PINHEIRO, Hudson Pacheco. Confinamento topológico em grafeno sob regime de novas estruturas globais. 2014. 69 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-15T20:26:10Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_hppinheiro.pdf: 2310924 bytes, checksum: 3b30342e8c2c8dc590517a07815e3254 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-15T20:32:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_hppinheiro.pdf: 2310924 bytes, checksum: 3b30342e8c2c8dc590517a07815e3254 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-15T20:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_hppinheiro.pdf: 2310924 bytes, checksum: 3b30342e8c2c8dc590517a07815e3254 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho revisamos a base teórica do confinamento topológico no grafeno bicamada. Esse confinamento é obtido pela aplicação de um potencial elétrico entre as camadas de grafeno, podendo controlar a largura do gap entre as camadas de condução e de valência definidas pelos pontos de Dirac K e K'. Estas estruturas de defeitos são características de uma estrutura de paredes de domínio interpolando regiões com diferentes polaridades. No nosso caso especifico, utilizamos um método que recentemente foi introduzido na literatura científica e que já tem gerado resultados interessantes em física de altas energias, principalmente no cenário de branas, o chamado modelo multikink em uma dimensão. As estruturas de defeito produzidas por este método permitiram a analise do confinamento para potenciais com perfil de um kink, 2-kink, 3-kink e 4-kink. Neste contexto, mostramos o aparecimento de modos zero quirais, ou seja, estados topologicamente confinados, no grafeno bicamada, assim como de novos estados de baixa energia além dos estados intragap já conhecidos. Mostramos ainda que o perfil utilizado, seja kink-kink, ou kink-antikink, modifica as curvas que representam os estados quiriais nas estruturas dos níveis de energia.

Quando os núcleons ligados num núcleo se sobrepõem, a sua estrutura interna influencia as propriedades nucleares. Em especial, a estatística dos quanta elementares que constituem o núcleon se torna relevante. No intuito de investigar estes efeitos no contexto dos modelos de sóliton, considera-se sistemas simples unidimensionais. No modelo de sine-Gordon, o operador de Mandelstam, que cria sólitons topológicos p ~.mtuais, é modificado de maneira a levar em conta a estrutura do sóliton. O operador resultante cria férmions de carga topológica unitária e a sua aplicação sobre o vácuo de Fock produz um estado coerente no qual o campo médio é dado pela solução solitônica clássica. Pela aplicação sucessiva dos operadores, criando sólitons centrados em pontos diferentes, obtem-se um estado coerente no qual o valor esperado do campo é dado pela soma dos campos médios individuais. No estado de dois sólitons, a energia média de interação possui um comportamento de barreira de potencial, evidenciando a repulsão entre sólitons neste modelo. Consideramos também um modelo simplificado de sóliton não - topológico constituído de um único férmion confinado por um campo escalar bosônico. Tanto no modelo topológico como no não - topológico, a variação da norma de um estado de dois sóli tons com a distância entre seus centros revela a competição entre as estatísticas fermiônicas e bosônicas. Na região de separação pequena, o aspecto fermiônico prevalece fazendo a norma do estado se aproximar de zero. Na região de separação média a norma excede a unidade devido à superposição dos quanta bosônicos. / When the nucleons, bounded inside a nucleus, overlap, their internai structure affects the nuclear properties. In particular, the statistics of the elementary quanta that constitute the nucleon become relevant. In order to investigate such effects in the context of soliton models, we consider simple one-dimensional sistems. In the sine-Gordon model, the Mandelstam operator, which creates point-like topological solitons, is modifided in such a way as to account for the soliton structure. The resulting operator creates fermions with unitary topological charge and its application on the Fock vacuum produces a coherent state in which the mean field is given by the classical solitonic solution. By successive application of soliton creation operators, centered at different points, one obtains a coherent state in which the mean field is given by the sum of the individual mean fields. In the two-soliton state the mean interaction energy possesses a potential barrier behavior, displaying the repulsion between solitons in this model. Vve also consider a simplified non-topological soliton model, composed of one fermion confined in a scalar bosonic field. In the topological soliton modelas well as in the non-topological one, the variation of the norm of the two-soliton state, with the distance between their centers reveals a competition between the fermionic and bosonic statistics. In the small separation region the fermionic aspect prevails, making the norm go to zero. In the intermediate separation region, the norm exceeds unity due to the overlap of the bosonic quanta.

A produção exclusiva de mésons vetoriais bem como a produção direta de fótons têm sido estudadas recentemente em ambos aspectos, experimental e teoricamente. Neste trabalho, investigamos a fotoprodução exclusiva de mésons vetoriais e os processos de radiação de fótons reais em colisões próton-próton (pp), próton-núcleo (pA) e núcleo-núcleo (AA) nas energias do Large Hadron Collider (LHC), considerando a abordagem de dipolos de cor. As massas dos mésons pesados fornecem uma escala perturbativa para o problema, permitindo testar a Cromodinâmica Quântica (QCD) perturbativa. Por outro lado, os mésons leves não têm uma escala perturbativa associada ao processo e, portanto, possibilitam testar o regime não perturbativo da QCD. A transição entre o tratamento duro perturbativo e o regime suave pode ser abordada através dos modelos de saturação partônica dentro do formalismo de dipolos de cor. Além disso, tratamos da produção de fótons diretos, onde estimamos a correspondente seção de choque em colisões pp e pA no LHC. Os fótons diretos são uma importante prova da dinâmica da QCD, sondando a região de pequenas distâncias e, consequentemente, oferecendo acesso a estrutura hadrônica do próton. Para ambas reações tratadas nesta tese, o objetivo central é analisar as incertezas teóricas referentes aos respectivos modelos físicos na descrição dos observáveis em colisões hadrônicas no regime de altas energias. / The exclusive production of vector mesons as well the prompt photon production have been studied recently, both experimentally and theoretically. In this work, we investigated the exclusive photoproduction of vector mesons and the real photon radiation processes in proton-proton (pp), proton-nucleus (pA) and nucleus-nucleus (AA) collisions at the Large Hadron Collider (LHC) energies, considering the color dipole approach. The masses of heavy mesons provide a perturbative scale for the problem allowing to test the perturbative Quantum Chromodynamics (QCD). On the other hand, the light mesons do not have a perturbative scale associated to the process, so they allow to test the non-perturbative regime of QCD. The transition between the hard perturbative and the soft regimes can be addressed by the parton saturation models within the color dipole formalism. In addition, we investigated the direct photon production, where we estimate the corresponding cross section in pp and pA collisions at the LHC. The prompt photon are an important probe of QCD dynamics, scanning the small distances region and, consequently, providing access to the hadronic structure of the proton. For both reactions treated in this thesis, the main objective is to analyze the theoretical uncertainties related to the phenomenological models in the description of observables in hadronics collisions at high energy regime.

O presente trabalho apresenta um modelo alternativo para analisar a dinâmica das concepções no ensino de ciências, baseado na noção de “distribuição conceitual”. O objetivo central desse estudo é reconsiderar o problema da mudança conceitual a partir de uma perspectiva sociocultural. De acordo com o nosso modelo de distribuição conceitual, as concepções em ciências, tanto as alternativas como as científicas, são vistas como sendo “distribuídas” entre agentes e os recursos textuais que eles empregam; especialmente recursos textuais na forma de explicação – escrita ou falada. A partir dessa perspectiva, as concepções são distribuídas: (1) socialmente, na interação em pequenos grupos; (2) instrumentalmente, no sentido de que envolvem tanto pessoas (agindo individual ou coletivamente) como instrumentos de conhecimento tais como mapas, simulações computacionais ou explicações. Esse modelo difere das teorias clássicas e re-enquadradas de mudança conceitual ao sugerir que diferentes grupos podem gerar diferentes representações da realidade física, mesmo na comunidade científica. A partir dessa perspectiva, as concepções em ciências são vistas como um processo ativo que frequentemente envolve disputa e contestação entre pessoas, mais do que como um corpo estruturado de conhecimento que elas possuem. As afirmações básicas desse modelo são ilustradas a partir de exemplos da física quântica. A física quântica é um caso exemplar de arena científica onde ocorrem disputas e contestação sobre a realidade física. Os debates sobre os fundamentos dessa teoria sofreram mudanças fundamentais durante a transição do período de “monocracia da escola de Copenhague” (Jammer, 1974, p. 250) para o período atual, em que comunidade de físicos reconhece e legitima a existência de uma controvérsia científica acerca da interpretação da mecânica quântica (Freire, 2003). Inicialmente, esboçamos uma síntese da história sociocultural de contestação na física quântica. A seguir, são discutidos alguns exemplos referentes à produção e ao consumo das explicações oficiais da física quântica no contexto da formação inicial de professores de Física. Implicações para a pesquisa em ensino de física quântica são delineadas ao final. / In this doctoral dissertation, a particular model to analyze the dynamic of conceptions in sciences teaching, based on the notion of “conceptual distribution”, is outlined. The general goal of this study is to reconsider the problem of conceptual change from a sociocultural perspective. According to our model of conceptual distribution, both naïve and scientific conceptions are viewed as being “distributed” between agents and the textual resources they employ, especially textual resources in the form of explanation – written or spoken. From this perspective, conceptions are distributed: (1) socially, in small group interaction; and (3) instrumentally in the sense that it involve both people (acting individually or collectively) and instruments of knowledge such as maps, computer simulations or explanations. This model differs from classical e reframed approaches to conceptual change in suggesting that different groups have quite different accounts of physical reality, even within science community. From this perspective, conceptions are viewed as an active process that often involves contention and contestation among people rather than a structured body of knowledge they possess. The basic claims of this model are illustrated with examples of quantum mechanics. This theory is an exemplary case of scientific arena in which dispute and contestation about physical reality take place. Discussions about the foundations of quantum mechanics have undergone fundamental changes during the transition from the period of “monocracy of the Copenhagen School” (Jammer, 1974, p. 250) to the present time, identified as the physics community recognizing and legitimating the existence of a scientific controversy about the interpretation of quantum mechanics (Freire, 2003). First, we present a synthesis of the sociocultural history of contestation in quantum mechanics. Then, discuss some examples concerning the production and the consumption of official explanations of quantum physics in the training of pre-service physics teachers. Implications for research on the teaching of quantum physics are outlined.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A demanda crescente por poder computacional estimulou a pesquisa e desenvolvimento de processadores digitais cada vez mais densos em termos de transistores e com clock mais rápido, porém não podendo desconsiderar aspectos limitantes como consumo, dissipação de calor, complexidade fabril e valor comercial. Em outra linha de tratamento da informação, está a computação quântica, que tem como repositório elementar de armazenamento a versão quântica do bit, o q-bit ou quantum bit, guardando a superposição de dois estados, diferentemente do bit clássico, o qual registra apenas um dos estados. Simuladores quânticos, executáveis em computadores convencionais, possibilitam a execução de algoritmos quânticos mas, devido ao fato de serem produtos de software, estão sujeitos à redução de desempenho em razão do modelo computacional e limitações de memória. Esta Dissertação trata de uma versão implementável em hardware de um coprocessador para simulação de operações quânticas, utilizando uma arquitetura dedicada à aplicação, com possibilidade de explorar o paralelismo por replicação de componentes e pipeline. A arquitetura inclui uma memória de estado quântico, na qual são armazenados os estados individuais e grupais dos q-bits; uma memória de rascunho, onde serão armazenados os operadores quânticos para dois ou mais q-bits construídos em tempo de execução; uma unidade de cálculo, responsável pela execução de produtos de números complexos, base dos produtos tensoriais e matriciais necessários à execução das operações quânticas; uma unidade de medição, necessária à determinação do estado quântico da máquina; e, uma unidade de controle, que permite controlar a operação correta dos componente da via de dados, utilizando um microprograma e alguns outros componentes auxiliares. / The growing demand for computational power has pushed the research and development of digital processors that are even more dense in terms of transistor number and faster clock rate, without ignoring concerning constraints such as energy consumption, heat dissipation, manufacturing complexity and final market costs. Another approach to deal with digital information is quantum computation, that relies on a basic storage entity that keeps a superposition of the two possible states, in contrast with of a bit of a conventional computer, that stores only one of these two states. Simulators for quantum computation can run quantum algorithms on conventional computers. However, since these are developed using a software implementation, performance limitation occur due to the classical computational model used. This dissertation presents an implementable hardware architecture of a specialized coprocessor that simulates quantum operations, employing an application-specific design that allows parallel processing based on component replication and pipelining. The proposed architecture includes a quantum state memory, where individual and joined states of q-bits are stored; a scratch memory, dedicated to storing quantum operators that are built at runtime; the arithmetic unit, that performs complex numbers multiplications, to allow the full computation of tensorial and scalar products of matrices, required to implement quantum operators; the measurement unit, that is required to perform quantum state observation; and the control unit, that controls proper operation of the datapath components using a microprogram and some other auxiliary components.

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1988. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:31:45Z : No. of bitstreams: 1 000036057.pdf: 1698856 bytes, checksum: a6e99da4509a57a23e4d7b2bdb11072d (MD5)

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Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-29Bitstream added on 2014-06-13T19:12:13Z : No. of bitstreams: 1 alves_fl_me_guara.pdf: 1618956 bytes, checksum: 5809c5de5b0dd2e6930a2deb36c3453a (MD5) / Neste trabalho estudamos aspectos gerais do modelo padrão tendo como principal objetivo o estudo do setor escalar desse modelo. Iniciamos com as teorias de gauge e mecanismo de quebra espontânea de simetria, necessários para a compreensão desse setor do modelo. Posteriormente escrevemos a lagrangiana do modelo padrão, nos concentrando no setor escalar de forma a obter os acoplamento do bóson de Higgs a férmions e bósons de gauge. Determinamos as largura de decaimento e seções de choque para os processos de produção e desintegração do bóson de Higgs. Com o apoio de códigos computacionais obtivemos resultados numéricos e os comparamos com os resultados recentement publicados sobre a possível descoberta do bóson de Higgs. Estudamos a extensão supersimétrica mais simples do modelo padrão, o MSSM, iniciando com o modelo de dois dubletos de Higgs, determinamos os campos de Higgs físicos da teoria. Escrevemos as lagrangianas de interação e extraímos os acoplamento dos campos escalares da teoria. Escrevemos as novas larguras de decaimentos, mencionando sua diferença com relação ao modelo padrão. Por fim, novamente com a utilização dos códigos computacionais e com os resultados obtidos, analisamos os diferentes casos e comparamos os resultados para o setor escalar neutro de ambos os modelos, isto é, modelo padrão e modelo padrão mínimo supersimétrico / We have studied general aspects of the Standard Model, focusing on the scalar sectos of this model. We have written the Standard Model lagrangian, obtainde the couplings of the Higgs bosons to fermions and gauge bosons. We have derived the decay width as well as the cross sections for production and decay of Higgs bosons We have obtained numerical results using fortran codes. We have studied the simplest extension of the Standard model, the MSSM, starting with the two Higgs doublet model. We have derived the physical Higgs of the theory and written the interacting lagrangian as wellas their couplings on the theory. The ner decay width of the neutral CP-even scalar is writtenm and the numerical results for this case is used to compare the Higgs boson of the Standard Model with hte neutral CP-even Higgs boson of the MSSM

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08Bitstream added on 2014-06-13T18:53:33Z : No. of bitstreams: 1 sa_fl_me_guara.pdf: 527655 bytes, checksum: ce3c2e41805e19e7e9763063d33b1f56 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Neste trabaho realizamos um estudo detalhado do posicionamento dos zeros de Yang- Lee do modelo de Blume-Emery-Griffiths unidimensional atraves de metodos analiticos e numericos. Em particular, analisamos o efeito de uma rede dinamica (aneis conexos e desconexos) sobre tais zeros. Nossos resultados numericos e um calculo via ponto de sela indicam que estes ultimos tendem aos zeros do modelo definido sobre um anel conexo (condicões periodicas de contorno) no limite termodinâmico. Conjecturamos a existência de uma região no espaço de parâmetros do modelo para a qual os zeros correspondem a campos magneticos puramente imaginarios independentemente da temperatura. Nossos resultados mostram que, ao contrario do que sugere resultados anteriores para o modelo de Blume-Capel, nao ha uma relacao direta entre os mínimos de energia e a posicao dos zeros de Yang-Lee. Para o caso de um anel conexo deduzimos uma equação aproximada para a curva dos zeros de Yang-Lee a partir dos autovalores da matriz de transferencia. Resultados numericos e analíticos mostram que mesmo com alguns acoplamentos antiferromagneticos temos zeros para campos magneticos puramente imaginarios. Por fim, calculamos numericamente a densidade dos zeros proximos a ponta da curva a qual pertencem (singularidade da ponta de Yang-Lee) obtendo atraves de ajustes numericos e relações de escala de tamanho finito uma densidade que diverge na ponta com expoente crítico proximo de -1/2 mesmo quando o campo magnetico nao þe puramente imaginario e a rede þe dinamica. / In this work we carry out a detailed study of the position of the Yang-Lee zeros of the one-dimensional Blume-Emery-Griffiths model through analytic and numerical methods. In particular, we analyze the effect of a dynamical lattice (connected and non-connected rings) over such zeros. Our numerical results and a saddle point caulculation indicate that such zeros tend to overlap the zeros of the model defined on one-ring (periodic boundary conditions) in the thermodynamic limit. We conjecture the existence of a region in the parameter space of the model where the zeros correspond to purely imaginary magnetic fields independently of the temperature. Here we show that, contrary to the previous results for the Blume-Capel model, there is no straightforward relationship between the energy minima and zeros position. For the connected ring we deduce the approximate equation for the Yang-Lee zeros curve from the eigenvalues of the transfer matrix. Our numerical and analytic results show that even with some antiferromagnetic couplings we have zeros at purely imaginary magnetic field. Finally, we calculate numerically the density of the zeros close to the edge of the curves (Yang-Lee edge singularity) obtaining, through numerical fits and finite size scaling relations, a density which diverges at the edge with critical exponent approximately -1/2 even when the magnetic field is not purely imaginary and the lattice is dynamic.