a mesh free method, the merits and drawbacks comparing with previous grid based methods are summarized. For high energy collision, the compound system can be modeled by hydrodynamics. In particular, the Euler equation and its relativistic version are addressed. Besides the conventional SPH method, the finite particle method (FPM) which makes use of the Taylor series expansion of unknown smooth functions is also investigated. For the one dimensional Landu model, both algorithms are applied and results are compared. Owing to the better accuracy of the FPM, the corresponding hydrodynamic equation of motion is derived. We show that the derived equation of motion guarantees better particle consistency. Efforts have also been made in developing programs to study the numerical solution of Landau's hydrodynamical model. We write some short programs in c++ to numerically calculate the temporal evolution of Landau's model. The results are then compared to those of the analytic approach. Moreover the code based on the standard SPH algorithm is modified to investigate FPM scheme / Mestre

Plantea tres objetivos en primer lugar es comprobar la viabilidad de uso de un tomógrafo de pocas vistas, para usos médicos e industriales, segundo es comprobar la eficiencia del algoritmo r-Art para la reconstrucción de imágenes en tomógrafos y por último es la estimación de dosis absorbida en dosis absorbida con datos obtenidos por el código Monte Carlo N-Particle 5. Se denominó un tomógrafo de pocas vistas al tomógrafo que irradia el objeto en estudio con pocos ángulos, lo que permite reducir el tiempo de exposición del objetivo a la radiación, por lo cual la cantidad de dosis también se reduce, causando menor daño a nivel celular. En este trabajo se presenta dos grupos de imágenes reconstruidas la primera con una pentium IV y el segundo grupo con un núcleo Core i5. Las imágenes del segundo grupo son superiores en calidad y resolución al del primer grupo, se espera que con una computadora portátil Core i7, las imágenes se comparen a la misma calidad de los de tomografía convencional. Llos ejemplos presentados se dan para aplicaciones en física médica y en forestal. Las dosis absorbidas son estimadas para tomógrafos de pocas vistas y es aproximadamente la décima parte de un tomógrafo convencional. / Tesis

Orientador: Sergio Augusto Mello da Silva / Resumo: Estudos sobre florestas plantadas para aproveitamento de madeiras em vários setores industriais tem se intensificado no mundo. A utilização dessas madeiras no Brasil, além de garantir a sustentabilidade de espécies nativas, possibilita a produção de derivados de madeiras e o amplo emprego na construção civil. A Seringueira (Hevea brasilienses) e Teca (Tectona grandis) representam duas espécies de reflorestamento cultivadas no Brasil e que serão utilizadas neste trabalho para produção de painéis de partículas homogêneas. A Seringueira é utilizada para produção de borracha natural, entretanto, precisam ser substituídas ao final do ciclo de produção (25 a 30 anos) e, as árvores improdutivas são utilizadas para geração de energia. Com relação à Teca, espécie de origem asiática, sua madeira apresenta excelentes características de resistência e durabilidade e vem sendo empregada na construção civil de modo geral e para a produção de móveis. Vale ressaltar, que tanto a Seringueira quanto a Teca, adaptadas às condições edafológicas das regiões em que são reflorestadas, apresentam rápido crescimento e poderiam ser utilizadas para produção de painéis de partículas. Entretanto, para este trabalho, será considerada a utilização dessas espécies com mais de 20 anos, buscando-se avaliar a possibilidade de aproveitamento dessas para a produção de painéis de partículas aglutinadas com adesivo poliuretano derivado de mamona (PU-Mamona). Os painéis produzidos foram avaliados de acordo com NBR 1... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Studies on planted forests to use wood in various industrial sectors has intensified in the world. The use of these woods in Brazil, in addition to ensuring the sustainability of native species, enables the production of wood derivatives and wide employment in civil construction. The rubber tree (Hevea brasilienses) and Teca (Tectona grandis) represent two species of reforestation cultivated in Brazil and which are used in this work for the production of particleboards. The rubber tree is used for the production of natural rubber, however, it needs to be replaced at the end of the production cycle (25 to 30 years) and, the unproductive trees are used for power generation. Regarding Teca, a species of Asian origin, its wood has excellent resources of resistance and durability and has been used in civil construction in general and for furniture production. It is worth mentioning that both Seringueira and Teca, adapted to the edaphological conditions of the regions where they are reforested, show quick growth and are used for the production of particleboards. However, for this work, the use of these species with more than 20 years will be considered, looking for the possibility of using them for the production of agglutination panels with castor oil-based polyurethane adhesive (PU-Castor). The panels produced were evaluated according to NBR 14810 - 1 and 2: 2013 and international documents to verify their physical and mechanical properties, as well as, using scanning electron mi... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

On étudie le transport et la dispersion hydrodynamique d’un traceur passif et/ou d’une suspension de particules dans deux fractures modèles avec deux parois lisses ou avec une distribution aléatoire d’obstacles dans l’ouverture. On utilise un écoulement oscillant d’un fluide newtonien afin d’observer les effets sur la dispersion de la réversibilité du déplacement. On caractérise de manière quantitative l’influence des paramètres caractéristiques de l’écoulement: période T et amplitude A des oscillations et temps caractéristique τ_m de diffusion moléculaire sur l’épaisseur.Dans le cas de parois lisses, on montre que les régimes de dispersion sont déterminés par le rapport τ_m/T . Pour τ_m/T≤2, le régime de dispersion de Taylor est dominant et irréversible à l’échelle globale. Pour τ_m/T≥20, on a un régime partiellement réversible pour lequel le mélange reste diffusif à l’échelle globale mais où, localement, la distribution des particules de traceur dans l’épaisseur suit les oscillations de la vitesse locale v_x (z,t) . Dans ce cas, il existe une composante purement convective et réversible de la dispersion.Dans le cas d’une cellule rugueuse, le désordre induit par les obstacles fait apparaitre une composante de dispersion géométrique quand τ_m/T≤0,6, pour laquelle la dispersivité normalisée par l’amplitude l_d/A ne dépend pas de la période T. On observe le régime de dispersion de Taylor dans une gamme 〖0,8≤τ〗_m/T≤1 dépendant de l’amplitude de l’oscillation. Lorsque τ_m/T≥20, on observe le régime de dispersion partiellement réversible déjà observé précédemment dans la cellule lisse. En comparant ces mesures avec celles obtenues par des techniques complémentaires (écho et transmission), on a pu séparer la composante irréversible de la dispersion de la composante réversible associée à des chenaux macroscopiques d’écoulement préférentiel dus à la géométrie de la fracture. L’influence sur la dispersion de particules de 40 µm de diamètre en suspension dans l’écoulement oscillant a été ensuite étudiée dans la cellule lisse. La mesure globale de dispersion a mis en évidence les mêmes régimes d’écoulement qu’en l’absence de particules avec des domaines d’existence déterminés, comme dans ce cas, par la valeur du rapport τ_m/T.Pour mieux comprendre l’origine microscopique des résultats, nous avons suivi les trajectoires individuelles des particules dans un écoulement oscillant. Leur mouvement et la distribution de leurs vitesses ont été mesurés dans plusieurs couches à différentes distances dans l’épaisseur. On observe que les particules suivent les lignes de courant et que le profil de leurs vitesses dans l’épaisseur a la forme parabolique d’un profil de Poiseuille. Par ailleurs, nous avons comparé les distributions des particules après un certain nombre d’oscillations à celles au temps initial et observé, pour de longues périodes T, une migration des particules vers les parois de la cellule. Enfin, certaines particules présentant une réversibilité cinématique de leur mouvement, avec des allers retours suivant la même trajectoire, même en présence d’interactions entre elles.Enfin, en augmentant la concentration des particules, on observe une structuration de la suspension en bandes perpendiculaires à l’écoulement. On a étudié la longueur d’onde λ de cette instabilité en fonction de paramètres géométriques (épaisseur H et largeur de la cellule, diamètre des particules), physiques (viscosité et densité du fluide, densité des particules) et de l’écoulement (variation sinusoïdale ou carrée du débit, amplitude A et période T). La longueur d’onde normalisée λ/H augmente linéairement avec l’amplitude normalisée A/H mais est constante avec T et H et avec le diamètre des particules. Au niveau local, l’instabilité correspond à des variations périodiques de concentration suivant la largeur de la cellule et présentes dans toute l’épaisseur. / We study the transport and the hydrodynamical dispersion of a passive tracer and/or a suspension of non-Brownian particles in two model fractures with smooth walls or a random distribution of obstacles in the aperture. We use an oscillating flow of a Newtonian fluid in order to study the effects of the reversibility of the displacement on dispersion. We characterize quantitatively the effects of the characteristic parameters of the flow: period T and amplitude A of the oscillations, and characteristic time τ_m of molecular diffusion across the thickness of the cell.In the case of smooth walls, we show that the dispersion regimes are determined by the value of the ratio τ_m/T. For τ_m/T≤2, the Taylor dispersion mechanism is dominant and irreversible at the global scale. For τ_m/T≥20, one has a partly reversible regime in which mixing remains diffusive at the global scale but, locally, the distribution of the particles in the thickness of the cell follows the oscillations v_x (z,t) of the local velocity. In this case, there exists a purely convective and reversible dispersion component.In the case of a cell with rough walls, flow disorder due to the obstacles results in a geometrical dispersion component when τ_m/T≤0,6, for which the dispersivity normalized by the amplitude l_d/A does not depend on the period T. The Taylor dispersion regime is observed in a range 0,8≤τ_m/T≤1 depending on the amplitude of the oscillation. When τ_m/T≥20, one obtains the partly reversible dispersion regime already observed previously for the smooth cell. Comparing these results to those obtained by complementary techniques (echo and transmission) allows us to separate the irreversible component of dispersion from the reversible one associated to macroscopic preferential flow channels due to the fracture geometry.The influence on dispersion of a suspension of 40 µm diameter non Brownian particles in the oscillating flow has then be studied in the cell with smooth walls. The global tracer dispersion measurements have shown the same dispersion regimes than without particles with domains of existence determined, like in this latter case, by the value of the ratio τ_m/T.In order to understand better the origin of these results at the microscopic scale, we tracked the individual trajectories of the particles in an oscillating flow. Their motion and the distribution of their velocities have been measured in several layers at different distances from the walls in the cell thickness. The particles are observed to follow the flow liens; the profile of their velocities in the thickness displays the parabolic shape of a Posieuille profile. Moreover, we compared the distribution of the particles after a certain number of oscillations to those at the initial time and observed, for long periods T, a migration of the particles towards the vicinity of the cell walls. Moreover, the motion of some particles display a kinematic reversibility and follow the same trajectory for both directions of the flow, even when there are interactions with the others.Finally, when the concentration of the particles is increased, one observes a structuration of the suspension into bands perpendicular to the flow. The wavelength λ of this instability has been studied as a function of geometrical (thickness H and width of the cell, particle diameter) and physical parameters (viscosity and density of the fluid, particle density) and of the characteristics of the flow (sine or square wave variation of the flow, amplitude A et period T). The normalized wavelength λ/H increases linearly with the normalized amplitude A/H but is constant with T and H and with the particle diameter. At the local level, the instability corresponds to periodic variations of the particle concentration along the length of the cell which extend across its whole thickness H. / Se estudió el transporte y dispersión hidrodinámica de un trazador pasivo y/o de una suspensión de partículas en una fractura de paredes lisas y en otra, con una distribución aleatoria de obstáculos en su espesor. Se utiliza un flujo oscilante de un fluido newtoniano, permitiéndonos observar los efectos de la reversibilidad del desplazamiento sobre el fenómeno. En todos los casos se buscó cuantificar la influencia de los parámetros característicos del flujo: el período T y la amplitud A de las oscilaciones, el tiempo característico de difusión molecular sobre el espesor τ_m, la concentración y el tamaño de las partículas. En el caso de paredes lisas, se puso en evidencia que los regímenes de dispersión están gobernados por la relación τ_m /T. Se encontró que, a bajos τ_m /T ≤ 2, el régimen de dispersión de Taylor es dominante y, a escala global, es irreversible. Para τ_m /T ≥ 20 encontramos un régimen parcialmente reversible donde la mezcla continúa siendo difusiva a escala global; sin embargo, localmente, las simulaciones numéricas de tipo Monte Carlo mostraron que la distribución de partículas de trazador en el espesor sigue las oscilaciones de la velocidad local v_x (z, t). En este caso, el coeficiente de dispersión tiene una componente puramente convectiva, que es reversible. En el caso de una celda rugosa, el desorden introducido por los obstáculos hizo aparecer la dispersión geométrica a τ_m /T ≤ 0,6, donde la dispersividad ldg varía con la amplitud y no depende del período de la oscilación del flujo. El régimen de dispersión de Taylor se detectó en un intervalo de la relación entre los tiempos característicos más estrecho que en el caso de celda lisa, 〖0,8≤τ〗_m/T≤1, este rango depende de la amplitud de la oscilación. También se encontró el régimen de dispersión parcialmente reversible, para τ_m /T ≥ 20, correspondiendo con lo visto previamente en la celda de paredes lisas. Con técnicas complementarias (eco y transmisión), se aisló la componente de la dispersión irreversible de la reversible indicando la existencia de canales de flujo macroscópicos generados por la geometría de la fractura. Luego, se estudió el efecto sobre la dispersión por la presencia de una suspensión de partículas de poliestireno de 40 μm de diámetro, en la celda de Hele-Shaw lisa, con un flujo oscilante. En la medida global de la dispersión, se encontraron básicamente los mismos regímenes que en la celda lisa. Luego, en una escala microscópica, para terminar de comprender lo que sucede en el fenómeno de dispersión, se realizó el seguimiento de las trayectorias individuales de las partículas dentro de la celda sometidas a un flujo oscilante. Se analizó el movimiento en diferentes capas del espesor y se obtuvieron las distribuciones de velocidades. Se pudo observar que, las partículas se mueven siguiendo las diferentes líneas de corriente y su perfil de velocidades mantiene la forma parabólica característica de Poiseuille. Por otro lado, se aislaron las trayectorias que presentan reversibilidad cinemática, comprobando que hay partículas que van y vienen por el mismo camino, aún en presencia de interacciones débiles entre ellas. Por último, se aumentó la concentración de partículas presentes en la suspensión y se observó que, con un flujo oscilante, la suspensión dentro de la celda se estructura formando bandas periódicas transversales al flujo. Se caracterizó la dependencia de la longitud de onda λ de esta inestabilidad en función de parámetros geométricos (apertura y ancho de la celda, diámetro de partículas); físicos (viscosidad del fluido, densidad de las partículas) y geometría de flujo (sinusoidal, onda cuadrada, T y A). Se encontró que: para cada espesor de la celda, diferente diámetro y densidad de las partículas, viscosidades del fluido, λ resulta constante con T y aumenta linealmente con A. Localmente, se observó que la inestabilidad corresponde a variaciones de la concentración de las partículas en el espesor de la celda.

En física estadística, uno de los mayores desafíos es calcular la función de partición de un sistema de muchos cuerpos interactuantes. La primera aproximación consiste en reducir el problema de muchos cuerpos al problema de un solo cuerpo, esto se logra al considerar las interacciones que afectan a una partícula como un promedio sobre éstas. Puede ser demostrado que esta aproximación es equivalente a tener un sistema donde cada partícula interactúa con todas las otras con la misma intensidad J, estas interacciones son llamadas interacciones de tipo campo medio, de esta manera la función de partición puede ser fácilmente calculada. Sin embargo, en modelos magnéticos la aproximación de campo medio puede afectar la topología de los diagramas de fase que describen las fronteras que separan las diferentes fases magnéticas que pueden existir. Se ha demostrado que los resultados de la aproximación de campo medio son exactos cuando el sistema se encuentra en infinitas dimensiones. A veces pueden surgir fases o tipos de frontera en la aproximación de campo medio que en un determinado modelo no existen debajo de cierta dimensión llamada dimensión crítica superior. En el presente trabajo la física estadística del modelo de Blume Capel con espín 5/2 es estudiada al introducir una competencia entre interacciones ferromagnéticas J de tipo campo medio con interacciones antiferromagnéticas K de corto alcance en una cadena lineal de N espínes. El objetivo de este trabajo es observar cómo la topología de los diagramas de fase evoluciona a partir del comportamiento magnético en campo medio (correspondiente a altas dimensiones), al introducir interacciones antiferromagnéticas de corto alcance estas crean un conflicto entre ferromagnetismo de altas dimensiones con antiferromagnetismo de bajas dimensiones. Los cálculos se han realizado tomando el límite termodinámico (N → ∞). Para el desarrollo de la presente investigación se estudió el caso particular de S = 5/2 basado en el progreso de trabajos anteriores con S = 1 y S = 3/2 y mediante un procedimiento de minimización de energía libre basado en la construcción de un algoritmo en lenguaje C que busca el valor de la magnetización que minimiza la energía libre con la finalidad de conseguir cada punto relevante del diagrama de fase. Por lo tanto, los diagramas de fase fueron obtenidos al encontrar el parámetro de orden correspondiente al equilibrio en el plano T − D para diferentes valores de K, donde T es la temperatura y D la constante de anisotropía del modelo de Blume Capel. En temperatura nula, el diagrama de fase fue hecho en plano D versus K minimizando la energía del Hamiltoniano. La magnetización es el parámetro de orden ferromagnético, mientras que el parámetro de orden antiferromagnético es una función de las magnetizaciones de las subredes que se forman. Cabe resaltar que el diagrama de fase a temperatura nula es fundamental para entender los diagramas de fase en temperatura finita. En T = 0, el diagrama se divide esencialmente en dos tipos de fases, fases ferromagnéticas para K/J < 0. 25 y fases antiferromagnéticas para K/J > 0. 25, estas últimas solo existen en T = 0, debido a que son producidas por interacciones unidimensionales. Por otro lado, en temperatura finita, a medida que aumenta el valor de K surgen topologías complejas debido al surgimiento de más fronteras que limitan nuevas fases que van apareciendo de regiones pequeñas en el diagrama a temperatura nula. Para K/J > 0. 25 todo orden magnético desaparece en T > 0, existiendo solo la fase paramagnética. Es importante resaltar que toda frontera de segundo orden desaparece para cierto valor de K = K∗ , tal que K∗/J < 0. 25. Por lo tanto, para K∗/J < K/J < 0. 25, todas las fronteras que limitan las fases ferromagnéticas son de primer orden. Se encontró, además, un comportamiento anómalo de la magnetización para ciertas regiones del diagrama de fases, donde la magnetización aumenta con la temperatura. Los resultados de esta tesis contribuyeron parcialmente al artículo publicado en Phys. Lett. A 382, 3325 (2018), que fue un trabajo en colaboración con otro grupo de investigación. / Tesis