Embora seja uma técnica tradicional, empregada largamente em processos industriais, a operação unitária de aeração pode ser otimizada ao se utilizar modelos matemáticos que descrevam seu comportamento hidrodinâmico. Diversas equações se prestam a esse fim, no entanto, avanços tecnológicos, tanto no campo instrumental como computacional, permitiram a obtenção de equações mais realísticas e abrangentes. Neste trabalho foram ajustadas e avaliadas equações para descrever três importantes parâmetros envolvidos na transferência de oxigênio em meio hídrico: coeficiente volumétrico de transferência de massa, fração de vazios e velocidade ascensional de bolhas. Para tanto, ademais da utilização de conceitos teóricos amplamente difundidos no meio acadêmico, empregou-se um conjunto de dados já existente. Essa combinação permitiu a avaliação e aproximação das equações teóricas à realidade experimental através de coeficientes de ajuste empíricos. Foram obtidos os seguintes resultados: a) revisão bibliográfica e sugestão da correlação que melhor descreve o coeficiente volumétrico de transferência de massa; b) correlação que descreve a fração de vazios, a partir da analise da concentração de bolhas segundo distribuições gaussianas; c) correlação que descreve a velocidade ascensional de bolhas em plumas. A complexidade de cada parâmetro obtido deixou clara a importância da análise isolada, precedendo a convolução dos mesmos em um único modelo, pois embora as resposta e recomendações apresentadas não forneçam conclusões definitivas sobre todos os aspectos envolvidos na transferência de oxigênio em meio hídrico, suas considerações pontuais contribuem sobremaneira ao domínio do fenômeno global, beneficiando modelagens matemáticas futuras. / Although it is a traditional technique, widely employed in industrial processes, the unit operation of aeration can be optimized when resorting to mathematical models which describe their hydrodynamic behavior. A range of equations lends itself to this purpose, however, technological advances both in the instrumental as computational field, allowed the achievement of equations more realistic and comprehensives. In this study were adjusted and evaluated equations to describe three important parameters involved in the oxygen transfer in the hydric medium: volumetric mass transfer coefficient, void fraction and upflow bubble velocity. To this end, besides the use of theoretical concepts widely disseminated in the academic literature, it was employed a set of already existing data. This combination allowed the evaluation and approximation of theoretical equations to experimental reality by means of empirical adjustment coefficients. Were obtained the following results: a) literature review and suggestion of the best correlation which describes the volumetric mass transfer coefficient, b) correlation which describes the fraction of voids, from the analysis of the concentration of bubbles by Gaussian distributions, c) correlation which describes the upflow velocity of swarms of bubbles. The complexity of each parameter obtained made clear the importance of the isolated analysis, preceding the convolution of them in a single model because although the answers and recommendations given fail to supply definitive conclusions on all aspects involved in the transfer of oxygen in hydric medium, their specific considerations contribute to the knowledge of the global phenomenon, benefiting deeply future mathematical models.

Define-se infiltração da água no solo como a entrada da água através da superfície do solo. O processo de infiltração separa, assim, quanto da precipitação pluvial, por exemplo, flui sobre a superfície do solo e quanto flui abaixo da superfície do solo, esta última tanto vertical como horizontalmente. Diversos fatores interferem neste processo, podendo-se destacar aqueles relacionados ao tipo de solo e declividade do terreno e às características do solo e da cobertura vegetal, bem como aquelas relacionadas à precipitação. São conhecidas diversas equações de infiltração, propostas para expressar a lei da infiltração da água em solos, que é o gráfico da taxa de infiltração da água com o tempo. São equações desenvolvidas empiricamente ou a partir de considerações físicas e aplicam-se somente a solos homogêneos e que permanecem homogêneos durante o processo. Dados da literatura têm mostrado que para nossos solos o avanço da frente de molhamento no processo de infiltração vertical também é proporcional à raiz quadrada do tempo, como a solução da equação de Richards obtida por Philip para a infiltração horizontal, porém com uma velocidade maior. Dado este fato, levanta-se a hipótese de utilizar a equação proposta por Philip para a infiltração na direção horizontal também para a direção vertical, em colunas com amostra de solo indeformada e com amostra de solo homogeneamente remodelada. Este trabalho trata do processo da infiltração de água no solo, especificamente a vertical descendente. Pretendeu-se avaliar as equações clássicas da lei da infiltração em amostras homogêneas de três solos estruturalmente distintos com estrutura deformada e indeformada. O experimento foi conduzido em latoratório, em nove colunas com amostras de três solos com características distintas, sendo um Cambissolo Háplico, um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico e um Nitossolo Vermelho eutroférrico. As curvas da taxa de infiltração foram determinadas em laboratório e o conteúdo de água foi determinado pela técnica da atenuação gama. A equação proposta por Kostiakov para a lei da infiltração ajustou-se muito bem (máximo R2 para todos os solos, com exceção da coluna indeformada do Nitossolo) por praticamente coincidir com a equação de ajuste estatistico dos dados. Já o mesmo não ocorreu com a equação proposta por Horton para a qual os coeficientes de determinação variaram de 0,528 a 0,898 (sem considerer a amostra do Nitossolo indeformada). Com relação ao modelo de Green & Ampt que, ao contrário das equações de Kostiakov e Horton que são modelos empíricos, pode-se dizer tratar-se de um modelo semi-analítico, os ajustes dos dados também não foram muito bons (R2 variando de 0,802 a 0,898, sem considerer a amostra do Nitossolo indeformada). O modelo quase todo analítico de Philip, baseado na solução da equação de Richards para a direção horizontal, ajustou-se muito bem aos dados desta pesquisa que foi desenvolvida para a direção vertical descendente, visto que o gráfico da posição de frente de molhamento em relação a fonte de água em função da raiz quadrada do tempo de infiltração resultou numa linha reta com alto coeficiente de determinação para todas as amostras (R2 maior que 0,99 para as deformadas e R2 maior que 0,95 para as deformadas). Todos os modelos apresentaram um ajuste ruim (R2 menor que 0,1) para a coluna indeformada do solo 3 (Nitossolo). Provavelmente devido à presença de bioporo no interior da coluna, com fluxo preferencial da água ou também ao processo de amostragem que é muito dificuldato devido a forte estruturação deste solo. / Soil water infiltration is defined as the entry of water through the soil surface. The infiltration process thus separates how much of the rainfall, for example, flows over the soil surface and how much it flows below the surface of the soil, the latter both vertically and horizontally. Several factors interfere in this process, being possible to highlight those related to the type of soil and slope of the terrain and to the characteristics of the soil and vegetation cover, as well as those related to precipitation. Several infiltration equations are known, proposed to express the law of water infiltration in soils, which is the graph of the infiltration rate of water as a function of time. They are equations developed empirically or from physical considerations and apply only to homogeneous soils that remain homogeneous during the process. Literature data have shown that for our soils the advance of the wetting front in the vertical infiltration process is also proportional to the square root of the time, as the solution of the Richards equation obtained by Philip for horizontal infiltration, but with a higher velocity. Given this fact, the hypothesis is proposed to use the equation proposed by Philip for the infiltration in the horizontal direction also for the vertical direction, in columns with undisturbed soil sample and with homogeneously remodeled soil sample. This work deals especifically with the process of vertical descending soil water infiltration. It was intended to evaluate the classical equations of the infiltration law in homogeneous samples of three structurally distinct soils with disturbed and undisturbed structure. The experiment was carried out in a laboratory, in nine columns with three soils distinct characteristics, being a Haplic Cambisol, a Dystrophic Yellow Red Latosol and an eutrophic Red Nitosol. The infiltration rate curves were determined in the laboratory and the water content was determined by the gamma ray attenuation technique. The equation proposed by Kostiakov for the infiltration law adjusted very well (maximum R2 for all soils, except for the undisturbed Nitosol column) since it practically coincide with the equation of statistical fit of the data. The same did not occur with the equation proposed by Horton for which the coefficients of determination ranged from 0,528 to 0.898 (not considering the undisturbed column of Nitosol. In relation to the Green & Ampt model, unlike the Kostiakov and Horton equations that are empirical models, it can be said that it is a semi-analytical model, the data adjustments were also not good changing from 0,802 to 0,848 also not considering the undisturbed Nitosol. Philip\'s almost all-analytical model, based on the solution of the Richards equation for the horizontal direction, fitted very well the data from this work that were conducted in the downward vertical direction, since the graph of the wet facing front position the water source as a function of the square root of the infiltration time resulted in a straight line with a high coefficient of determination for all samples (R2 greater than 0.99 for the deformed and R2 greater than 0.95 for the deformed ones). All models presented a poor fit (R2 less than 0.01) for the undisturbed soil 3 column (Nitosol). Probably due to the presence of biopore inside the column, with preferential flow of water or to the sampling process that is very difficult due to the strong structure of this soil.

O presente trabalho compõe-se de três partes. Na primeira sintetizamos o desenvolvimento históricos e o estado atual do estudo das interações hiperfinas magnéticas, especialmente em ligas ferromagnéticas diluídas. Na segunda parte abordamos o método experimentas, discutindo as ideias fundamentais da correlação angular, sua aplicação e desempenho frente a outras técnicas. A isto segue-se uma descrição dos equipamentos. Na terceira parte descrevemos o procedimento experimental da medida das interações hiperfinas magnéticas no 207Pb em Fe como função da temperatura. Os campos hiperfinos magnéticos apresentam um comportamento fertemente anômalo em função da temperatura, cuja interpretação teórica não pode ser feita em termos dos modelos existentes. / The presente work is composed of three parts. In the first we make a synthesis of the historical evolution and the present state of the magnetic hyperfine interaction studies, especially in dilute ferromagnetic alloys. In the second part we analyse the experimental method, discussing the fundamental ideas of angular correlation and comparing it to other techniques. This is followed by a description of the equipament. The experimental methods are described of the equipment. The experimental methods are described in the third part. Finally the results of magnetic hyperfine field measurements on 207Pb in Fe are given as a function of temperature. The magnetic hyperfine fields show a strongly anomalous behavior as a function of temperature which can not be understood on the nasis of existing models.

O presente trabalho compõe-se de três partes. Na primeira sintetizamos o desenvolvimento históricos e o estado atual do estudo das interações hiperfinas magnéticas, especialmente em ligas ferromagnéticas diluídas. Na segunda parte abordamos o método experimentas, discutindo as ideias fundamentais da correlação angular, sua aplicação e desempenho frente a outras técnicas. A isto segue-se uma descrição dos equipamentos. Na terceira parte descrevemos o procedimento experimental da medida das interações hiperfinas magnéticas no 207Pb em Fe como função da temperatura. Os campos hiperfinos magnéticos apresentam um comportamento fertemente anômalo em função da temperatura, cuja interpretação teórica não pode ser feita em termos dos modelos existentes. / The presente work is composed of three parts. In the first we make a synthesis of the historical evolution and the present state of the magnetic hyperfine interaction studies, especially in dilute ferromagnetic alloys. In the second part we analyse the experimental method, discussing the fundamental ideas of angular correlation and comparing it to other techniques. This is followed by a description of the equipament. The experimental methods are described of the equipment. The experimental methods are described in the third part. Finally the results of magnetic hyperfine field measurements on 207Pb in Fe are given as a function of temperature. The magnetic hyperfine fields show a strongly anomalous behavior as a function of temperature which can not be understood on the nasis of existing models.

Mediu-se a seção de choque de ionização da camada K de átomos de Au e Bi por impacto de elétrons com energias entre os respectivos potenciais de ionização (80 e 90 keV) e 100 keV. Filmes finos de Au e Bi, evaporados em suportes de filmes finos de C, foram posicionados numa câmara de vácuo perpendicularmente ao feixe de elétrons do sistema injetor do Mícrotron da Universidade de São Paulo, Brasil. Os raios x emitidos num ângulo de 120 graus em relação à direção do feixe de elétrons foram observados com um detetor de HPGe planar, cuja eficiência total de pico foi determinada com fontes radioativas de atividades conhecidas. Para cada energia de feixe, a seção de choque experimental de produção de raios x foi determinada com base nas áreas dos picos $K\\alpha_{2,1}$ característicos, na área do espectro de bremsstrahlung próxima ao \"tip\" e na seção de choque duplamente diferencial de produção de bremsstrahlung teórica. Valores tabelados de fluorescence yield e taxa de emissão de raios x foram empregados para converter seções de choque de produção de raios x em seções de choque de ionização. Os resultados experimentais obtidos são ligeiramente maiores do que os resultados de cálculos recentes baseados na aproximação de Bohr com ondas distorcidas. No caso do Au, os poucos resultados encontrados na literatura para energias próximas ao limiar de ionização diferem entre si quase por um fator 4 a 100 keV, e a seção de choque obtida neste trabalho se encontra próxima do valor médio desses dados. Por outro lado, este experimento fornece as primeiras medições da seção de choque de ionização da camada K do Bi para energias menores que 2 MeV. / The cross sections for the ionization of the K shells of Au and Bi atoms by electrons with energies from 100 keV down to the respective thresholds (80 and 90 keV) were measured. To this end, thin films of Au and Bi, evaporated on very thin C backings, were positioned in a vacuum chamber perpendicularly to the electron beam delivered by the the microtron injector at the Universidade de São Paulo, Brazil. The x-rays emitted at an angle of 120 degrees relative to the beam direction were observed with a planar HPGe detector, whose full-energy peak efficiency curve had been determined using radioactive sources of known activities. For each beam energy, the experimental x-ray production cross section was determined using the area of the characteristic $K\\alpha_{2,1}$ peaks, the area of the spectrum in an energy interval close to the bremsstrahlung tip and the theoretical doubly-differential bremsstrahlung cross section. Tabulated fluorescence yields and x-ray emission rates were employed to convert x-ray production to ionization cross sections. The obtained experimental values for the K shells of the studied atoms are slightly larger than that of recent calculations carried out within the distorted-wave Born approximation. In the case of Au, the few measurements reported in the literature at energies close to the threshold differ by almost a factor of 4 at 100 keV, and our cross sections lie between those older data. On the other hand, the present experiment provides the first cross section measurements for the K shell ionization of Bi below 2 MeV.

Recentemente, o Observatório Pierre Auger tem medido espectro de energia de Raios Cósmicos Ultra Energéticos (Ultra High Energy Cosmic Rays - UHECR) (E > 1019 eV) com grande acurácia. No entanto, o estudo de raios cósmicos ultra energéticos na Terra tem uma forte dependência do estudo de sua propagação no Universo. Neste trabalho, abordamos o estudo da propagação de raios cósmicos em diferentes aspectos. Núcleos em alta energia interagem com os campos de radiação no caminho da fonte à Terra. A interação mais importante é a fotodesintegração. Na primeira parte, implementamos de maneira analítica e numérica a solução da razão de fotodesintegração e fizemos uso da solução numérica em um programa de Monte Carlo. Mostramos soluções baseadas na parametrização das seções de choque por uma função Gaussiana e por uma função Lorenztiana. Comparamos nossos resultados com trabalhos prévios da literatura. O seguinte estudo mostrou que sob a hipótese de propagação quase-linear e utilizando várias distribuições de fontes no céu, a latitude do observatório: tem influência no fluxo total medido por um observatório; impõe um limite na capacidade de medida de anisotropia e tem um efeito negligenciável na medida do XMax. No terceiro estudo, um limite superior na integral do fluxo de raios gama em GeV-TeV é usado para obter um limite superior na luminosidade total de UHECR de fontes individuais. A correlação entre o limite superior na integral do fluxo de raios gama e o limite superior na luminosidade total de UHECR é estabelecida através do processo de cascatas de partículas geradas durante a propagação de raios cósmicos nos campos de radiação. / Recently, the Pierre Auger Observatory has measured the energy spectrum of Ultra High Energy Cosmic Rays (UHECR) (E > 1019 eV) with an unprecedented accuracy. However, the study of ultra-high energy cosmic rays at Earth depends on the models used to describe the propagation of the particle in the Universe. In this work, we present a study of propagation of cosmic rays on different aspects. Nucleus at this high energy interacts with the radiation fields on the way from the source to Earth. The most important interaction is the photodisintegration. In the first part, we implemented analytical, numerical and Monte Carlo simulation solutions for the photodisintegration rate. We show solutions based on parameterizations of the cross-section using Gaussian and Lorenztian functions. We compare our results with previous works. The following study shows that under the assumption of quasi-linear propagation and using several sources distributions of sky, the latitude of the observatory: has influence on the total flux measured by an observatory; imposes a limitation on the capability of measuring an anisotropic sky and has a negligible efect on the Xmax measurement. In the thirdy study, an upper limit on the integral flux of GeV-TeV gamma-rays is used to extract the upper limit on the total UHECR luminosity of individual sources. The correlation between upper limit on the integral GeV-TeV gamma-rays flux and upper limit on the UHECR luminosity is established through the cascading process that takes place during propagation of the cosmic-rays in the background radiation fields.

O presente trabalho compõe-se de três partes. Na primeira sintetizamos o desenvolvimento históricos e o estado atual do estudo das interações hiperfinas magnéticas, especialmente em ligas ferromagnéticas diluídas. Na segunda parte abordamos o método experimentas, discutindo as ideias fundamentais da correlação angular, sua aplicação e desempenho frente a outras técnicas. A isto segue-se uma descrição dos equipamentos. Na terceira parte descrevemos o procedimento experimental da medida das interações hiperfinas magnéticas no 207Pb em Fe como função da temperatura. Os campos hiperfinos magnéticos apresentam um comportamento fertemente anômalo em função da temperatura, cuja interpretação teórica não pode ser feita em termos dos modelos existentes. / The presente work is composed of three parts. In the first we make a synthesis of the historical evolution and the present state of the magnetic hyperfine interaction studies, especially in dilute ferromagnetic alloys. In the second part we analyse the experimental method, discussing the fundamental ideas of angular correlation and comparing it to other techniques. This is followed by a description of the equipament. The experimental methods are described of the equipment. The experimental methods are described in the third part. Finally the results of magnetic hyperfine field measurements on 207Pb in Fe are given as a function of temperature. The magnetic hyperfine fields show a strongly anomalous behavior as a function of temperature which can not be understood on the nasis of existing models.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Augusto Leigui de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2018. / O objetivo deste trabalho é discutir a distorção do fluxo de raios gama de altas energias (250 GeV ¿ 25 TeV) devido a processos de atenuação desde a fonte até sua chegada na Via Lactea. Entre esses processos estão a produção de pares pela interação com a radiação cósmica de fundo, principalmente EBL, e a oscilação de fótons em bosons pseudoescalares leves, chamados de partículas tipo áxion (ALPs). Também é discutido como será o sinal do fluxo detectado pelo Cherenkov Telescope Array, explicitando suas especificações técnicas e principais melhorias em relação aos detectores atuais, o que nos levará a uma nova geração de telescópios de raios gama. / The purpose of this research is to discuss the distortion of VHE gamma-ray flux (250 GeV - 25 TeV) due to attenuation processes along its path from the source to our galaxy, namely: pair production as a result of the interaction with the background cosmic radiation, especially EBL, and gamma-ray mix with a light pseudoescalar fundamental boson called axion-like particle (ALP). It is also discussed how this signal should appear at Cherenkov Telescope Array, emphasizing its technical specifications and major improvements over current IACTs, which will lead us to a new generation of gamma-ray telescopes.

Oito blocos transportáveis para calibração foram construídos para serem utilizados como padrões de concentração na calibração de espectrômetros gama portáteis e aerotransportados. Todo o procedimento de construção é descrito em detalhe. Os blocos, com dimensões de 1 m x 1 m x 0,30 m e massas variando entre 593 kg e 673 kg, devem a sua radioatividade à adição de diferentes quantidades de feldspato potássico (ortoclásio), caldasito e areia monazítica à massa de concreto. As concentrações de potássio, urânio e tório variam significativamente de um bloco para outro atingindo valores máximos de 5,7% de K, 45,6 ppm eU e 137 ppm eTh. A distribuição do fluxo de radiação gama proveniente da superfície dos blocos de concreto e a magnitude das heterogeneidades na concentração dos elementos radioativos foi determinada experimentalmente. Como exemplo de aplicação apresenta-se o resultado da calibração de um espectrômetro gama portátil. / Eight transportable calibration pads were built in to be used as concentration standards for portable and airborne gamma spectrometers calibrations. The pads construction procedure is described in full detail. The pads, with dimensions of 1 m x 1 m x 0,30 m and masses between 593 kg and 673 kg were made radioactive by the addition of different amounts of k-feldspar, caldasite and monazitic sand to the concrete masses. The potassium, uranium and thorium concentration vary significantly in the pads, reaching maximum values of 5,7% of K, 45,6 ppm eU and 137 ppm eTh. The distribution of the gamma radiation flux from the pads surfaces and the heterogeneity magnitudes of the radioactive elements concentration were experimentally established. An example of gamma spectrometer calibration is presented.

Embora seja uma técnica tradicional, empregada largamente em processos industriais, a operação unitária de aeração pode ser otimizada ao se utilizar modelos matemáticos que descrevam seu comportamento hidrodinâmico. Diversas equações se prestam a esse fim, no entanto, avanços tecnológicos, tanto no campo instrumental como computacional, permitiram a obtenção de equações mais realísticas e abrangentes. Neste trabalho foram ajustadas e avaliadas equações para descrever três importantes parâmetros envolvidos na transferência de oxigênio em meio hídrico: coeficiente volumétrico de transferência de massa, fração de vazios e velocidade ascensional de bolhas. Para tanto, ademais da utilização de conceitos teóricos amplamente difundidos no meio acadêmico, empregou-se um conjunto de dados já existente. Essa combinação permitiu a avaliação e aproximação das equações teóricas à realidade experimental através de coeficientes de ajuste empíricos. Foram obtidos os seguintes resultados: a) revisão bibliográfica e sugestão da correlação que melhor descreve o coeficiente volumétrico de transferência de massa; b) correlação que descreve a fração de vazios, a partir da analise da concentração de bolhas segundo distribuições gaussianas; c) correlação que descreve a velocidade ascensional de bolhas em plumas. A complexidade de cada parâmetro obtido deixou clara a importância da análise isolada, precedendo a convolução dos mesmos em um único modelo, pois embora as resposta e recomendações apresentadas não forneçam conclusões definitivas sobre todos os aspectos envolvidos na transferência de oxigênio em meio hídrico, suas considerações pontuais contribuem sobremaneira ao domínio do fenômeno global, beneficiando modelagens matemáticas futuras. / Although it is a traditional technique, widely employed in industrial processes, the unit operation of aeration can be optimized when resorting to mathematical models which describe their hydrodynamic behavior. A range of equations lends itself to this purpose, however, technological advances both in the instrumental as computational field, allowed the achievement of equations more realistic and comprehensives. In this study were adjusted and evaluated equations to describe three important parameters involved in the oxygen transfer in the hydric medium: volumetric mass transfer coefficient, void fraction and upflow bubble velocity. To this end, besides the use of theoretical concepts widely disseminated in the academic literature, it was employed a set of already existing data. This combination allowed the evaluation and approximation of theoretical equations to experimental reality by means of empirical adjustment coefficients. Were obtained the following results: a) literature review and suggestion of the best correlation which describes the volumetric mass transfer coefficient, b) correlation which describes the fraction of voids, from the analysis of the concentration of bubbles by Gaussian distributions, c) correlation which describes the upflow velocity of swarms of bubbles. The complexity of each parameter obtained made clear the importance of the isolated analysis, preceding the convolution of them in a single model because although the answers and recommendations given fail to supply definitive conclusions on all aspects involved in the transfer of oxygen in hydric medium, their specific considerations contribute to the knowledge of the global phenomenon, benefiting deeply future mathematical models.