Nas últimas duas décadas a teoria dos sistemas eletrônicos correlacionados teve enorme progresso, que sustentou o paralelo desenvolvimento da pesquisa experimental dos sistemas de férmions pesados. Dada a complexidade do problema proposto pelas correlações fortes, diversas técnicas complementares de cálculo foram desenvolvidas no período. O presente plano se propõe a explorar uma extensão de uma das mais antigas, a técnica do grupo de renormalização numérico (GRN), tratando perturbativamente o modelo de Kondo para uma impureza magnética em um hospedeiro metálico. É bem conhecido que a expansão perturbativa de propriedades físicas, como a susceptibilidade, em termos do acoplamento de troca diverge logaritmicamente próxima da temperatura de Kondo. A abordagem do GRN para isto considera a transformação discreta, T[HN] = HN+1, onde {HN} é uma seqüência de Hamiltonianos. Neste trabalho, para regularizar a expansão da susceptibilidade, usamos um procedimento alternativo considerando a transformação contínua análoga, T&#948z[HN(z)] = HN(z+&#948z), onde z é um parâmetro arbitrário que generaliza a discretização logarítmica do GRN. Ao contrário do procedimento de Wilson, nós esperamos que este novo procedimento possa ser mais facilmente aplicável a Hamiltonianos mais complexos, complementando a diagonalização numérica. / In the last two decades the theory of electronic correlated systems has had an enormous progress, which has sustained the parallel development of the experimental research in heavy fermion systems. Given the complexity imposed by the strong correlations, several techniques appeared. The present work explores an extension of one of the oldest, the Numerical Renormalization Group (NRG), treating perturbatively the Kondo model for a magnetic impurity in a metallic host. It is well known that perturbative expansion of physical properties, like susceptibility, in terms of the exchange coupling diverges logarithmically near the Kondo temperature. The NRG approach for this consider the discrete transformation, T[HN] = HN+1, where {HN}, is a sequence of Hamiltonians. In this work we use an alternative procedure to regularize the expansion, using an analogous continuum transformation T&#948z[HN(z)] = HN(z+&#948z), where z is an arbitrary parameter which generalizes the NRG logarithmic discretization. Unlike Wilson\'s procedure, we hope this new one can be easily applicable to more complex Hamiltonians, complementing the numerical diagonalization.

Nas últimas duas décadas a teoria dos sistemas eletrônicos correlacionados teve enorme progresso, que sustentou o paralelo desenvolvimento da pesquisa experimental dos sistemas de férmions pesados. Dada a complexidade do problema proposto pelas correlações fortes, diversas técnicas complementares de cálculo foram desenvolvidas no período. O presente plano se propõe a explorar uma extensão de uma das mais antigas, a técnica do grupo de renormalização numérico (GRN), tratando perturbativamente o modelo de Kondo para uma impureza magnética em um hospedeiro metálico. É bem conhecido que a expansão perturbativa de propriedades físicas, como a susceptibilidade, em termos do acoplamento de troca diverge logaritmicamente próxima da temperatura de Kondo. A abordagem do GRN para isto considera a transformação discreta, T[HN] = HN+1, onde {HN} é uma seqüência de Hamiltonianos. Neste trabalho, para regularizar a expansão da susceptibilidade, usamos um procedimento alternativo considerando a transformação contínua análoga, T&#948z[HN(z)] = HN(z+&#948z), onde z é um parâmetro arbitrário que generaliza a discretização logarítmica do GRN. Ao contrário do procedimento de Wilson, nós esperamos que este novo procedimento possa ser mais facilmente aplicável a Hamiltonianos mais complexos, complementando a diagonalização numérica. / In the last two decades the theory of electronic correlated systems has had an enormous progress, which has sustained the parallel development of the experimental research in heavy fermion systems. Given the complexity imposed by the strong correlations, several techniques appeared. The present work explores an extension of one of the oldest, the Numerical Renormalization Group (NRG), treating perturbatively the Kondo model for a magnetic impurity in a metallic host. It is well known that perturbative expansion of physical properties, like susceptibility, in terms of the exchange coupling diverges logarithmically near the Kondo temperature. The NRG approach for this consider the discrete transformation, T[HN] = HN+1, where {HN}, is a sequence of Hamiltonians. In this work we use an alternative procedure to regularize the expansion, using an analogous continuum transformation T&#948z[HN(z)] = HN(z+&#948z), where z is an arbitrary parameter which generalizes the NRG logarithmic discretization. Unlike Wilson\'s procedure, we hope this new one can be easily applicable to more complex Hamiltonians, complementing the numerical diagonalization.

Fenômenos que ocorrem a tempos curtos em sistemas quânticos abertos são caracterizados por possuírem um tempo característico de uma ordem muito menor que o tempo de relaxação do sistema. Como exemplos podemos citar o efeito de decoerência, que em resumo tenta explicar como a natureza quântica de um sistema é perdida ao longo da interação com o ambiente e o fenômeno de superradiância, onde estuda-se como alguns sistemas emitem um pulso energético muito rápido gerando um pico de intensidade fino localizado muito antes da relaxação do sistema. O objetivo desse trabalho é não só estudar esses fenômenos mas como apresentar uma técnica alternativa para a quantificação das medidas associadas e de seus tempos característicos. A técnica apresentada se baseia em fazer uma expansão perturbativa no tempo para o operador densidade a partir de uma equação mestra quântica e com seu uso calcular grandezas físicas relevantes a fenômenos que ocorrem a tempos curtos. A simplicidade da técnica e seu uso abrangente são os principais fatores motivadores deste trabalho. / Short-time phenomena in open quantum systems are characterized by having a characteristic time of a much lower order than the relaxation time of the system. As examples we can mention the effect of decoherence, which in summary tries to explain how the quantum nature of a system is lost along the interaction with the environment and the superradiance phenomenon, where is studied how some systems emit a very fast energy pulse generating a peak of fine intensity located long before the relaxation of the system. The aim of this work is not only study these phenomena but to present an alternative technique for quantifying the associated measures and their characteristic times. The presented technique is based on making a perturbative expansion in time for the density operator from a quantum master equation and use it to calculate physical quantities relevant to phenomena occurring at short times. The simplicity of the technique and its widespread use are the main motivating factors of this work.

Fenômenos que ocorrem a tempos curtos em sistemas quânticos abertos são caracterizados por possuírem um tempo característico de uma ordem muito menor que o tempo de relaxação do sistema. Como exemplos podemos citar o efeito de decoerência, que em resumo tenta explicar como a natureza quântica de um sistema é perdida ao longo da interação com o ambiente e o fenômeno de superradiância, onde estuda-se como alguns sistemas emitem um pulso energético muito rápido gerando um pico de intensidade fino localizado muito antes da relaxação do sistema. O objetivo desse trabalho é não só estudar esses fenômenos mas como apresentar uma técnica alternativa para a quantificação das medidas associadas e de seus tempos característicos. A técnica apresentada se baseia em fazer uma expansão perturbativa no tempo para o operador densidade a partir de uma equação mestra quântica e com seu uso calcular grandezas físicas relevantes a fenômenos que ocorrem a tempos curtos. A simplicidade da técnica e seu uso abrangente são os principais fatores motivadores deste trabalho. / Short-time phenomena in open quantum systems are characterized by having a characteristic time of a much lower order than the relaxation time of the system. As examples we can mention the effect of decoherence, which in summary tries to explain how the quantum nature of a system is lost along the interaction with the environment and the superradiance phenomenon, where is studied how some systems emit a very fast energy pulse generating a peak of fine intensity located long before the relaxation of the system. The aim of this work is not only study these phenomena but to present an alternative technique for quantifying the associated measures and their characteristic times. The presented technique is based on making a perturbative expansion in time for the density operator from a quantum master equation and use it to calculate physical quantities relevant to phenomena occurring at short times. The simplicity of the technique and its widespread use are the main motivating factors of this work.

Orientadora: Arlene Cristina Aguilar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T04:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_ClaraTeixeira_M.pdf: 3320128 bytes, checksum: 24dc162fc60ec8d9e4cdb7690324c5fa (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Neste trabalho, descrevemos os mecanismos de geração de uma massa dinâmica para o gluon no regime não perturbativo da QCD. Além disso, analisamos o impacto que essa geração de massa do gluon aliada ao comportamento do ghost, que permanece não massivo no região não perturbativa, causa em outras funções de Green fundamentais da QCD. A partir das equações de Schwinger-Dyson, apresentamos um formalismo teórico generalizado para lidar com a geração de massa para o gluon em teorias de Yang-Mills. A construção central se baseia na ação combinada das identidades de Ward satisfeitas pelos vértices não perturbativos (dentro do esquema PT-BFM) e uma identidade especial, chamada identidade de seagull, nos diagramas que compõem a equação de Schwinger-Dyson do propagador de gluon. O resultado dessas considerações é que o gluon permanece rigorosamente não massivo, desde que os vértices não contenham polos. Quando tais polos são incorporados aos vértices da teoria, os termos se combinam de tal forma que a aniquilação total de divergências quadráticas permanece e, ao mesmo tempo, aparecem contribuições residuais que provocam a saturação do propagador de gluon no infravermelho profundo. Esses polos se comportam como excitações de estado ligado não massivas e podem ser estudados a partir das equações de Bethe-Salpeter. As análises realizadas previamente dentro desse contexto consideravam apenas a possibilidade de polo no vértice de três gluons, desprezando efeitos advindo de possíveis polos nos demais vértices. Aqui, nós obtemos a contribuição da presença de um polo no vértice gluon-ghost para a equação dinâmica que descreve a criação de tais polos. Por fim, nota-se que o fato do gluon ganhar um massa dinâmica e o ghost permanecer não massivo impacta algumas das funções de Green da teoria, em particular o propagador de gluon e o vértice de três gluons. Assim, verificamos que o comportamento divergente dos loops de ghost induz simultaneamente um máximo no propagador de gluon e um mínimo em seu termo cinético. Além disso, esses loops provocam uma mudança de sinal e uma divergência negativa no infravermelho em um dos fatores de forma do vértice de três gluons, calculado em uma configuração cinemática especial / Abstract: In this work, we describe the mechanisms at work in the gluon dynamical mass generation in the nonperturbative regime of QCD. In addition, we obtain some effects of this mass generation allied to the behavior of the ghost, which remain massless in the nonperturbative region, in other fundamental Green's functions of QCD. From the Schwinger-Dyson equations, we present a general theoretical formalism to deal with mass generation in Yang-Mills theories. The central construction relies on the combined action of the Ward identities satisfied by the nonperturbative vertices (within the PT-BFM scheme) and a special identity, called seagull identity, in the diagrams that comprise the Schwinger-Dyson equation for the gluon propagator. The result of these considerations is that the gluon remains rigorously massless, given that the vertices do not contain poles. When such poles are incorporated to the vertices of the theory, the terms are combined in a way that the total annihilation of the quadratic divergences remains and, at the same time, residual contributions appear, which provoke the gluon propagator saturation in the deep infrared. These poles behave as massless bound-state excitations and can be studied using the Bethe-Salpeter equations. The analyses carried out previously within this context considered only the possibility of a pole in the three-gluon vertex, neglecting effects from possible poles in the remaining vertices. Here, we obtain the contribution of the presence of a pole in the gluon-ghost vertex for the dynamical equation that describes the creation of such poles. Finally, we note that the fact that the gluon gains a dynamical mass and the ghost remains massless impacts some of the Green's functions of the theory, in particular, the gluon propagator and the three-gluon vertex. Thus, we verify that the divergent behavior of the ghost loops induces simultaneously a maximum in the gluon propagator and a minimum in the kinetic term of this propagator. Besides, these loops generate a change in sign and a negative divergence in the infrared in one of the form factor of the three gluon vertex, calculated in a specific kinematic configuration / Mestrado / Física / Mestra em Física / 2014/16247-8 / 147440/2014-9 / FAPESP / CNPQ

A passagem progressiva de estados de Landau bidimensional (2D) para estados tridimensional (3D) foi estudada em Poços Quânticos Parabólicos (PQW) largos (W = 1000 6000 Å). Utilizou-se como técnica de transporte medidas da magnetoresistência em campo magnético intenso (B = 0 15 T) e inclinado ( = 0 90°; perpendicular paralelo), a baixas temperaturas (T = 50 mK). Observou-se, através da dependência angular das oscilações de Shubnikov de Haas ( = 0 90°), em PQWs cheios, várias sub-bandas ocupadas (5 a 8), a coexistência de estados de Landau 2D e 3D, sendo o gás 3D formado pelo colapso das sub-bandas elevadas, e o gás 2D pertencendo à primeira sub-banda. Através de cálculos do alargamento dos níveis de Landau devido ao espalhamento elástico ( = /2 , onde é o tempo quântico) e de cálculos auto-consistentes da energia de separação entre sub-bandas do PQW (ij = Ej Ei; e 12=12/2), obtiveram-se as condições 2 j-1,j para as sub-bandas elevadas j = 3,4,..., corroborando com as observações experimentais da coexistência de estados de Landau 2D e 3D no poço. Em PQWs parcialmente cheios, com apenas 2 sub-bandas ocupadas, observou-se, através do efeito do anticruzamento de níveis de Landau, de medidas da dependência angular da energia de ativação no regime de efeito Hall quântico, e de comparações com resultados de cálculos da estrutura eletrônica de PQWs em campo magnético inclinado, a coexistência de estados de Landau 2D e 3D, ocorrendo somente em campos intensos e com inclinação acentuada ( = 80 90°). Esta coexistência é diferente da mencionada anteriormente, quando od estados de Landau 3D são observados já em campo perpendicular. / The gradual progress, or evolution, of the two-dimensional (2D) toward three-dimensional (3D) Landau states was studied in wide parabolic quantum Wells (W = 1000 6000 Å). As transport technique, we used measurements of the magnetoresistence in intense (B = 0 15 T) and tilted ( = 0 90°; perpendicular parallel) magnetic Field at low temperature (T = 50 Mk). We observed in PQWs with Five to eight sub-bands occupied full well the coexistence of the 2D and 3D Landau states, through the angular dependence of the Shubnikov de Hass oscillation ( = 0 90°), where the 2D states belong to the lowest sub-band and the 3D states are formed by overlap of the other sub-bands. We calculated the level broadening due to the elastic scattering rate ( = /2 , where is the quantum time), and the energy separation between sub-bands (ij = Ej Ei; e 12=12/2). We obtained 2 j-1,j to j=3,4,... . This confirms the experimental observations of the coexistence of the 2D and 3D states in the well. We also measured PQWs partially full 2 sub-bands occupied. Experiments revel anticrossing of the Landau level (LL) belonging to the lowest sub-band and the last LL belonging to the second sub-band. Such antisrossuing occurs due to a decrease of the energy of the LL with tilt angle. This observation was supported by measurements of the angular dependence of the activation energy in the quantum Hall regime. In these measurements, we also observed the coexistence of the 2D and 3D Landau states. However, the coexistence only occurs at large tilt angles ( = 80 90°). Thus, it is different from the coexistence above mentioned, when 3D Landau states are observed already in the perpendicular magnetic field.

A passagem progressiva de estados de Landau bidimensional (2D) para estados tridimensional (3D) foi estudada em Poços Quânticos Parabólicos (PQW) largos (W = 1000 6000 Å). Utilizou-se como técnica de transporte medidas da magnetoresistência em campo magnético intenso (B = 0 15 T) e inclinado ( = 0 90°; perpendicular paralelo), a baixas temperaturas (T = 50 mK). Observou-se, através da dependência angular das oscilações de Shubnikov de Haas ( = 0 90°), em PQWs cheios, várias sub-bandas ocupadas (5 a 8), a coexistência de estados de Landau 2D e 3D, sendo o gás 3D formado pelo colapso das sub-bandas elevadas, e o gás 2D pertencendo à primeira sub-banda. Através de cálculos do alargamento dos níveis de Landau devido ao espalhamento elástico ( = /2 , onde é o tempo quântico) e de cálculos auto-consistentes da energia de separação entre sub-bandas do PQW (ij = Ej Ei; e 12=12/2), obtiveram-se as condições 2 j-1,j para as sub-bandas elevadas j = 3,4,..., corroborando com as observações experimentais da coexistência de estados de Landau 2D e 3D no poço. Em PQWs parcialmente cheios, com apenas 2 sub-bandas ocupadas, observou-se, através do efeito do anticruzamento de níveis de Landau, de medidas da dependência angular da energia de ativação no regime de efeito Hall quântico, e de comparações com resultados de cálculos da estrutura eletrônica de PQWs em campo magnético inclinado, a coexistência de estados de Landau 2D e 3D, ocorrendo somente em campos intensos e com inclinação acentuada ( = 80 90°). Esta coexistência é diferente da mencionada anteriormente, quando od estados de Landau 3D são observados já em campo perpendicular. / The gradual progress, or evolution, of the two-dimensional (2D) toward three-dimensional (3D) Landau states was studied in wide parabolic quantum Wells (W = 1000 6000 Å). As transport technique, we used measurements of the magnetoresistence in intense (B = 0 15 T) and tilted ( = 0 90°; perpendicular parallel) magnetic Field at low temperature (T = 50 Mk). We observed in PQWs with Five to eight sub-bands occupied full well the coexistence of the 2D and 3D Landau states, through the angular dependence of the Shubnikov de Hass oscillation ( = 0 90°), where the 2D states belong to the lowest sub-band and the 3D states are formed by overlap of the other sub-bands. We calculated the level broadening due to the elastic scattering rate ( = /2 , where is the quantum time), and the energy separation between sub-bands (ij = Ej Ei; e 12=12/2). We obtained 2 j-1,j to j=3,4,... . This confirms the experimental observations of the coexistence of the 2D and 3D states in the well. We also measured PQWs partially full 2 sub-bands occupied. Experiments revel anticrossing of the Landau level (LL) belonging to the lowest sub-band and the last LL belonging to the second sub-band. Such antisrossuing occurs due to a decrease of the energy of the LL with tilt angle. This observation was supported by measurements of the angular dependence of the activation energy in the quantum Hall regime. In these measurements, we also observed the coexistence of the 2D and 3D Landau states. However, the coexistence only occurs at large tilt angles ( = 80 90°). Thus, it is different from the coexistence above mentioned, when 3D Landau states are observed already in the perpendicular magnetic field.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-08-18T17:45:24Z No. of bitstreams: 1 lucastavarescardoso.pdf: 837625 bytes, checksum: 3abd29cb3035fdd6ec6e11d4ea0ae1ae (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-24T12:02:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucastavarescardoso.pdf: 837625 bytes, checksum: 3abd29cb3035fdd6ec6e11d4ea0ae1ae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-24T12:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucastavarescardoso.pdf: 837625 bytes, checksum: 3abd29cb3035fdd6ec6e11d4ea0ae1ae (MD5) Previous issue date: 2017-08-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A construção de campos com localização em cordas foi realizada rigorosamente há pouco mais de uma década. Nesta abordagem, os campos são operadores em algum espaço de Hilbert, e portanto não há graus de liberdade não-físicos tais como "ghosts". Além de permitir a construção de campos carregados inteiramente num espaço espaço de Hilbert, os campos com localização em cordas exibem um bom comportamento no regime ultravioleta e, entre outras características, são possíveis candidatos para descreverem consistentemente a matéria escura. No intuito de obter uma prova da renormalizabilidade em modelos perturbativos no esquema de Epstein-Glaser com campos quânticos localizados em cordas, é necessário evidenciar a liberdade que se tem ao definir produtos temporalmente ordenados do Lagrangeano de interação. Este trabalho proporciona um primeiro passo significativo nesta direção. O problema básico é a presença de um conjunto aberto de n-uplas de cordas que não podem ser cronologicamente ordenadas. Nós resolvemos este problema ao mostrar que quase todas (i.e. exceto num subconjunto de medida nula) tais configurações de cordas podem ser dissecadas num número finito de pedaços, os quais por sua vez podem ser cronologicamente ordenados. Com isso, tem-se que o produto temporalmente ordenado de fatores lineares de campos está fixo fora de um conjunto de medida nula de configurações de cordas. A construção do ordenamento temporal geométrico de cordas é feita de modo a servir para o estudo da renormalizabilidade de quaisquer teorias quânticas de campos com localização em cordas. / The construction of string-localized fields was rigorously accomplished a little over a decade ago. In this approach, the fields are operators in some Hilbert space, and therefore there are no unphysical degrees of freedom such as ghosts. In addition to allowing the construction of charged fields entirely in a Hilbert space, the string-localized fields exhibit, in general, a good behavior in the ultraviolet regime and, among other features, the class (representation) of string-localized fields with m = 0 and s = oo are possible candidates to consistently describe dark matter. In order to obtain a proof of renormalizability of perturbative models in the Epstein—Glaser scheme with string-localized quantum fields, one needs to know what freedom one has to define time-ordered products of the interaction Lagrangian. This work provides a first significant step in that direction. The basic issue is the presence of an open set of n-tuples of strings which cannot be chronologically ordered. We resolve it by showing that almost all (i.e. outside a null set) such string configurations can be dissected into finitely many pieces which can indeed be chronologically ordered. This fixes the time-ordered products of linear field factors outside a nullset of string configurations. The construction of the geometric time ordering of strings is realized in such a way that it will serve to study the renormalizability of any quantum field theories with string-localized fields

La description détaillée des systèmes désordonnés et vitreux représente un défi central en physique statistique et de la matière condensée, puisqu'à ce jour il n'existe pas de théorie unique et établie permettant de comprendre ces systèmes, pourtant omniprésents.Ce travail de recherche est lié en particulier à l'étude des matériaux vitreux à basse température. Plus précisément, si l'on considère des systèmes formés par un ensemble de particules athermiques avec des interactions répulsives de portée finie, en augmentant la densité, on peut observer une transition dite d'encombrement ("jamming"). Celle-ci consiste en un blocage des degrés de liberté accompagné par une augmentation spectaculaire de la rigidité du matériau.Nous étudierons ce problème à l’aide d’une analogie formelle entre des modèles de sphères et le perceptron, un modèle théorique qui développe une transition d'encombrement et des phénomènes de frustration typiques des systèmes désordonnés.En tant que modèle en champ moyen, il permet d'obtenir des résultats analytiques précis et généralisables à des systèmes à haute dimension.L'enjeu majeur de cette étude est de reconstruire le spectre des modes de vibration et toutes les propriétés pertinentes d'une phase spécifique (correspondant au régime dit des sphères dures).Dans ce cadre, nous dériverons le potentiel effectif en fonction des paramètres d'ordre du modèle et nous montrerons qu'il est dominé à proximité du point de jamming par une interaction logarithmique non triviale, qui clarifiera le lien entre les forces de contact et les distances moyennes entre les particules, dans la région critique et au-delà.Comprendre pleinement la transition d'encombrement et les propriétés du perceptron nous permettra de faire des progrès dans plusieurs domaines reliés. En premier lieu, cela peut conduire à une théorie complète des systèmes amorphes, à la fois en dimension infinie et en dimension finie.De plus, le modèle du perceptron semble avoir un lien étroit avec des problèmes dits de Von Neumann. En effet, les systèmes biologiques et écologiques développent souvent des propriétés liées à une condition pseudo-critique en mettant en oeuvre des mécanismes d'optimisation de ressource-consommation.Est-il possible d'identifier un régime caractérisé par une brisure de symétrie? Quel serait le spectre de fluctuations d'énergie dans ces systèmes?Ce ne sont que quelques-unes des questions auxquelles nous essayerons de répondre dans cette thèse.Cependant, l'approximation de champ moyen peut parfois fournir des informationsincorrectes ou trompeuses, en particulier dans l'étude de certaines transitions de phase et la détermination des dimensions critiques inférieure et supérieure.Afin d'avoir une vue d'ensemble et pouvoir manipuler correctement des systèmes en dimension finie, dans la suite de la thèse nous discuterons comment obtenir un développement perturbatif systématique, applicable à tout modèle, à condition que ce dernier soit défini sur un réseau ou un graphe biparti.Notre motivation est en particulier liée à la possibilité d'étudier certaines transitions de phase du second ordre qui existent sur le réseau de Bethe - c'est-à-dire un réseau en arbre sans boucles dont chaque noeud a une connectivité fixe - mais qui sont qualitativement différentes ou absentes dans le modèle entièrement connecté correspondant. / The detailed description of disordered and glassy systems represents an open problem in statistical physics and condensed matter. As yet, there is no single, well-established theory allowing to understand such systems. The research presented in this thesis is related in particular to the study of glassy materials in the low-temperature regime. More precisely, considering systems formed by athermal particles subject to repulsive short-range interactions, upon progressively increasing the density, a so-called jamming transition can be detected. It entails a freezing of the degrees of freedom and hence a huge increase of the material rigidity.We shall study this problem in view of a formal analogy between sphere models and the perceptron, a theoretical model undergoing a jamming transition and frustration phenomena typical of disordered systems. Being a mean-field model, it allows to obtain exact analytical results, which are generalizable to more complex high-dimensional settings.The main aim is to reconstruct the vibrational spectrum and all the relevant properties of a specific phase of the perceptron, corresponding to the hard-sphere regime.In this framework, we will derive the effective potential as a function of the gaps between and forces among the particles, and we will show that it is dominated by a non-trivial logarithmic interaction near the jamming point. This interaction in turn will clarify the relations existing between the relevant variables of the system, in the critical jamming region and beyond.Understanding the jamming transition and the perceptron properties will allow us to make progress in several related fields. First, this study could lay part of the groundwork towards a complete theory of amorphous systems, in both infinite and finite dimensions. Furthermore, the perceptron model seems to a have a close connection with the so-called Von Neumann problems. Indeed, biological and ecological systems often develop pseudo-critical properties and give rise to general mechanisms of resource-consumption optimisation.Is the identification of a broken symmetry regime possible? What would it yield in terms of the spectrum of the energy fluctuations?These are just a few questions we shall attempt to answer in this context.However, the mean-field approximation can sometimes provide wrong or misleading information, especially in studying certain phase transitions and determining the exact lower and upper critical dimensions. To have a broad perspective and correctly deal with finite-dimensional systems, in the second part of the thesis we will discuss obtaining a systematic perturbative expansion which can be applied to any model, as long as defined on a lattice or a bipartite graph.Our motivation is in particular due to the possibility of studying relevant second-order phase transitions which exist on the Bethe lattice — a lattice with a locally tree-like structure and fixed connectivity for each node — but which are qualitatively different or absent in the corresponding fully-connected version.