Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As equaÃÃes nÃo lineares de Fokker-Planck - EFPNL sÃo equaÃÃes diferenciais capazes de descrever macroscopicamente sistemas fÃsicos e quÃmicos que apresentam algum tipo de difusÃo anÃmala. Como exemplos de aplicaÃÃes de importÃncia cientÃfica e tecnolÃgica, podemos citar o processo de transporte em meios porosos, a dinÃmica de crescimento de superfÃcies, difusÃo de polÃmeros do tipo micelas quebrÃveis e dinÃmica de vÃrtices em supercondutores do tipo II. Para este Ãltimo, sabe-se que o movimento de vÃrtices causa dissipaÃÃo de energia, e a interaÃÃo entre eles pode ser representada por uma funÃÃo do tipo Bessel modificada. Portanto, no sentido de modelar vÃrtices em supercondutores, estudamos o movimento de partÃculas interagentes em regime de superamortecimento e em contato com um reservatÃrio tÃrmico a temperatura T, utilizando esse mesmo tipo de interaÃÃo para vÃrtices. Mostramos entÃo, por meio do formalismo das equaÃÃes nÃo lineares de Fokker-Planck, que hà uma associaÃÃo do sistema em estudo, no limite de temperatura T=0, com a estatÃstica generalizada de Tsallis. Para comprovar essa relaÃÃo direta utilizamos o conhecido teorema H e suas generalizaÃÃes, o qual permite uma relaÃÃo entre o funcional entrÃpico generalizado com uma famÃlia de EFPNL. Mostramos ainda que para temperaturas relativamente altas, o sistema deve ser melhor representado pela estatÃstica padrÃo de Boltzmann-Gibbs, pois a funÃÃo distribuiÃÃo de partÃculas, no estado estacionÃrio, tem a forma de uma gaussiana. AlÃm dos resultados analÃticos para a funÃÃo distribuiÃÃo, resultados numÃricos foram obtidos para o movimento superamortecido de partÃculas interagentes por meio de DinÃmica Molecular com a inclusÃo de um ruÃdo branco (aditivo), confirmando assim os resultados teÃricos. / The Fokker-Planck equations of nonlinear - EFPNL are differential equations able to describe macroscopic physical and chemical systems that have some type of anomalous diffusion. Examples of applications of scientific and technological importance, we may cite the case of transport in porous media, the growth dynamics of surfaces, diffusion of polymerlike breakable micelles and the dynamics of interacting vortices in type II superconductors. For the latter, it is known that the vortex motion causes power dissipation, and the interaction between them can be represented by a modified Bessel function type. Therefore, in order to model vortices in superconductors, we study the overdamped motion of interacting particles in contact with a thermal reservoir at temperature T, using the same type of interaction for vortices. We show, by means of the nonlinear Fokker-Planck equations formalism, that there is an association of the system under study, in the temperature limit T = 0, with the generalized Tsallis statistics. To prove this direct relation, we use the well-known H theorem and its generalizations, which allows an unambiguous relationship between the generalized entropy function with EFPNL. We show that even for relatively high temperatures, the system should be better represented by the Boltzmann-Gibbs standard statistical, since the distribution function of particles in the steady state, has the form of a Gaussian. In addition to the analytical results for the distribution function, numerical results for overdamped motion of interacting particles were obtained by molecular dynamics with the addition of white noise (additive) thus confirming the theoretical results.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-21T14:32:11Z No. of bitstreams: 1 rodrigomachadodepaula.pdf: 916339 bytes, checksum: 430b9be0b67c1ae2c2713dc483ebcfc3 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-12-22T12:52:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigomachadodepaula.pdf: 916339 bytes, checksum: 430b9be0b67c1ae2c2713dc483ebcfc3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T12:52:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigomachadodepaula.pdf: 916339 bytes, checksum: 430b9be0b67c1ae2c2713dc483ebcfc3 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Este trabalho foi inspirado pelo artigo [1] “New bounds for Tsallis parameter in a noncommutativephase-spaceentropicgravityandnonextensiveFriedmannequations”. Inicialmente, é apresentada uma nova teoria que deriva a lei de gravitação de Newton, segunda lei e Relatividade Geral do ponto de vista termodinâmico. Além disso, é apresentada a teoria estatística não-extensiva de Tsallis onde sua principal característica é a inserção do parâmetro q que mede o grau de não-extensividade. Novos limites para este parâmetro são calculados, em um espaço de fases não-comutativo. As equações de Friedmann são derivadas a partir do princípio holográfico e uma generalização não-extensiva para estas equações também é apresentada. Ao final, é feita uma análise dos parâmetros cosmológicos incorporando-se propriedades não-extensivas. / This work was inspired by the article [1] “New bounds for Tsallis parameter in a noncommutative phase-space entropic gravity and nonextensive Friedmann equations”. First of all, it is presented a new theory that obtains Newton’s law for gravity, second law and General Relativity from termodynamics. Moreover, it is also presented the Tsallis’s nonextensive statistical theory where the principal feature is the insertion of q parameter which quantifies the degree of nonextensivity. New bounds are obtained for this parameter, in a noncommutative phase-space. The Friedmann equations are developed from holographic principles and a nonextensive generalization for this equations are also presented. Finally, it is made an analyses from cosmological parameters proposing nonextensivity properties.

Várias propriedades das colisões de partículas hadrônicas são bem descritas pela teoria termodinâmica de Hagedorn para hádrons altamente excitados (em inglês, fireballs) [1]. Uma destas propriedades é a distribuição dos momentos das partículas decorrentes da colisão. O modelo estatístico desenvolvido por Hagedorn se mostra em concordância com dados experimentais produzidos em colisões cuja energia no centro de massa é relativamente baixa (sqrt(s) < 10 GeV ), mas começa a apresentar falhas descrições com o aumento de sqrt(s) [2]. Todavia, esta teoria foi generalizada usando um formalismo termodinâmico não-extensivo proposto por Tsallis [3] [4] [5] que tem se mostrado útil no ajuste dos dados experimentais. Essa generalização tem sido bem sucedida na descrição da distribuição dos momentos transversais obtidos para colisões de partículas ultra-relativísticas. Com o objetivo de melhor compreender os aspectos estatísticos envolvidos nas colisões de partículas em altas energias, este trabalho constituiu no estudo, do ponto de vista macroscópico, da produção e distribuição de partículas em colisões relativísticas, utilizando-se das ferramentas estatísticas desenvolvidas pela mecânica elaborada por Hagedorn e sua generalização. Ao analisar os resultados, que são apresentados logo a seguir, tornou-se um dos objetivos deste projeto denotar que as propriedades das teorias indicadas anteriormente (especialmente a generalização de Hagedorn) podem ser utilizadas como ferramentas na descrição e fornecimento de propriedades do meio em colisões de partículas em condições extremas. / Many properties of hadron particles collisions are well described by Hagedorn thermodynamical theory for highly excited hadrons or fireballs [1]. One of these properties is the momentum distribution of secondary particles produced. Hagedorns statistical model is in good agreement with experimental data for collision with sqrt(s) < 10 GeV [2], but it starts to show failed descriptions for higher sqrt(s) [2]. However, this theory was generalized by using a non-extensive thermodynamics formalism proposed by Tsallis [3] [4] [5], which has been useful to fit experimental data. Such generalization has been successful in describing transverse momentum distributions obtained in ultra-relativistic particles collisions. Within the purpose of comprehending the statistical aspects involved in collisions of particles in high energies, this work constitutes, in a macroscopic point of view, a study of production and distribution of particles in relativistic collisions, through the use of statistical tools developed by Hagedorns mechanics and its generalization. In analysing results (to be shown later), it became a purpose to denote that the proprieties of the previously indicated theories (especially Hagedorns generalization) may be used as appropriate tools in describing and providing environment properties in particles collisions in extreme conditions.

A modelagem em radiobiologia possibilita prever a eficácia de tratamentos radioterápicos, especificando protocolos e estratégias para se tratar pacientes com câncer. Muitos modelos matemáticos têm sido propostos para a avaliação da Probabilidade de Controle Tumoral (TCP). Nesta tese, inicialmente apresenta-se um estudo desenvolvido em colaboração com pesquisadores da Universidade de Alberta, no Canadá, em que são comparadas as TCP\'s obtidas através de simulações Monte Carlo e dos modelos Poissoniano, de Zaider-Minerbo (ZM) e de Dawson-Hillen (DH). Os resultados mostram que, para tumores de baixa proliferação celular, o uso do modelo Poissoniano para indicação de protocolos de tratamento é tão eficaz quanto o método Monte Carlo ou o uso de modelos mais sofisticados (ZM e DH). Na segunda parte da tese, propõe-se um teste estatístico, baseado em simulações Monte Carlo do modelo de TCP de DH, para se determinar a capacidade de previsão de erradicação de tumor (cura). Obtem-se a curva ROC do teste a partir das distribuições de probabilidade da fração de células tumorais remanescentes, nas condições de cura ou não-cura. Os resultados mostram que o método pode ser também aplicado a dados clínicos, sugerindo que a avaliação do tamanho do tumor no início da radioterapia permite a prognose do tratamento a curto prazo. Na terceira parte da tese, aborda-se o estudo da fração de sobrevivência (FS) de células tumorais em função da dose de radiação a que são submetidas. Na literatura, esta fração de sobrevivência tem sido formulada através do modelo Linear-Quadrático (LQ) e, mais recentemente, da estatística não-extensiva de Tsallis. Avalia-se o comportamento dessas duas formulações em termos dos ajustes da FS a dados experimentais da literatura (referentes a células cultivadas in vitro para vários tecidos tumorais) estendendo-se assim estudos prévios da literatura. Os parâmetros da FS para ambas formulações são obtidos e a qualidade dos ajustes da FS a dados experimentais é comparada utilizando-se o qui-quadrado reduzido. Os resultados mostram que, em geral, as duas formulações permitem bons ajustes das curvas de FS. Além deste estudo, utilizamos a estatística não-extensiva de Tsallis para obtenção da TCP de ZM em função da dose, expressando-a analiticamente em termos da função Gama (para um perfil de dose típico de radiação de feixe externo) e da função Hipergeométrica (para um perfil de dose típico de braquiterapia). Finalmente, as curvas das correspondentes TCP\'s são levantadas com o uso de dados experimentais e comparadas com a TCP\'s obtidas através do modelo LQ. / Radiobiological modeling allows one to predict the efficacy of radiotherapeutic treatments, specifying protocols and strategies to treat patients with cancer. Many mathematical models have been proposed to evaluate the Tumor Control Probability (TCP). In this thesis we first present a study in colaboration with researchers at the University of Alberta, Canada, in which we compare the TCPs obtained by Monte Carlo simulations and from the Poissonian, Zaider-Minerbo (ZM) and Dawson-Hillen (DH) models. Results show that, for low proliferation tumors, the use of the Poissonian model for indicating the treatment protocol is as effective as the Monte Carlo method or more sofisticated models (ZM and DH). in the second part of the thesis, we propose a statistical test based on Monte Carlo simulations of the DH TCP model to determine the prediction capacity of tumor eradication (cure). We obtain the ROC curve of the test from the probability distributions of the remaining tumor cells for conditions of cure and non-cure. Results show that the method can also be applied to clinical data suggesting that the evaluation of the tumor size at the beginning of the radiotherapy leads to a short-term prognosis of the treatment. In the third part of the thesis, we study the surviving fraction (FS) of tumor cells as function of the radiation dose to which they are subjected. In the literature, this surviving fraction has been formulated by the Linear-Quadratic (LQ) model and, more recently, from the Tsallis non-extensive statistics. We evaluate the behaviour of both formulations in terms of the FS fittings to experimental data in the literature (related to cells cultivated for several tumoral tissues) so that we extend previous studies in the literature. The FS parameters for both formulations are obtained and the quality of the FS fittings to experimental data is compared using the reduced chi-square. Results show that in general both formulations lead to very good FS-curve fittings. Furthermore, we use the Tsallis non-extensive statistics to obtain the ZM TCP as function of the dose, expressing it analitically in terms of the Gamma function (for a dose profile typical of external beam radiation) and the Hipergeometric function (for a dose profile typical of brachitherapy). Finally, the curves of the corresponding TCPs are plotted using experimental data and then compared with TCPs obtained from the LQ model.

Várias propriedades das colisões de partículas hadrônicas são bem descritas pela teoria termodinâmica de Hagedorn para hádrons altamente excitados (em inglês, fireballs) [1]. Uma destas propriedades é a distribuição dos momentos das partículas decorrentes da colisão. O modelo estatístico desenvolvido por Hagedorn se mostra em concordância com dados experimentais produzidos em colisões cuja energia no centro de massa é relativamente baixa (sqrt(s) < 10 GeV ), mas começa a apresentar falhas descrições com o aumento de sqrt(s) [2]. Todavia, esta teoria foi generalizada usando um formalismo termodinâmico não-extensivo proposto por Tsallis [3] [4] [5] que tem se mostrado útil no ajuste dos dados experimentais. Essa generalização tem sido bem sucedida na descrição da distribuição dos momentos transversais obtidos para colisões de partículas ultra-relativísticas. Com o objetivo de melhor compreender os aspectos estatísticos envolvidos nas colisões de partículas em altas energias, este trabalho constituiu no estudo, do ponto de vista macroscópico, da produção e distribuição de partículas em colisões relativísticas, utilizando-se das ferramentas estatísticas desenvolvidas pela mecânica elaborada por Hagedorn e sua generalização. Ao analisar os resultados, que são apresentados logo a seguir, tornou-se um dos objetivos deste projeto denotar que as propriedades das teorias indicadas anteriormente (especialmente a generalização de Hagedorn) podem ser utilizadas como ferramentas na descrição e fornecimento de propriedades do meio em colisões de partículas em condições extremas. / Many properties of hadron particles collisions are well described by Hagedorn thermodynamical theory for highly excited hadrons or fireballs [1]. One of these properties is the momentum distribution of secondary particles produced. Hagedorns statistical model is in good agreement with experimental data for collision with sqrt(s) < 10 GeV [2], but it starts to show failed descriptions for higher sqrt(s) [2]. However, this theory was generalized by using a non-extensive thermodynamics formalism proposed by Tsallis [3] [4] [5], which has been useful to fit experimental data. Such generalization has been successful in describing transverse momentum distributions obtained in ultra-relativistic particles collisions. Within the purpose of comprehending the statistical aspects involved in collisions of particles in high energies, this work constitutes, in a macroscopic point of view, a study of production and distribution of particles in relativistic collisions, through the use of statistical tools developed by Hagedorns mechanics and its generalization. In analysing results (to be shown later), it became a purpose to denote that the proprieties of the previously indicated theories (especially Hagedorns generalization) may be used as appropriate tools in describing and providing environment properties in particles collisions in extreme conditions.

Neste trabalho estudamos a aplicabilidade dos conceitos de autoconsistência de R. Hagedorn e de não-extensividade de acordo com a estatística de Tsallis. Estes dois conceitos podem ser associados de acordo com a teoria autoconsistente não-extensiva. A análise dos dados de distribuição de momento tranversal e do espectro de massa de hádrons permite testar a aplicabilidade desses conceitos, e neste trabalho desenvolvemos esta análise para dados obtidos em colisões pp em energias ultrarelativísticas. Os resultados obtidos nessas análises confirmam a idéia de Hagedorn da existência de uma temperatura limite para sistemas hadrônicos e também é observado uma ótima descrição do espectro de massa hadrônico pela da TACNE. Parte dos resultados deste trabalho está publicada na Physical Review D 87, 114022 (2013). / In this work, we study the applicability of the concepts of self-consistency by R. Hagedorn and non-exntensivity according to the Tsallis statistic. These two concepts can be associeted in accordance with the self-consistency non-extensive theory. The analysis of distribution data of transverse momentum and mass spectrum allows hadron test applicability of these concepts, and in this work we developed this analysis for data obtained from pp collisions at ultrarelativistic energies. The results of these analysis support the ideia of the existence of a Hagedorns temperature threshold for hadronic systems and a very good description of the hadroic mass spectrum by the self-consistency non-extensive theory is also verified. Part of this work is published in Physical Review D 87, 114022 (2013).

[pt] Esta tese busca utilizar os novos conceitos físicos relacionados à física do estado sólido e à mecânica estatística - teoria do caos e geometria fractal - na análise do comportamento de sistemas dinâmicos não-lineares. Mais pormenorizadamente, trata-se de estudar o comportamento de um modelo numérico elasto-plástico com função de escoamento de Mohr-Coulomb, usualmente empregado em simulações de materiais geológicos - cimentados ou não -, quando submetido a carregamentos externos, situação esta geralmente encontrada em problemas afeitos à mecânica dos solos e das rochas (p/ex., estabilidade de taludes e escavações subterrâneas). Mostra-se que tal modelo geomecânico de muitos corpos (many-body) interagentes é conduzido espontaneamente, ao longo de sua evolução temporal, à chamada criticalidade auto-organizada (self- organized criticality - SOC), estado caracterizado por apresentar evolução na fronteira entre ordem e caos, sensibilidade extrema a qualquer pequena perturbação, e desenvolvimento de interações espaço-temporais de longo alcance. Como a evolução de qualquer sistema dinâmico pode ser vista como um fluxo ininterrupto de informações entre suas partes constituintes, avaliou-se, para tal sistema, a entropia de Tsallis, formulação original proposta pelo físico brasileiro Constantino Tsallis, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), tendo se mostrado adequada à sua descrição. Em especial, determinou-se para tal sistema, pela primeira vez, o valor do índice entrópico, que parametriza a aludida forma entrópica alternativa. Ademais, como é característico de sistemas fora do equilíbrio regidos por uma dinâmica de limiar, mostra-se que tal sistema geomecânico, durante o seu desenvolvimento, teve a sua simetria translacional inicial quebrada, sendo substituída pela simetria por escala, auto-semelhante (i.é., fractal). Em decorrência, o modelo exibe a chamada invariância discreta de escala (discrete scale invariance - DSI), fruto do processo mesmo de ruptura progressiva do material heterogêneo. Especificamente, as simulações numéricas sugeriram que o processo de ruptura progressiva do material elasto-plástico se dá por uma transferência multiplicativa de tensões, em diferentes escalas de observação hierarquicamente dispostas, acarretando o aparecimento de sinais bastante peculiares, caracterizados por desvios oscilatórios sistemáticos do padrão em lei de potência, o que possibilita a previsão de sua ruína, quando ainda em fase preparatória. Assim, esta pesquisa mostrou a eficiência de tal método de previsão, aplicado, pela primeira vez, não somente aos resultados das simulações numéricas do referido modelo geomecânico, como aos ensaios de laboratório em rochas sedimentares, realizados no Centro de Pesquisas da Petrobrás (CENPES). Por fim, é interessante assinalar que o material elasto-plástico investigado neste trabalho teve seu comportamento compartilhado por um modelo matemático bastante simples, fundamentado na função binomial multifractal, reconhecida por descrever processos multiplicativos em diferentes escalas. / [en] This thesis aims at applying new concepts from solid state physics and statistical mechanics - chaos theory and fractal geometry - to the study of nonlinear dynamic systems. More precisely, it deals with a two-dimensional continuum elastoplastic Mohr-Coulomb model, commonly used to simulate pressure-sensitive materials (e.g., soils, rocks and concrete) subjected to stress-strain fields, normally found in general soil or rock mechanics problems (e.g., slope stability and underground excavations). It is shown that such many-body system is spontaneously driven to a state at the edge of chaos, called self- organized criticality (SOC), capable of developing long- range interactions in space and long-range memory in time. A new entropic form proposed by C. Tsallis is presented and shown that it is the suitable theoretical framework to deal with these problems. Furthermore, the index q of the Tsallis entropy, which measures the degree of non- additivity of the system, is calculated, for the first time, for an elastoplastic model. In addition, as is usual in non-equilibrium systems with threshold dynamics, the model changes its symmetry, from translational to fractal (that is, self-similar), leading to what is called discrete scale invariance. It is shown that this special type of scale invariance, characterized by systematic oscillatory deviations from the fundamental power-law behavior, can be used to predict the failure of heterogeneous materials, while the process is still being build-up, i.e., from precursory signals, typical of progressive failure processes. Specifically, this framework was applied, for the first time, not only to the elastoplastic geomechanical model, but to laboratory tests in sedimentary rocks as well. Finally, it is interesting to realize that the above- mentioned behaviors are also displayed by the binomial multifractal function, known to adequately describe multiplicative cascading processes.

Neste trabalho estudamos a aplicabilidade dos conceitos de autoconsistência de R. Hagedorn e de não-extensividade de acordo com a estatística de Tsallis. Estes dois conceitos podem ser associados de acordo com a teoria autoconsistente não-extensiva. A análise dos dados de distribuição de momento tranversal e do espectro de massa de hádrons permite testar a aplicabilidade desses conceitos, e neste trabalho desenvolvemos esta análise para dados obtidos em colisões pp em energias ultrarelativísticas. Os resultados obtidos nessas análises confirmam a idéia de Hagedorn da existência de uma temperatura limite para sistemas hadrônicos e também é observado uma ótima descrição do espectro de massa hadrônico pela da TACNE. Parte dos resultados deste trabalho está publicada na Physical Review D 87, 114022 (2013). / In this work, we study the applicability of the concepts of self-consistency by R. Hagedorn and non-exntensivity according to the Tsallis statistic. These two concepts can be associeted in accordance with the self-consistency non-extensive theory. The analysis of distribution data of transverse momentum and mass spectrum allows hadron test applicability of these concepts, and in this work we developed this analysis for data obtained from pp collisions at ultrarelativistic energies. The results of these analysis support the ideia of the existence of a Hagedorns temperature threshold for hadronic systems and a very good description of the hadroic mass spectrum by the self-consistency non-extensive theory is also verified. Part of this work is published in Physical Review D 87, 114022 (2013).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-30Bitstream added on 2014-06-13T18:51:25Z : No. of bitstreams: 1 brandao_c_me_sjrp.pdf: 2464888 bytes, checksum: 22ba55e346e2ad76af2e1695d3998ff4 (MD5) / Nesta dissertação, além da apresentação de um ensaio teórico sobre a fundamentação da Mecânica Quântica, Computação, Informação Quântica, Criptografia e Entropias Quânticas, serão mostradas, de forma inédita, algumas implementações sobre o efeito da Entropia no Emaranhamento Quântico, importante para processos de transmissão da Informação Quântica, com o uso dos programas Mathematica e Matlab. Primeiramente e apresentado um breve histórico sobre a Computação Quântica e a Informação Quântica, junto com uma perspectiva do futuro. Logo em seguida uma breve introdu cão sobre a Mecânica Quântica, com o estudo de autovetores e autovalores e seus postulados, produtos tensoriais e o micro-universo. Na sequência um texto sucinto com os conceitos fundamentais da Computação Quântica como os bits quânticos, e portas lógicas. Além dos principais algoritmos quânticos. Depois passa-se a estudar a Informa ção Quântica, as operações quânticas, canais de inversão e polarização, para então chegar-se a Entropia, quando e feito um estudo comparativo entre as entropias de Von Neumann e Tsallis. E por fim um pouco de Criptografia Quântica. / In this dissertation, beyond the presentation of a theoretical essay on the basis of the Quantum Mechanics, Computation, Quantum information, Quantum Criptografy and Entropies, it will also be shown, for rst time, some implementations on the e ect of the Entropy tests on Quantum Entanglement for processes of transmission of Quantum Information, through the uses Mathematica and Matlab Programs. First I present a historical brie ng on the Quantum Computation and Quantum Information, together with a perspective of the future. Afterwards it will shown on introduction on the Quantum Mechanics, and its postulates, and the micro-universe. In sequence, a brief text with the fundamental concepts of the Quantum Computation, as the quantum bits, logic gates, and the main quantum algorithms. Later we will start to study Quantum Information, the quantum operations, channels of inversion and polarization. Furthermore we will go to discuss Entropy, where it is made a comparative study of Entropies of Von Neumann and Tsallis. And nally a little of Quantum Criptografy will be worked out.

A modelagem em radiobiologia possibilita prever a eficácia de tratamentos radioterápicos, especificando protocolos e estratégias para se tratar pacientes com câncer. Muitos modelos matemáticos têm sido propostos para a avaliação da Probabilidade de Controle Tumoral (TCP). Nesta tese, inicialmente apresenta-se um estudo desenvolvido em colaboração com pesquisadores da Universidade de Alberta, no Canadá, em que são comparadas as TCP\'s obtidas através de simulações Monte Carlo e dos modelos Poissoniano, de Zaider-Minerbo (ZM) e de Dawson-Hillen (DH). Os resultados mostram que, para tumores de baixa proliferação celular, o uso do modelo Poissoniano para indicação de protocolos de tratamento é tão eficaz quanto o método Monte Carlo ou o uso de modelos mais sofisticados (ZM e DH). Na segunda parte da tese, propõe-se um teste estatístico, baseado em simulações Monte Carlo do modelo de TCP de DH, para se determinar a capacidade de previsão de erradicação de tumor (cura). Obtem-se a curva ROC do teste a partir das distribuições de probabilidade da fração de células tumorais remanescentes, nas condições de cura ou não-cura. Os resultados mostram que o método pode ser também aplicado a dados clínicos, sugerindo que a avaliação do tamanho do tumor no início da radioterapia permite a prognose do tratamento a curto prazo. Na terceira parte da tese, aborda-se o estudo da fração de sobrevivência (FS) de células tumorais em função da dose de radiação a que são submetidas. Na literatura, esta fração de sobrevivência tem sido formulada através do modelo Linear-Quadrático (LQ) e, mais recentemente, da estatística não-extensiva de Tsallis. Avalia-se o comportamento dessas duas formulações em termos dos ajustes da FS a dados experimentais da literatura (referentes a células cultivadas in vitro para vários tecidos tumorais) estendendo-se assim estudos prévios da literatura. Os parâmetros da FS para ambas formulações são obtidos e a qualidade dos ajustes da FS a dados experimentais é comparada utilizando-se o qui-quadrado reduzido. Os resultados mostram que, em geral, as duas formulações permitem bons ajustes das curvas de FS. Além deste estudo, utilizamos a estatística não-extensiva de Tsallis para obtenção da TCP de ZM em função da dose, expressando-a analiticamente em termos da função Gama (para um perfil de dose típico de radiação de feixe externo) e da função Hipergeométrica (para um perfil de dose típico de braquiterapia). Finalmente, as curvas das correspondentes TCP\'s são levantadas com o uso de dados experimentais e comparadas com a TCP\'s obtidas através do modelo LQ. / Radiobiological modeling allows one to predict the efficacy of radiotherapeutic treatments, specifying protocols and strategies to treat patients with cancer. Many mathematical models have been proposed to evaluate the Tumor Control Probability (TCP). In this thesis we first present a study in colaboration with researchers at the University of Alberta, Canada, in which we compare the TCPs obtained by Monte Carlo simulations and from the Poissonian, Zaider-Minerbo (ZM) and Dawson-Hillen (DH) models. Results show that, for low proliferation tumors, the use of the Poissonian model for indicating the treatment protocol is as effective as the Monte Carlo method or more sofisticated models (ZM and DH). in the second part of the thesis, we propose a statistical test based on Monte Carlo simulations of the DH TCP model to determine the prediction capacity of tumor eradication (cure). We obtain the ROC curve of the test from the probability distributions of the remaining tumor cells for conditions of cure and non-cure. Results show that the method can also be applied to clinical data suggesting that the evaluation of the tumor size at the beginning of the radiotherapy leads to a short-term prognosis of the treatment. In the third part of the thesis, we study the surviving fraction (FS) of tumor cells as function of the radiation dose to which they are subjected. In the literature, this surviving fraction has been formulated by the Linear-Quadratic (LQ) model and, more recently, from the Tsallis non-extensive statistics. We evaluate the behaviour of both formulations in terms of the FS fittings to experimental data in the literature (related to cells cultivated for several tumoral tissues) so that we extend previous studies in the literature. The FS parameters for both formulations are obtained and the quality of the FS fittings to experimental data is compared using the reduced chi-square. Results show that in general both formulations lead to very good FS-curve fittings. Furthermore, we use the Tsallis non-extensive statistics to obtain the ZM TCP as function of the dose, expressing it analitically in terms of the Gamma function (for a dose profile typical of external beam radiation) and the Hipergeometric function (for a dose profile typical of brachitherapy). Finally, the curves of the corresponding TCPs are plotted using experimental data and then compared with TCPs obtained from the LQ model.