Dissertações/Teses

Clique aqui para acessar os arquivos diretamente da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRN

2024
Dissertações
1
  • RAMON DE OLIVEIRA SILVA JUNIOR
  • Estimativa de wavelt fonte utilizando aprendizagem de máquina e wavelt sísmica generalizada

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAMON CRISTIAN FERNANDES ARAUJO
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • SERGIO LUIZ EDUARDO FERREIRA DA SILVA
  • Data: 24/04/2024

  • Mostrar Resumo
  • A estimativa da wavelet da fonte a partir de dados sísmicos é uma tarefa importante no esforço de imageamento da subsuperfície. Neste estudo pretendemos testar uma abordagem de Aprendizado de Máquina (AM) para obter os parâmetros da wavelet da fonte a partir dos dados sísmicos observados. Por uma questão de simplicidade, geralmente assume-se que a wavelet de Ricker é uma boa aproximação para a forma de onda da fonte sísmica. Porém, a atenuação causada pela propagação em meios heterogêneos e fenômenos específicos da água distorcem o conteúdo de frequência da wavelet, efeito não representado adequadamente pelo Ricker. Para corrigir esse fenômeno, trabalhamos com a Wavelet Sísmica Generalizada(WSG), que é uma generalização recentemente proposta da wavelet de Ricker. A Ricker possui apenas um parâmetro, a frequência fundamental. Por outro lado, a WSG possui dois parâmetros: a mesma frequência fundamental e a ordem da derivada temporal fracionária da função gaussiana; o último controla a forma e a assimetria da wavelet no domínio do tempo. Para um valor específico deste parâmetro adicional, a WSG torna-se a wavelet de Ricker. Usando o sismograma como entrada, os modelos de aprendizado de máquina são treinados para gerar como saída os parâmetros da wavelet generalizada que melhor explicam os dados. A wavelet fonte é então estimada como a WSG cujos parâmetros são os fornecidos pelo modelo. A metodologia proposta foi testada e validada com dados sísmicos sintéticos, em que foi modelado uma aquisição marinha em águas profundas, usando um modelo de velocidade simplificado obtido do Gato do Mato, um campo de petróleo localizado na bacia de Santos, Brasil. Propagamos uma onda acústica utilizando a seguinte geometria de aquisição: uma fonte colocada na superfície e 50 receptores colocados a 2.100 m de profundidade, espaçados de 100 m entre si na direção horizontal. Realizamos mil propagações numéricas utilizando o WSG com diferentes parametrizações como forma de onda fonte. Além disso, selecionamos aleatoriamente 70% dos dados para treinamento e os outros 30% para teste. Três algoritmos de ML foram considerados para regressão: Extreme Gradient Boosting (XGBoost),  Bayesian Ridge e Random Forest. Os resultados foram satisfatórios, alcançando boa precisão na estimativa dos parâmetros WSG.


  • Mostrar Abstract
  • Source wavelet estimation from seismic data is an important task in the subsurface imaging effort. In this study, we intend to test a Machine Learning (ML) approach to obtain the wavelet parameters from seismograms. For the sake of simplicity, it is usually assumed that the Ricker wavelet is a good approximation for the seismic source waveform. However, the attenuation caused by propagation in heterogeneous media and specific water phenomena distort the frequency content of the wavelet, an effect not adequately represented by Ricker. To correct this phenomenon, we work with the Generalized Seismic Wavelet (GSW), which is a recently proposed generalization of the Ricker wavelet. The Ricker has just one parameter, the fundamental frequency. On the other hand, the GSW has two parameters: the same fundamental frequency and the order of the fractional time derivative of the Gaussian function; the latter controls the wavelet’s shape and asymmetry in time domain. For a specific value of this additional parameter, the GSW becomes the Ricker wavelet. Using the seismogram as input, machine learning models are trained to output the generalized wavelet parameters that best explain the data. The source wavelet is then estimated as the WSG whose parameters are those provided by the model. The proposed methodology was tested and validated with synthetic seismic data, in which a marine acquisition in deep waters was modeled, using a simplified velocity model obtained from Gato do Mato, an oil field located in the Santos basin, Brazil. We propagate an acoustic wave using the following acquisition geometry: one source placed at the surface and 50 receivers placed at 2100 m in depth, spaced 100 m apart from one another in the horizontal direction. We performed one thousand numerical propagations using the GSW with different parameterizations as the source waveform. Furthermore, we randomly selected 70% of the data for training, and the other 30% for testing. Three ML algorithms have been considered for regression: Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Bayesian Ridge  and the Random Forest. The results were satisfactory, achieving good accuracy in estimating the GSW parameters.

2
  • JOSÉ LUAN ARAÚJO AGUIAR
  • O Estudo de Erupções Estelares em Aglomerados Abertos utilizando Curvas de Luz TESS

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARCELO BORGES FERNANDES
  • Data: 09/05/2024

  • Mostrar Resumo
  • Os campos magnéticos estelares estão diretamente ligados aos parâmetros fundamentais das estrelas, como idade e massa e, além disso, podem originar eventos extremamente energéticos, denominados erupções estelares. Esses eventos correspondem a grandes explosões que ocorrem na superfície das estrelas devido a variações das linhas desses campos. O estudo desses fenômenos pode indicar o comportamento da atividade magnética das estrelas, além de influenciar o ambiente em torno da estrela, como nas condições atmosféricas de planetas próximos. Neste trabalho, investigamos a atividade dessas erupções em 15 aglomerados abertos, de diferentes idades, utilizando curvas de luz TESS de curta cadência. Nosso estudo foi baseado na análise de 3892 curvas de luz de 1518 estrelas, resultando em 2288 erupções. As propriedades destas erupções, tais como, duração equivalente e energia na banda TESS, foram calculadas para cada evento. Os resultados revelaram uma diminuição na ocorrência de erupções com o aumento da idade dos aglomerados. A maioria das erupções, com 1092 eventos, foi observada nas Plêiades, centenas de eventos nas Hyades e α Persei, e algumas dezenas na Alessi 13, IC 2602 e Praesepe. A energia das erupções observadas varia entre 4.154×10³² e 2.892×10³⁵ ergs. Não foram identificadas erupções em aglomerados com mais de um bilhão de anos. Ao comparar Praesepe e Hyades, ambas com cerca de 700 milhões de anos, observamos diferenças significativas na frequência de erupções. Concluímos que, embora a atividade de erupções diminua com a idade, outras propriedades astrofísicas, como variações nos períodos de alta e baixa atividade magnética, influenciam diretamente a taxa de frequência de erupções.

     


  • Mostrar Abstract
  • Stellar magnetic fields are directly linked to fundamental stellar parameters such as age and mass, and they can give rise to extremely energetic events known as flares. These events correspond to significant explosions that occur on the surface of stars due to variations in the lines of these magnetic fields. The study of these phenomena can provide insights into the behavior of stellar magnetic activity, influencing the space weather in the stellar system’s vicinity, including the atmospheric conditions of nearby planets. In this work, we investigate the activity of these flares in 15 open clusters of different ages, utilizing short-cadence TESS light curves. Our study is based on the analysis of 3892 light curves from 1518 stars, resulting in the identification of 2288 flares. The properties of these flares, such as equivalent duration, and energy in the TESS band, were calculated for each event. The results revealed a decrease in the occurrence of flares with increasing cluster age. Most flares, with 1092 events, were observed in the Pleiades, hundreds of events in the Hyades and α Persei, and a few dozen in Alessi 13, IC 2602, and Praesepe. The observed flares energy varies from 4.154×10³² to 2.892×10³⁵ ergs. No flares were identified in clusters older than one billion years. When comparing Praesepe and Hyades, both approximately 700 million years, significant differences in the frequency of flares were observed. Although flare activity decreases with age, other astrophysical properties, such as variations in periods of high and low magnetic activity, directly influence the flare frequency rate.

Teses
1
  • MARIANA CRISTINA DE LIMA
  • Supergravity Solutions on AdS_{3,4,5,6,7} and the AdS/CFT Correspondence

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALESSANDRO TOMASIELLO
  • DIEGO TRANCANELLI
  • DMITRY MELNIKOV
  • EMANUELE ORAZI
  • HORATIU STEFAN NASTASE
  • THIAGO SIMONETTI FLEURY
  • Data: 25/01/2024

  • Mostrar Resumo
  • A conjectura AdS/CFT estabelece uma equivalência entre uma teoria gravitacional e outra sem gravidade.
    Ela associa interações de acoplamento forte a interações de acoplamento fraco e tem sido exaustivamente estudada desde seu
    surgimento.
    A ferramenta chave é simetria. Como veremos, existe uma compatibilidade entre as simetrias dos dois lados. Podemos dizer
    que essa tese é a união de dois projetos com os mesmos objetivos, mas trabalhando com diferentes geometrias. Ambos os
    projetos focam em perturbações de campo de spin 2 de famílias de soluções de supergravidade em 10 dimensões do tipo IIA
    ou IIB. A perturbação da métrica é particularmente interessante devido à sua universalidade.No primeiro projeto a métrica tem
    um fator de AdS3. No segundo nós temos cinco famílias de soluções, cada uma delas com um dos seguintes fatores: AdS2,
    AdS_4, AdS5, AdS6, and AdS7.
    O “primeiro projeto”, o de AdS3 x M7, é interessante do ponto de vista da correspondência porque é dual a uma CFT em d=2,
    que por sua vez possui um número infinito de geradores de simetria. Nos últimos anos, importantes exemplos dessa
    correspondência foram construídos nos artigos \cite{Eberhardt:2017pty}, \cite{Eberhardt:2018ouy} and \
    cite{Eberhardt:2019qcl}.
    Nesta tese nós investigaremos uma família de soluções menos super simétrica. Estudaremos o espectro de Kaluza-Klein das
    flutuações de spin 2 que, de acordo com a conjectura, é dual ao tensor de energia momento.
    No “segundo projeto” nós investigamos de uma vez cinco famílias e mostramos que todas elas admitem uma certa
    combinação dos fatores de warp como solução. Tal combinação de funções junto com o respectivo espectro, nós chamamos de
    soluções universais mínimas.


  • Mostrar Abstract
  • The AdS/CFT conjecture states an equivalence between a theory of quantum gravtivy and a theory without gravity.
    It relates complementary regimes of the coupling constant and has been exhaustively investigated since its birth.
    A key tool, but not the only one, is symmetry. As we will see, there is a match between the symmetries of the two
    sides. We can say that this thesis is the union of two projects with the same goals, but working in different
    geometries. Both projects are focused on the spin-2 field perturbation of either type IIA or IIB families of 10-
    dimensional supergravity solutions. The perturbation of the metric is particularly interesting because of its
    universality. In the first project, the metric has an AdS3 factor. In the second one, we have five families and each
    of them has an AdS factor: AdS2, AdS4, AdS5, AdS6, and AdS7.
    The “first project”, the one on AdS3\times M7, is interesting from the point of view of AdS/CFT correspondence
    because it is dual to a d=2 CFT, which, in turn, possesses an infinite number of symmetry generators. In the last
    few years, new important examples of such correspondence were constructed in the papers \
    cite{Eberhardt:2017pty}, \cite{Eberhardt:2018ouy} and \cite{Eberhardt:2019qcl}. In this thesis, we will
    investigate a less supersymmetric solutions. We will study the Kaluza-Klein spectrum of the spin two fluctuation
    which is dual to the stress-energy tensor according to the conjecture.
    In the “second project" we investigate five families at once and show that all of them admit a certain combination
    of the warp factors as a solution. Such combination together with the respective spectra we call universal minimal
    solution.

2
  • MOISÉS PEREIRA DA SILVA
  • Rotação Estelar e Ambiente Galáctico

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALAN ALVES BRITO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • SILVIA HELENA PAIXAO ALENCAR
  • Data: 29/01/2024

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, estudamos as distribuições de velocidades rotacionais, juntamente com a cinemática e abundâncias
    químicas, de estrelas anãs de diferentes populações do disco, a fim de compreender a relação entre esses
    observáveis e o ambiente Galáctico. A Via Láctea abriga diversas estruturas, entre elas o halo estelar, o bojo, o
    disco fino e o disco espesso, cada uma habitada por estrelas com origens e processos de formação únicos,
    associadas a distintas propriedades químicas e cinemáticas. No entanto, devido às interações e aos processos
    dinâmicos, como a migração radial, essas populações misturam-se e, por consequência, a nossa vizinhança solar é
    composta por estrelas formadas em diferentes épocas e em diferentes regiões da Galáxia. Como resultados da
    presente tese, utilizando informações químicas e rotacionais, desemaranhamos as populações canônicas do disco
    Galáctico e reproduzimos as principais propriedades dessas populações como enriquecimento químico, idade,
    cinemática, gradientes de velocidade orbital e a razão de densidade local. Adicionalmente, também lançamos luz a
    respeito da origem do momentum angular estelar e da natureza estatística da distribuição da velocidade rotacional
    projetada, v sin i, das componentes do disco e demonstramos um possível acoplamento espacial da rotação estelar
    com o ambiente Galáctico. Nossos resultados sugerem que as velocidades rotacionais das estrelas não são definidas
    apenas por seus processos evolutivos, mas também pelos seus sítios de formação. Através de estimativas dos raios
    de nascimento, encontramos que o índice entrópico q das distribuições de v sin i depende do cisalhamento da
    rotação diferencial da Galáxia, revelando que a rotação estelar está intimamente ligada a eventos que se desdobram
    em escalas globais. Além disso, observamos que as propriedades rotacionais de algumas estrelas estão
    possivelmente associadas aos efeitos da barra Galáctica. Por fim, nossos resultados apontam que o cisalhamento
    rotacional da Via Láctea aumenta em regiões mais externas do disco.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we study the distributions of rotational velocities, along with the kinematics and chemical
    abundances, of dwarf stars from different disk populations, in order to comprehend the relationship between these
    observables and the Galactic environment. The Milky Way is home to several structures, including the stellar halo,
    the bulge, the thin disk, and the thick disk, each inhabited by stars with unique origins and formation processes,
    associated with distinct chemical and kinematic properties. However, due to interactions and dynamic processes,
    such as radial migration, these populations mix and, as a result, our solar neighborhood is composed of stars
    formed at different times and in different regions of the Galaxy. As a result of the present work, utilizing Chemical
    and rotational information, we disentangled the canonical populations of the Galactic disk and reproduce the main
    properties of these populations such as chemical enrichment, age, kinematics, orbital velocity gradients and the
    ratio of local density. Additionally, we also shed light on the origin of stellar angular momentum and the statistical
    nature of the distribution of projected rotational velocity, v sin i, of the disk components and demonstrate a possible
    spatial coupling of this observable with the Galactic environment. Our results suggest that the rotational velocities
    of stars are not only defined by their evolutionary processes, but also by their sites of formation. Through estimates
    of birth radii, we find that the entropic index q of the v sin i distributions depends on the shear of the Galaxy’s
    differential rotation, revealing that stellar rotation is closely linked to events unfolding on global scales.
    Furthermore, we observed that the rotational properties of some stars are possibly associated with the effects of the
    Galactic bar. Finally, our results indicate that the rotational shear of the Milky Way increases in outer regions of the
    disk.

3
  • MARCOS SANTOS NUNES
  • Estudo de Nanopartículas de Ferritas para Potenciais Aplicações em Imãs Permanentes e Hipertermia Magnética:
    Análise das Propriedades Magnéticas e Estruturais

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ANDREA PAESANO JUNIOR
  • FELIPE BOHN
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • JOÃO MARIA SOARES
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • Data: 23/02/2024

  • Mostrar Resumo
  • A busca pelo aprimoramento das propriedades magnéticas por meio de nanopartículas com estrutura núcleo@casca e
    o estudo do efeito do aquecimento de nanopartículas magnéticas através da aplicação de um campo magnético alternado têm
    despertado intenso interesse científico e tecnológico. Avanços significativos nesse campo foram impulsionados pelo progresso
    nas técnicas de produção de materiais magnéticos em escala nanométrica, permitindo diversas aplicações, tais como ímãs
    permanentes, aplicações biomédicas e hipertermia magnética. Esta tese aborda dois sistemas nanoestruturados distintos, o
    primeiro deles com foco na síntese de nanocompósitos de 𝐶𝑜𝐹𝑒2𝑂4@𝐶𝑜𝐹𝑒2 com estrutura núcleo@casca, por meio de um
    método que não usa reagentes ou gases especiais. O processo envolveu a preparação de esferas de quitosana reticuladas com
    glutaraldeído contendo nanopartículas de 𝐶𝑜𝐹𝑒2𝑂4 seguida por um tratamento térmico em altas temperaturas e vácuo. O gás
    CO liberado durante esse processo facilitou a redução dos íons 𝐹𝑒3+ e 𝐶𝑜2+ para seus estados de valência zero. Após
    produzidas as amostras, suas propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas foram investigadas. A análise de difração de
    raios-X, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia Mössbauer revelou a presença das fases magnéticas
    desejadas. As imagens de TEM confirmaram a configuração de uma estrutura núcleo@casca. A caracterização magnética
    indicou um acoplamento magnético de troca entre as fases para determinadas condições de síntese, resultando em um produto
    energético máximo (𝐵𝐻)𝑚𝑎𝑥= 0,67 MGOe. A espessura da fase 𝐶𝑜𝐹𝑒2 ( ≈9,0 nm) está de acordo com o limite teórico
    esperado pela teoria de Kneller-Hawig, que é de 10,2 nm, para que ocorra o acoplamento de troca na interface. O segundo
    sistema aborda a síntese e estudo das propriedades magnéticas de nanopartículas de ferrita de Manganês 𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4. Nesta parte
    do trabalho, nanopartículas de 𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4 foram sintetizadas usando o mesmo método do sistema anterior, porém, com o
    tratamento térmico convencional, na presença do ar. Amostras com diversos tamanhos foram obtidas por tratamentos térmicos
    em diferentes temperaturas. Assim, os tamanhos de partículas variaram de 7,8 a 13,3 nm. A 300 K, a magnetização de saturação
    das nanopartículas variou de 16,2 a 35,8 emu/g. A espectroscopia Mössbauer em baixas temperaturas mostrou a presença de
    𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4 monofásico. Para todas as amostras, os resultados Mössbauer a 300 K sugerem que as amostras estão no regime
    superparamagnético. Medidas de susceptibilidade AC e DC indicaram que abaixo da temperatura de bloqueio o sistema se
    comporta como um superspin glass. Medidas de SLP foram realizadas a uma frequência de 74 kHz e amplitude de campo AC
    de 247 Oe. A amostra tratada termicamente a 600 °C e com dispersão preparada com uma concentração de 1,0 mg/mL
    apresentou o maior SLP de 129,1 W/g.


  • Mostrar Abstract
  • The quest to enhance magnetic properties through core@shell nanoparticles and the investigation of the heating effect
    of magnetic nanoparticles using an alternating magnetic field have sparked intense scientific and technological interest.
    Significant advancements in this field have been driven by progress in the production techniques of nanoscale magnetic
    materials, enabling diverse applications such as permanent magnets, biomedical applications, and magnetic hyperthermia. This
    thesis addresses two distinct nanostructured systems. The first focuses on the synthesis of 𝐶𝑜𝐹𝑒2𝑂4@𝐶𝑜𝐹𝑒2 nanocomposites
    with core@shell structure using a method that does not involve special reagents or gases. The process involved the preparation
    of glutaraldehyde-crosslinked chitosan beads containing 𝐶𝑜𝐹𝑒2𝑂4 nanoparticles, followed by high-temperature and vacuum
    thermal treatment. The CO gas released during this process facilitated the reduction of 𝐹𝑒3+and 𝐶𝑜2+ ions to their zero-valent
    states. After the synthesis, the structural, morphological, and magnetic properties of the samples were investigated. X-ray
    diffraction analysis, transmission electron microscopy (TEM), and Mössbauer spectroscopy revealed the presence of the desired
    magnetic phases. TEM images confirmed the core@shell structure. Magnetic characterization indicated exchange-coupling
    between the phases under certain synthesis conditions, resulting in a maximum energy product (𝐵𝐻)𝑚𝑎𝑥= 0.67 MGOe. The
    thickness of the CoFe$_2$ phase (≈ 9.0 nm) aligns with the theoretical limit expected by the Kneller-Hawig theory, which is
    10.2 nm, for exchange coupling at the interface. The second system involves the synthesis and study of the magnetic properties
    of Manganese Ferrite 𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4 nanoparticles. In this part of the work, 𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4 nanoparticles were synthesized using the
    same method as the previous system but with conventional thermal treatment in the presence of air. Samples with various sizes
    were obtained by thermal treatments at different temperatures, resulting in particle sizes ranging from 7.8 to 13.3 nm. At 300 K,
    the saturation magnetization of the nanoparticles varied from 16.2 to 35.8 emu/g. Low-temperature Mössbauer spectroscopy
    showed the presence of monophasic 𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4. For all samples, the Mössbauer results at 300 K suggested superparamagnetic
    behavior. AC and DC susceptibility measurements indicated that below the blocking temperature, the system behaves as a
    superspin glass. Specific Loss Power (SLP) measurements were conducted at a frequency of 74 kHz and AC field amplitude of
    247 Oe. The sample thermally treated at 600 °C, with a dispersion prepared at a concentration of 1.0 mg/mL, exhibited the
    highest SLP of 129.1 W/g.

4
  • ÁLVARO SANTOS DE JESUS
  • Busca por Setores Escuros: Além do Modelo Padrão de Física de Partículas

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • TEREZA CRISTINA DA ROCHA MENDES
  • TÉSSIO ROGÉRIO NOBREGA BORJA DE MELO
  • VICTOR PAULO BARROS GONÇALVES
  • Data: 05/04/2024

  • Mostrar Resumo
  • O Modelo Padrão de Física de Partículas é um dos melhores modelos teóricos na história da física. Entretanto, existe um número crescente de evidências que indicam que o modelo padrão está incompleto. Neste trabalho, discutimos a existência e as propriedades de extensões ao Modelo Padrão chamadas de Setores Escuros, apresentando métodos de detecção dessas novas partículas assim como possíveis candidatos, como a matéria escura WIMP, partículas Axion-Like e o fóton escuro. Inicialmente, utilizamos uma extensão famosa do Modelo Padrão conhecida como Modelo de Dois Dubletos de Higgs com a adição de uma nova simetria de gauge $U(1)_{L_\mu - L_\tau}$ para propor uma possível solução para a tensão no momento magnético anômalo do múon ao mesmo tempo que apresentamos um candidato viável à matéria escura. Baseando-se nisso, propomos um experimento para a busca de partículas de setores escuros no Brasil através da reutilização do atualmente inativo gerador de luz síncrotron UVX, chamado de ``Search for Dark Sectors'' (SeDS). Na análise da proposta do SeDS encontramos que, caso construído, esse experimento tem o potencial de gerar resultados importantes na busca de fótons escuros e partículas do tipo Áxion-Like, sendo capaz de buscar por uma regiões do espaço de parâmetros $\{m_{A^\prime}, \epsilon^2\}$ para os fótons escuros e  $\{g_{aee},m_a\}$ para as partículas Áxion-Like que ainda não foram exploradas por outros experimentos na literatura, representando um experimento promissor na busca por setores escuros.


  • Mostrar Abstract
  • The Standard Model of Particle Physics is one of the best theoretical models in the history of physics. However, there is a growing number of pieces of evidence pointing to the fact that the model is, in fact, incomplete. In this work, we discuss the existence and properties of extensions to the Standard Model called Dark Sectors, presenting methods of detection for these new particles and possible candidates, such as WIMP dark matter, Axion-Like Particles, and the Dark Photon. Firstly, we use a famous extension to the Standard Model known as the Two Higgs Doublet Model augmented by a new $U(1)_{L_\mu - L_\tau}$ gauge symmetry to propose a solution to the muon anomalous magnetic moment tension while presenting a viable dark matter candidate simultaneously. Then, we propose an experiment for searching dark sector particles in Brazil by repurposing some subsystems of the currently inactive UVX synchrotron light generator, named ``Search for Dark Sectors'' (SeDS). Within the framework of SeDS, we find that, if constructed, this experiment has the potential to produce appealing results in the search for dark photons and Axion-Like Particles, being able to search for regions on the parameter space $\{m_{A^\prime}, \epsilon^2\}$ for dark photons and $\{g_{aee},m_a\}$ for the Axion-Like particles that are currently unexplored by other experiments in the literature, thus being a promising experiment in the search for dark sectors.

5
  • FABRIZIO GIOVANNI OLIVIERO
  • Majorana Fermi surface state in a network of quantum spin chains

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO IEMINI DE REZENDE AGUIAR
  • DMITRY MELNIKOV
  • PEDRO ROGÉRIO SÉRGI GOMES
  • RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 25/04/2024

  • Mostrar Resumo
  • Há mais de meia década, a teoria da ligação de valência ressonante proposta por Anderson iniciou um fascinante tema de
    pesquisa na física da matéria condensada: o estudo da natureza dos líquidos quânticos de spin. Atualmente, a compreensão
    dessas fases da matéria está profundamente ligada ao conceito de emaranhamento quântico. Em um contexto amplo, os
    líquidos quânticos de spin referem-se a sistemas nos quais os graus de liberdade efetivos são descritos por momentos
    magnéticos locais situados na rede, exibindo a ausência de ordem de longo alcance mesmo em temperaturas muito
    baixas. Além disso, a função de onda do estado fundamental exibe um emaranhamento significativo, e as excitações
    manifestam fracionalização. Em particular, esta tese se concentra no estudo dos líquidos quânticos de spin quirais que podem
    ser encontrados em isolantes de Mott que quebram a simetria de inversão temporal e paridade. Partindo de junções compostas
    por cadeias críticas de spin-1, construímos uma rede de favo de mel que contém um líquido de spin quiral com um espectro
    sem gap. Os modos de baixa energia são caracterizados por férmions de Majorana de spin-1, que
    dão origem a um estado bidimensional que abriga uma superfície de Fermi quando as interações nas junções são ajustadas
    próximo a pontos fixos quirais com quiraliade alternada. Exploramos as propriedades físicas e a estabilidade da fase líquida de
    spin quiral contra perturbações de fronteira, utilizando métodos analíticos bem controlados
    dentro da teoria efetiva de campo da rede. Além disso, estabelecemos conexões evidentes com o espectro de excitação
    derivado das construções de pártons na rede de kagomé.


  • Mostrar Abstract
  • Half a century ago, Anderson’s resonating valence bond theory initiated a compelling research subject in condensed matter
    physics: the exploration of the nature of quantum spin liquids. Today, the understanding of these phases of matter is deeply
    connected to the concept of quantum entanglement. In a broad context, quantum spin liquids refer to systems wherein the
    effective degrees of freedom are described by local magnetic moments residing on the lattice, exhibiting an absence of long-
    range order even at very low temperatures. In addition, the ground-state wave function displays significant entanglement, and
    excitations manifest fractionalization. In particular, this thesis is focused on the study of the chiral spin liquids that can be
    found in Mott insulators that break time-reversal and parity symmetry. Starting from junctions composed of critical spin-1
    chains, we construct a honeycomb network hosting a chiral spin liquid with gapless spectrum. The low-energy modes are
    characterized by spin-1 Majorana fermions, which give rise to a legitimate two-dimensional state that harbors a Fermi
    surface when the interactions at the junctions are adjusted close to chiral fixed points with staggered chirality. We explore the
    physical properties and stability of the chiral spin liquid phase against boundary perturbations, employing well-controlled
    analytical methods within the effective field theory of the network. Additionally, we establish evident connections with the
    excitation spectrum derived from parton constructions on the kagome lattice.

6
  • JONATHAN PESSOA CORREIA
  • Investigando as moléculas do DNA  usando ferramentas de física estatística

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • GILBERTO CORSO
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • FERNANDA SELINGARDI MATIAS
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • Data: 30/04/2024

  • Mostrar Resumo
  • Exploramos uma série de ferramentas estatísticas na análise de sequências de DNA, com foco especial em quatro espécies de interesse: seres humanos, coronavírus, milho e soja. A escolha dessas espécies se deve a importância que elas desempenham no contexto médico, biológico, econômico, tratamento de doenças e agricultura. Utilizando métodos como o Chaos Game Representation, Multifractal Detrended Fluctuation Analysis, e o plano complexidade-entropia, investigamos a estrutura e a dinâmica das sequências de DNA dessas espécies. Além disso, buscamos caracterizar a distribuição dos comprimentos dos pares de base da parte do codificante do DNA humano utilizando modelos fundamentados na estatística de Tsallis e recorrendo à estatística bayesiana para identificar o modelo mais preciso para estas distribuições. Os resultados revelaram correlação do tipo lei de potência nas sequências genéticas estudadas, destacando a presença de características multifractais e a natureza persistente em sua composição. Essas descobertas sublinham a complexidade e a dificuldade de prever a composição genética, além de enfatizar o potencial dessas ferramentas estatísticas para aprofundar nossa compreensão das sequências de DNA e suas implicações para a saúde, agricultura e tecnologia. As descobertas abrem caminho para pesquisas futuras, sugerindo a aplicação dessas metodologias a uma gama mais ampla de organismos, com o intuito de explorar a vasta complexidade genética existente.


  • Mostrar Abstract
  • Abstract: We investigate various statistical techniques for analyzing DNA sequences, concentrating on four key species: humans, coronaviruses, maize, and soybeans. These species were chosen because of their significance in medicine, biology, the economy, the treatment of sickness, and agriculture. We examined the structure and dynamics of the DNA sequences of these species using techniques like Chaos Game Representation, Multifractal Detrended Fluctuation Analysis, and the complexity-entropy plane. Additionally, we used models based on Tsallis statistics to characterize the distribution of base pair lengths in human DNA, and we used Bayesian statistics to determine which model best fit these distributions.

    The findings demonstrated a power law association in the genetic sequences under investigation, emphasizing the persistence of their composition and the existence of multifractal features. These results highlight the intricacy and challenge of genetic makeup prediction while also highlighting the potential of these statistical tools to advance our knowledge of DNA sequences and their applications to technology, agriculture, and health. The results open up new avenues for investigation, recommending the use of these approaches on a larger variety of creatures in an effort to fully explore the enormous genetic complexity that exists.}

2023
Dissertações
1
  • SHAYDINA DUARTE NEVES DA SILVA
  • Modelos Computacionais para Distribuição de Silêncios em Soundscapes

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • RENATA SANTORO DE SOUSA LIMA
  • ROBERTO ANDRÉ KRAENKEL
  • Data: 06/03/2023

  • Mostrar Resumo
  • O soundscape, ou paisagem acústica, é um conceito que tem recebido muita atenção de ecólogos, estudiosos do comportamento animal e urbanistas. O entendimento e a modelagem de medidas do soundscape na área de física é ainda incipiente. A duração dos tempos de silêncio em um soundscape se define usando um microfone e um limiar de intensidade sonora; acima do limiar define-se som, abaixo do limiar define-se o silêncio. Em muitos soundscapes foi observado que a estatística das durações de silêncio não dependem do limiar empregado e seguem uma lei de potência. Nesta dissertação, construímos um modelo nulo para a estatística de silêncios: um microfone é colocado no centro de uma matriz quadrada e emissores sonoros são aleatoriamente sorteados na matriz. Dado um limiar, o som é escutado ou não, dependendo da intensidade sonora que chega ao microfone. Assumindo um decaimento quadrático da intensidade e possuindo todos os emissores a mesma potência, apenas os emissores dentro de um raio crítico são detectados no microfone. Nestas condições, o modelo proposto se assemelha a um experimento de Bernoulli, onde o sucesso consiste na detecção do som, e a falha consiste no som não audível no microfone. A razão entre a área do círculo e da matriz definem a probabilidade de sucesso do experimento de Bernoulli. Além disto, a estatística entre dois sucessos segue uma distribuição geométrica. Simulações computacionais confirmam a distribuição geométrica estabelecida teoricamente. Testes alternativos com potência não constante foram realizados, mas a distribuição observada em simulações continua sendo do tipo exponencial, e não do tipo lei de potência.


  • Mostrar Abstract
  • The soundscape, or acoustic landscape, is a concept that has received a great attention from ecologists, animal behaviorists and urban planners. The understanding and modeling of soundscape measurements in physics is still incipient. The duration of silence times in a soundscape is defined using a microphone and a typical sound intensity threshold; above the threshold, sound is perceived, below the threshold, silence is defined. In many soundscapes it was observed that the statistics of silence durations does not depend on the used threshold and follows a power law. In this dissertation, we build a null model for the statistics of silences: a microphone is placed in the center of a square matrix and sound emitters are randomly drawn in the matrix. Given a threshold, the sound is heard or not, depending on the sound intensity reaching the microphone. Assuming a squared decay of intensity and having all emitters the same power, only emitters within a critical radius are detected at the microphone. Under these conditions, the proposed model resembles a Bernoulli experiment, in which success consists of sound detection, and failure consists of inaudible sound at the microphone. The ratio between the area of the circle and the matrix defines the success probability of Bernoulli's experiment. Furthermore, the statistic between two successes follows a geometric distribution. Computer simulations confirm the theoretically established geometric distribution. Alternative tests with non-constant power have been performed, but the observed distribution in simulations is still a exponential type, and not a power law type.

2
  • MARIANA TEIXEIRA DE CASTRO
  • Erupções estelares detectadas em curvas de luz da missão TESS

  • Orientador : IZAN DE CASTRO LEÃO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARCELO BORGES FERNANDES
  • Data: 12/05/2023

  • Mostrar Resumo
  • Erupções estelares são eventos resultantes da liberação de uma grande quantidade de energia decorrente de variações
    das linhas de campo magnético de uma estrela. Esses fenômenos podem ser utilizados como importantes marcadores
    observacionais da atividade magnética de estrelas de baixa massa e influenciar também nas condições atmosféricas e biológicas
    de planetas em seus arredores. Em estrelas subanãs quentes (sdBs), tais fenômenos são possivelmente causados por eventos
    externos à estrela devido a uma interação com as linhas de campo magnético de um par binário. A presente Dissertação de
    Mestrado tem por objetivo principal a detecção e caracterização básica de assinaturas de erupções em curvas de luz coletadas
    pela missão Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Partindo de uma amostra inicial de 924 estrelas pertencentes ao
    catálogo de objetos de interesse do TESS (TOIs), observadas nos setores 31 a 40, identificamos potenciais eventos de erupção
    em 53 estrelas. Consideramos adicionalmente duas estrelas sdBs previamente estudadas na literatura, para as quais
    identificamos nas curvas de luz do TESS eventos de erupção na forma de pulsos magnéticos gigantes. Uma análise estatística
    com base no diagrama cor-magnitude da amostra revela a tendência de uma maior ocorrência de erupções e de maior energia
    das mesmas em estrelas da sequência principal em comparação com estrelas fora da sequência principal, bem como para
    estrelas frias em comparação com estrelas quentes. Estes resultados concordam com o fato de que estrelas da sequência
    principal e estrelas frias têm zonas convectivas mais desenvolvidas, e portanto maior atividade magnética do que estrelas
    evoluídas ou estrelas quentes. De modo geral, a presente dissertação fornece novos vínculos observacionais para estudos mais
    aprofundados sobre a atividade magnética estelar e sobre erupções.


  • Mostrar Abstract
  • Stellar flares originate from the release of a large amount of energy resulting from variations in the magnetic field of a
    star. These phenomena can be used as important observational markers of the magnetic activity of low-mass stars and also
    influence the atmospheric and biological conditions of planets in their surroundings. In hot subdwarf stars (sdBs), such
    phenomena are presumed to be caused by events external to the star due to its interaction with the magnetic field of a binary
    pair. This Master's Dissertation aims at the detection and basic characterization of eruption signatures in light curves collected
    by the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) mission. Starting from an initial sample of 924 stars belonging to the TESS
    Objects of Interest (TOIs) catalog, observed in sectors 31 to 40, we identified potential eruption events in 52 stars. We
    additionally considered two sdB stars previously studied in the literature, for which we identified, from the TESS light curves,
    eruption events in the form of giant magnetic pulses. A statistical analysis based on the color-magnitude diagram of our
    working sample reveals a tendency for more flares to occur and to have higher energy in main sequence stars compared to those
    out from the main sequence, as well as for cool stars compared to hot stars. These results agree with the fact that main sequence
    stars and cool stars have more developed convective zones, and therefore higher magnetic activity, than evolved or hot stars. In
    general, this dissertation provides new constraints for further studies on stellar magnetic activity and eruptions.

3
  • MARIANA TEIXEIRA DE CASTRO
  • Erupções estelares detectadas em curvas de luz da missão TESS

  • Orientador : IZAN DE CASTRO LEÃO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARCELO BORGES FERNANDES
  • Data: 12/05/2023

  • Mostrar Resumo
  • Erupções estelares são eventos resultantes da liberação de uma grande quantidade de energia decorrente de variações
    das linhas de campo magnético de uma estrela. Esses fenômenos podem ser utilizados como importantes marcadores
    observacionais da atividade magnética de estrelas de baixa massa e influenciar também nas condições atmosféricas e biológicas
    de planetas em seus arredores. Em estrelas subanãs quentes (sdBs), tais fenômenos são possivelmente causados por eventos
    externos à estrela devido a uma interação com as linhas de campo magnético de um par binário. A presente Dissertação de
    Mestrado tem por objetivo principal a detecção e caracterização básica de assinaturas de erupções em curvas de luz coletadas
    pela missão Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Partindo de uma amostra inicial de 924 estrelas pertencentes ao
    catálogo de objetos de interesse do TESS (TOIs), observadas nos setores 31 a 40, identificamos potenciais eventos de erupção
    em 53 estrelas. Consideramos adicionalmente duas estrelas sdBs previamente estudadas na literatura, para as quais
    identificamos nas curvas de luz do TESS eventos de erupção na forma de pulsos magnéticos gigantes. Uma análise estatística
    com base no diagrama cor-magnitude da amostra revela a tendência de uma maior ocorrência de erupções e de maior energia
    das mesmas em estrelas da sequência principal em comparação com estrelas fora da sequência principal, bem como para
    estrelas frias em comparação com estrelas quentes. Estes resultados concordam com o fato de que estrelas da sequência
    principal e estrelas frias têm zonas convectivas mais desenvolvidas, e portanto maior atividade magnética do que estrelas
    evoluídas ou estrelas quentes. De modo geral, a presente dissertação fornece novos vínculos observacionais para estudos mais
    aprofundados sobre a atividade magnética estelar e sobre erupções.


  • Mostrar Abstract
  • Stellar flares originate from the release of a large amount of energy resulting from variations in the magnetic field of a
    star. These phenomena can be used as important observational markers of the magnetic activity of low-mass stars and also
    influence the atmospheric and biological conditions of planets in their surroundings. In hot subdwarf stars (sdBs), such
    phenomena are presumed to be caused by events external to the star due to its interaction with the magnetic field of a binary
    pair. This Master's Dissertation aims at the detection and basic characterization of eruption signatures in light curves collected
    by the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) mission. Starting from an initial sample of 924 stars belonging to the TESS
    Objects of Interest (TOIs) catalog, observed in sectors 31 to 40, we identified potential eruption events in 52 stars. We
    additionally considered two sdB stars previously studied in the literature, for which we identified, from the TESS light curves,
    eruption events in the form of giant magnetic pulses. A statistical analysis based on the color-magnitude diagram of our
    working sample reveals a tendency for more flares to occur and to have higher energy in main sequence stars compared to those
    out from the main sequence, as well as for cool stars compared to hot stars. These results agree with the fact that main sequence
    stars and cool stars have more developed convective zones, and therefore higher magnetic activity, than evolved or hot stars. In
    general, this dissertation provides new constraints for further studies on stellar magnetic activity and eruptions.

4
  • ALBERTO BEZERRA DE PALHARES JÚNIOR
  • QAOA Aplicado ao Problema de Otimização de Portfólio

  • Orientador : RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • DMITRY MELNIKOV
  • NADJA KOLB BERNARDES
  • ASKERY ALEXANDRE CANABARRO BARBOSA DA SILVA
  • Data: 12/06/2023

  • Mostrar Resumo
  • A computação quântica não se encontra mais no seu estágio inicial. Já existem hoje computadores quânticos com mais qubits
    do que um computador clássico é capaz de simular. Esse estágio atual é considerado intermediário e por isso é chamado de era
    NISQ (quântica ruidosa de escala intermediária). A principal característica desse estágio atual é que ainda não há uma
    quantidade de qubits suficiente para fazer correção quântica de erros, daí o ruidoso no nome. Nesse contexto de computação
    quântica sem correção quântica de erros e com uma quantidade intermediária de qubits, os algoritmos variacionais ganharam
    destaque e, dentre eles, há um que se chama QAOA (algoritmo quântico de otimização aproximada). Como o nome sugere,
    esse é um algoritmo quântico que aproxima a solução de problemas de otimização. O objetivo do presente trabalho foi aplicar
    esse algoritmo para resolver um problema de otimização da área de finanças conhecido como otimização de portfólio. Essa
    aplicação se deu tanto da forma ideal (sem ruído) como da forma condizente com a capacidade atual dos computadores
    quânticos (com ruído). Ambas foram simuladas usando a ferramenta em Python da IBM para simulação e acesso via nuvem de
    computadores quânticos chamada de Qiskit. Os resultados sugerem que o desempenho do QAOA com ruído foi como esperado
    pior que o caso ideal, porém ainda satisfatório dentro das limitações do método.


  • Mostrar Abstract
  • Quantum computing is no longer in its early stages. There already exists quantum computers with more qubits than a classical
    computer is capable of simulating. This current stage is considered intermediate and is therefore called the NISQ era (noisy
    intermediate-scale quantum). The main feature of this current stage is that there are still not enough qubits to perform quantum
    error correction, hence the noisy name. In this context of quantum computing without quantum error correction and with an
    intermediate number of qubits, variational algorithms gained prominence and, among them, there is one called QAOA
    (quantum approximate optimization algorithm). As the name suggests, this is a quantum algorithm that approximates the
    solution of optimization problems. The objective of this work was to apply this algorithm to solve an optimization problem in
    the finance area known as portfolio optimization. This application took place both in an ideal way (without noise) and in a way
    consistent with the current capacity of quantum computers (with noise). Both were simulated using IBM's Python tool for
    simulation and access of quantum computers via cloud called Qiskit. The results suggest that the QAOA performance with
    noise was, as expected, worse than the ideal case, but still satisfactory within the limitations of the method.

5
  • MARCELO FERREIRA DA SILVA
  • Está a velocidade da luz variando à luz das observações do satélite Planck e de aglomerados de galáxias?


  • Orientador : RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • SAULO HENRIQUE PEREIRA
  • Data: 11/08/2023

  • Mostrar Resumo
  • A velocidade da luz desempenha um papel fundamental na física teórica. Qualquer variação (temporal ou espacial) nessa quantidade pode acarretar implicações significativas em toda a física moderna. Diante desse contexto, nesta dissertação, realizamos um teste da constância  temporal da velocidade da luz utilizando medidas oriundas do satélite Planck (mais precisamente, os valores de $\Omega_M$ e $\Omega_b$), da fração de massa do gás de aglomerados de galáxias e dados de SNe Ia. Entretanto, análises cosmológicas via aglomerados de galáxias dependem fortemente da estimativa da massa dessas estruturas.  Nas nossas análises, consideramos três valores diferentes para o fator de calibração de massa ($K$) encontrados na literatura, sendo um deles provenientes das observações do Planck. Encontramos que quando o valor de $K$ utilizado não foi o do satélite Planck, uma possível variação temporal da velocidade da luz foi obtida. Este resultado mostra uma possível tensão entre a constância da velocidade da luz, os valores mais recentes de $\Omega_M$ e $\Omega_b$ e os valores de  $K$ obtidos de forma independente daquele do satélite Planck. 


  • Mostrar Abstract
  • The speed of light plays a fundamental role throughout the theoretical physics. Any variation in this quantity can  lead to deep modifications on  our understanding of nature. In this dissertation, we performed a test for  temporal constancy of  speed of light by using   measurements from the Planck satellite (more precisely, the values of $\Omega_M$ and $\Omega_b$), the galaxy clusters gas mass fraction and SNe data. However, cosmological analyzes via galaxy clusters strongly depend on the mass measurements  of these structures. In our analyses, we considered three different values for the mass calibration factor ($K$) found in the literature, one of them coming from the Planck observations. We found that when the value of $K$ used was not that of the Planck satellite, a possible temporal variation of the speed of light was verified. This result shows a possible tension between the constancy of the speed of light, the values of $\Omega_M$ and $\Omega_b$ (from Satellite Planck) and the values of $K$ obtained independently from that of the Planck satellite.

6
  • DÊNIS GIOVANNI DE MEDEIROS DANTAS
  • Propriedades Mecânicas dos Naphthylenes

  • Orientador : LEONARDO DANTAS MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • Data: 24/08/2023

  • Mostrar Resumo
  • Desde a sua descoberta e síntese em 2004, o grafeno tem despertado um crescente interesse na comunidade científica devido à
    sua ampla aplicabilidade em diversos ramos tecnológicos. Ao longo dos anos, novos materiais bidimensionais baseados em
    carbono têm sido descobertos, e um dos mais recentes, descoberto em 2019, é o Naphthylene. Esse composto consiste em uma
    família de três estruturas denominadas alfa, beta e gama. Neste estudo, investigamos as propriedades mecânicas destes
    materiais por meio de deformação uniaxial, usando dois métodos distintos: (i) dinâmica molecular clássica (DM), utilizando o
    código computacional LAMMPS (Large-scale Atomic Molecular Massively Parallel Simulator) em conjunto com o potencial
    interatômico de três corpos tersoff; e (ii) simulações quânticas baseadas na teoria funcional da densidade (DFT), utilizando o
    código SIESTA. Comparamos os resultados obtidos pelos dois métodos e analisamos como defeitos de vacância em diferentes
    carbonos afetam as propriedades mecânicas dos naphthylenes. Encontramos que os resultados obtidos em DM com o
    naphthylene-alpha apresentam uma boa concordância com método quântico. A estrutura naphthylene-beta mostrou ter a maior
    constante elástica e ser o menos propenso a falhas, comparável com o grafeno. Naphthylene-gamma mostrou ser o menos
    resistente a fraturas. Nenhum dos materiais estudados são isotrópicos, eles apresentam diferentes constantes elástica e
    distribuições de tensão distintas e não uniformes quando deformadas em diferentes direções.


  • Mostrar Abstract
  • Since its discovery and synthesis in 2004, graphene has been gaining increasing attention in the scientific community due to its
    broad applicability in various technological fields. Over the years, new carbon-based two-dimensional materials have been
    discovered, and one of the most recent ones, discovered in 2019, is the Naphthylene. This material consists of a family of three
    structures known as alpha, beta, and gamma. In this study, we investigate the mechanical properties of these materials through

    uniaxial deformation using two distinct methods: (i) classical molecular dynamics (MD) employing the LAMMPS (Large-
    scale Atomic Molecular Massively Parallel Simulator) program in conjunction with the Tersoff three-body interatomic

    potential; and (ii) quantum simulations based on density functional theory (DFT) using the SIESTA code. We compare the
    results obtained from both methods and analyze how vacancy defects in different carbons affect the mechanical properties of
    naphthylenes. We found that the results obtained with MD for naphthylene-alpha show good agreement with the quantum
    method. The naphthylene-beta structure exhibited the highest elastic constant and the least susceptibility to failure, comparable
    to graphene. Naphthylene-gamma was found to be the least resistant to fractures. None of the studied materials are isotropic;
    they exhibit different elastic constants and distinct non-uniform stress distributions when deformed in different directions.

7
  • MARIA INÊS ARRUDA GONÇALVES
  • Sistemas binários resolvidos espectroscopicamente e astrometricamente (WB) como um teste de teorias de gravitação

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 01/09/2023

  • Mostrar Resumo
  • A proposição da teoria de matéria escura foi um marco na compreensão da estrutura e evolução do Universo. Ao longo da história, observações astronômicas revelaram que a quantidade de matéria visível não é suficiente para explicar a dinâmica das galáxias e as curvas de rotação de galáxias espirais. Isso levou ao surgimento de diferentes teorias de gravitação que procuram fornecer uma explicação para esse fenômeno. Uma das teorias mais proeminentes é a Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND), que propõe uma modificação da lei da gravitação de Newton no regime de baixas acelerações). A MOND tem sido amplamente estudada e testada como uma alternativa à hipótese da matéria escura, levantando questões sobre sua validade e limitações. Uma maneira de testar teorias de gravitação, incluindo a MOND, é por meio do estudo de sistemas binários resolvidos espectroscopicamente e astrometricamente, wide binaries. Esses sistemas consistem em duas estrelas que estão suficientemente distantes uma da outra, permitindo que suas órbitas e interações gravitacionais sejam observadas e analisadas. Nesta dissertação, realizou-se um estudo detalhado de wide binaries como um teste para teorias de gravitação, com foco na MOND. Para obter-se um estudo com os melhores dados até o presente momento, utilizou-se dados obtidos pela missão Gaia e pelo espectrógrafo HARPS, que forneceram informações precisas sobre a separação angular, velocidade espacial, velocidade radial, dentre outras propriedades desses sistemas binários. Através da análise desses dados, foram investigadas as implicações das teorias de gravitação, especialmente a MOND, para a dinâmica desses sistemas. As análises cuidadosas das propriedades dos sistemas binários, combinadas com os dados de Gaia e HARPS, permitiram uma avaliação rigorosa das teorias de gravitação e seu desempenho em explicar as observações. Os resultados obtidos, apesar de preliminares, devido a amostra ainda reduzida, proporcionaram informações valiosas sobre a validade da MOND, da teoria de matéria escura e sua capacidade de explicar a dinâmica das wide binaries, assim como o problema análogo das curvas de rotação de galáxias espirais.


  • Mostrar Abstract
  • The proposition of the dark matter theory was a milestone in understanding the structure and evolution of the Universe. Throughout history, astronomical observations have revealed that the amount of visible matter is not enough to explain the dynamics of galaxies and the rotation curves of spiral galaxies. This has led to the emergence of different theories of gravitation that seek to provide an explanation for this phenomenon. One of the most prominent theories is the Modified Newtonian Dynamics (MOND), which proposes a modification of Newton's law of gravitation in the low acceleration regimes ). MOND has been widely studied and tested as an alternative to the dark matter hypothesis, raising questions about its validity and limitations. One way to test theories of gravitation, including MOND, is through the study of resolved spectroscopic and astrometric binary systems, known as wide binaries. These systems consist of two stars that are sufficiently distant from each other, allowing their orbits and gravitational interactions to be observed and analyzed. In this dissertation, a detailed study of wide binaries was conducted as a test for theories of gravitation, with a focus on MOND. To obtain a study with the best data available so far, data obtained by the Gaia mission and the HARPS spectrograph were used, providing precise information about angular separation, spatial velocity, radial velocity, among other properties of these binary systems. Through the analysis of this data, the implications of gravitation theories, especially MOND, for the dynamics of these systems were investigated. Careful analyses of the properties of binary systems, combined with Gaia and HARPS data, allowed for a rigorous assessment of gravitation theories and their performance in explaining observations. The results obtained, although preliminary due to the still limited size of the sample, provided valuable information about the validity of MOND, the dark matter theory, and their ability to explain the dynamics of wide binaries, as well as the analogous problem of rotation curves of spiral galaxies.

8
  • MATHEUS PHELLIPE BRASIL DE SOUSA
  • Influência da temperatura no acoplamento efático neuronal via modelo de Hodgkin-Huxley

  • Orientador : GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MARCELO DE MEIRA SANTOS LIMA
  • Data: 22/09/2023

  • Mostrar Resumo
  • Diversos estudos já apresentaram a importância das comunicações sinápticas, químicas ou elétricas, para a
    manutenção de diversas funções biológicas no corpo humano, assim como sua sensibilidade a variações de
    temperatura.
    Ainda,
    em
    termos de comunicação neuronal, existe outro tipo de comunicação, chamada
    comunicação efática. A comunicação efática surge devido a campos elétricos gerados por um neurônio ou
    populações de neurônio. Esta comunicação, ainda pouco explorada, vem ganhando destaque, pois diversas
    hipóteses sobre sua função biológica tem sido levantadas. Sendo assim, o presente trabalho busca introduzir o
    termo de arrastamento efático ao modelo de Hodgkin e Huxley, bem como o termo responsável pela variação de
    temperatura ao modelo. Os resultados deste trabalho foram comparados com resultados empíricos e resultados
    obtidos via simulação de modelo híbrido. Para a obtenção dos resultados, variamos a temperatura em um
    intervalo simétrico, em torno de 0ºC, e separamos a atividade neuronal em dois regimes: Sublimiar e Supralimiar.
    Para análise dos resultados sublimiares fizemos o uso da estatística circular para avaliar as diferenças de fase
    entre o potencial neuronal e o sinal externo efático. No regime supralimiar fizemos o uso do intervalo Inter-Spike
    (ISI) para avaliar a frequência de disparo do modelo, do Vetor de População para obter as preferências de fase
    entre o potencial neuronal e o sinal efático, e encerramos utilizando Spike Field Coherence (SFC) para medir a
    sincronização entre os sinais. Os resultados obtidos por este trabalho, através da simulação do modelo de
    Hodgkin e Huxley adaptado, além de se assemelharem aos resultados da literatura, também conseguiram
    mostram que a temperatura pode influenciar o arrastamento efático.


  • Mostrar Abstract
  • Several studies have already shown the importance of synaptic, chemical or electrical, communication in
    maintaining various biological functions in the human body, as well as its sensitivity to temperature variations. In
    addition, to neuronal communication, there is another type of communication, called ephaptic communication.
    Ephaptic communication arises from electrical fields generated by a neuron or neuron population. This
    communication, which is still little explored, has been gaining prominence because several hypotheses have been
    raised about its biological function. Therefore, this work aims to introduce the ephaptic entrainment term into the
    Hodgkin and Huxley model, as well as the term responsible for temperature variation in the model. The results of
    this work were compared with empirical results and results obtained via hybrid model simulation. To obtain the
    results, we varied the temperature in a symmetrical interval, around 0ºC, and separated the neuronal activity into
    two regimes: Subthreshold and Suprathreshold. To analyse the subthreshold results, we used circular statistics to
    evaluate the phase differences between the neuronal potential and the external ephaptic signal. In the
    suprathreshold regime, we used the Inter-Spike Interval (ISI) to evaluate the model’s firing frequency, the
    Population Vector to obtain the phase preferences between the neuronal potential and the ephaptic signal, and we
    ended by using Spike Field Coherence (SFC) to measure the synchronization between the signals. The results
    obtained in this work, by simulating the adapted Hodgkin and Huxley model, not only resemble the results in the
    literature, but also show that temperature can influence ephaptic entrainment.

9
  • SILVIA LUCIA CORREA ANGEL
  • Modelo Padrão da interações eletro fracas


  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • DMITRY MELNIKOV
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • PAULO SÉRGIO RODRIGUES DA SILVA
  • TÉSSIO ROGÉRIO NOBREGA BORJA DE MELO
  • Data: 22/09/2023

  • Mostrar Resumo
  • O Modelo Padrão da Física de Partículas (MP) constitui um bem-sucedido esquema teórico que reúne todo o conhecimento atual sobre as interações fundamentais da natureza (excepto a gravidade) e a matéria que nos cerca. Seu êxito deve-se a inúmeras previsões teóricas que posteriormente foram corroboradas experimentalmente. Esta dissertação examina cuidadosamente cada um dos elementos essenciais para a sua compreensão, bem como a necessidade de expandir suas fronteiras com o objetivo de solucionar fenômenos ainda sem explicação, em particular o enigma da matéria escura, cuja natureza é desconhecida.



  • Mostrar Abstract
  • The Standard Model of Particle Physics (SM) constitutes a successful theoretical framework that gathers all the current knowledge about the fundamental interactions of nature (except gravity) and the matter that surrounds us. Its success is due to numerous theoretical predictions that were subsequently experimentally confirmed. This dissertation thoroughly examines each of the essential elements for its understanding, as well as the need to expand its boundaries to solve phenomena still unexplained, particularly the enigma of dark matter, the nature of which is unknown.


10
  • JOAB MORAIS VARELA
  • Detecção de emaranhamento em estados puros com um Algoritmo Quântico de Classificação

  • Orientador : RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • ASKERY ALEXANDRE CANABARRO BARBOSA DA SILVA
  • Data: 14/12/2023

  • Mostrar Resumo
  • Estados quânticos emaranhados provaram ser um recurso essencial para o processamento da informação, porém, sua classificação ainda é um
    problema em aberto. O objetivo deste trabalho é aplicar métodos de aprendizado de máquina baseados em métricas de distância para fazer
    uma classificação de estados quânticos. A implementação do método de classificação foi feita utilizando algoritmos clássicos e quânticos comparando
    também o desempenho e a eficiência de ambos. Porém, deve-se ressaltar que todos os processos de computação quântica realizados
    neste trabalho utilizaram simuladores fornecidos pelo SDK Qiskit. Nenhum computador quântico real foi usado para implementar os métodos quânticos
    devido à quantidade de qubits que excede o número disponível nos computadores quânticos de acesso aberto do IBM Q-Experience.
    Os resultados clássicos obtidos neste trabalho fazem uma boa classificação de estados quânticos com uma taxa de precisão entre 70% e 80%.
    As previsões quânticas, no entanto, podem ter uma precisão menor, devido a algumas simplificações feitas na etapa de pré-processamento dos dados,
    mostrando que algoritmos quânticos para classificação de emaranhamento provavelmente necessitarão de um número maior de qubits do que o
    atualmente disponível.


  • Mostrar Abstract
  • Entangled states proved to be an essential resource for information processing, however, its classification is still an open problem.
    The objective of this work is to apply machine learning methods based on distance metrics to make a quantum state classification.
    The classification method implementation was made using classical and quantum algorithms also comparing the performance and
    efficiency of both. However, it should be noted that all quantum computation processes made in this work used simulators provided
    by the SDK Qiskit. No real quantum computers were used to implement the quantum methods due to the qubit quantity that exceeds
    the available open-access quantum computers of the IBM Q-Experience. The classical results obtained in this work make a good
    classification of quantum states with a precision rate between $70\%$ and $80\%$. The quantum predictions may have a lower
    precision, due to some simplifications made in the data pre-processing step, showing that quantum algorithms for entanglement
    classification probably will require a higher number of qubits than the currently available ones.

11
  • JOÃO VICTOR FERREIRA LACERDA AIRES
  • Efeitos de Maré em Júpiteres Quentes

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • SYLVIO FERRAZ DE MELLO
  • Data: 15/12/2023

  • Mostrar Resumo
  • Marés são consequências diretas da interação gravitacional entre corpos celestes. No contexto terrestre, a interação de maré existente no sistema Terra-Lua, é dire-
    tamente observada no aumento ou diminuição do nı ́vel oceânico, uma vez que a maior parte da superfı ́cie de nosso planeta é recoberta por água. No entanto, a
    descoberta de exoplanetas gigantes gasosos em órbitas muito próximas à suas estrelas hospedeiras (chamados de júpiteres quentes), nos fez questionar quais se-
    riam as consequências de marés tão extremas. Nesta dissertação, utilizaremos as equações de evolução das órbitas devido ao efeito de maré (tanto solitáriamente
    quanto em conjunto com as equações de freio magnético da estrela) para simular como a presença júpiteres quentes ao redor de estrelas da sequência principal
    com massas no intervalo 0.5 M ⊙ < M ⋆ < 1.1 M ⊙ , afetam tanto as órbitas destes planetas quanto a rotação de sua estrela hospedeira.


  • Mostrar Abstract
  • Tides are direct consequences of the gravitational interaction between celestial bodies. In the Earth context, the tidal interaction in the Earth-Moon system is directly
    observed in both increasing or decreasing of the oceanic level, once our planet’s surface is mostly covered by water. However, the discovery of gas giants exopla-
    nets in close-in orbits around their host stars (called hot jupiters), made us question what would be the consequences of such extreme tides. In this master’s thesis,
    we use the tidal evolution equations (both lonely and together with the stellar magnetic braking equations) to simulate how the presence of hot jupiters around
    main sequence stars with masses in the range 0.5 M ⊙ < M ⋆ < 1.1 M ⊙ , affects both planetary orbits and host star’s rotation.

Teses
1
  • TIBÉRIO AZEVEDO PEREIRA
  • Deep learning anomaly detector for numerical relativistic waveforms

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • LUCIANO CASARINI
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RICCARDO STURANI
  • VALERIO MARRA
  • Data: 26/01/2023

  • Mostrar Resumo
  • A Astronomia de Ondas Gravitacionais é uma área emergente que vem revelando informações escondidas da Astrofísica e
    Cosmologia. O volume crescente de dados observacionais e de simulações da Relatividade Numérica promoveu diversas
    análises e modelagens de ondas gravitacionais de binários compactos. Em meio às abordagens, o Aprendizado de Máquina se
    tornou um grande suporte para impulsionar as pesquisas. Neste projeto, desenvolvemos um modelo de Aprendizado Profundo
    do tipo U-Net que detecta possíveis formas de ondas anômalas em um catálogo de Relatividade Numérica. Utilizamos
    simulações de binários de buracos negros com variadas razões de massas e spins. Neste conjunto de dados de formas de ondas
    de modos dominantes e modos altos, categorizamos sete tipos de anomalias diferentes durante os estágios de coalescência.


  • Mostrar Abstract
  • Gravitational Wave Astronomy is an emerging field revealing hidden information from Astrophysics and Cosmology. The
    increasing volume of observational data and Numerical Relativity simulations has promoted several analyzes and modeling
    of compact binaries’ gravitational waves. Specially, Machine Learning has become a great support to boost research. In this
    project, we developed a U-Net Deep Learning model that detects possible anomalous waveforms in a Numerical Relativity
    catalog. We use binary black hole simulations with varying masses and spins. We categorized seven different anomaly types
    during the coalescence stages with a dataset of dominant and higher modes waveforms.

2
  • BERNARDO FORTON ODLAVSON GONÇALVES
  • Investigando a rotação, o magnetismo e as abundâncias químicas de estrelas do tipo solar através de modelos de
    evolução e espectroscopia: da pré-sequência principal à gigante vermelha

  • Orientador : MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JORGE LUIS MELENDEZ MORENO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • LEO ALBERTO GIRARDI
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 31/01/2023

  • Mostrar Resumo
  • O estudo da evolução rotacional do Sol e das estrelas do tipo solar é sem dúvidas um dos campos da astrofísica
    estelar atualmente em maior evidência. Existem inúmeras questões ainda longe de serem completamente compreendidas, o
    que torna a pesquisa nesse campo intensa e dinâmica. Dentre essas questões estão a compreensão dos fenômenos que
    influenciam o momento angular das estrelas durante sua formação, ainda na fase da Pré-Sequência Principal; o entendimento
    dos mecanismos que atuam nos interiores estelares ao longo da evolução, que acabam por determinar, por exemplo, o perfil
    de rotação de corpo sólido observado no Sol; ou quais mecanismos de transporte atuam em estrelas evoluídas, que passam por
    profundas mudanças em sua estrutura, e apresentam fenômenos peculiares como o de enriquecimento de lítio e alterações em
    diversas abundâncias químicas. Em todos os casos, sabemos que o magnetismo estelar tem um papel de destaque, entretanto,
    ainda longe de ser completamente entendido. Nesta tese usamos modelos calculados com o Código de Evolução Estelar de
    Toulouse-Genebra (TGEC) para estudar a evolução rotacional de quatro amostras de estrelas do tipo solar, além de revisitar
    estudos com estrelas análogas de aglomerados abertos. Utilizamos em nossas análises duas prescrições distintas de freio
    magnético, que simulam a perda de momento angular devidos aos ventos estelares. Adicionalmente, também estudamos uma
    amostra de estrelas gigantes do tipo solar que são ricas em lítio, investigando a possível relação com o caráter magnético de
    algumas dessas estrelas. No que se refere às estrelas da sequência principal, encontramos algumas convergências e algumas
    discrepâncias entre os nossos modelos e as amostras estelares estudadas. Descobrimos que a amostra com dados
    sismológicos, composta por estrelas de idade intermediária e mais velhas, não está bem restrita para um estudo sobre a
    rotação e evolução magnética do Sol. A amostra de estrelas de baixa atividade parece ser afetada por uma diminuição no freio
    magnético apesar das diferenças de metalicidade, embora alvos com maior metalicidade pareçam seguir melhor nossos
    traçados evolutivos. Por fim, encontramos uma incompatibilidade entre nossos traçados de evolução da rotação e a posição
    das estrelas mais jovens. Já com relação às estrelas gigantes ricas em lítio, descobrimos que estrelas anteriormente
    classificadas como no ramo das gigantes vermelhas (RGB) podem estar em um estado evolutivo diferente. Além disso,
    identificamos que a maioria das estrelas em nossa amostra com detecção de campo magnético superficial mostram
    velocidades de rotação pelo menos moderadas, mas mesmo assim, não conseguimos detectar um campo magnético em duas
    estrelas com rotação rápida. Por causa de nossa pequena amostra de gigantes magnéticas, é difícil determinar se a presença de
    campo magnético de superfície e os fenômenos de enriquecimento de Li em gigantes podem estar de alguma forma ligados.


  • Mostrar Abstract
  • The study of the rotational evolution of the Sun and solar-type stars is undoubtedly one of the fields of stellar
    astrophysics in major evidence today. There are numerous issues that are still far from being fully understood, which makes
    research in this field intense and dynamic. Among these issues are the understanding of the phenomena that influence the
    angular momentum of stars during their formation, still in the Pre-Main Sequence phase; the understanding of the
    mechanisms that act in the stellar interiors throughout evolution, which end up determining, for example, the rotation profile
    of a solid body observed on the Sun; or which transport mechanisms act in evolved stars, which undergo profound changes in
    their structure, and manifest peculiar phenomena such as lithium enrichment and alterations in many chemical abundances. In
    all cases, we know that stellar magnetism plays a prominent role, however, it is still far from being fully understood. In this
    thesis we use models computed with the Toulouse-Geneva Stellar Evolution Code (TGEC) to study the rotational evolution of
    four samples of solar-type stars, in addition to revisiting studies with analogous stars from open clusters. In our analysis, we
    used two different magnetic brake prescriptions, which simulate the loss of angular momentum due to stellar winds.
    Additionally, we also studied a sample of giant solar-type stars that are rich in lithium, investigating the possible relationship
    with the magnetic character of some of these stars. As far as main sequence stars are concerned, we found some convergences
    and some discrepancies between our models and the stellar samples studied. We found that the sample with seismological
    data, composed of stars of intermediate and older ages, is not well restricted for a study on the rotation and magnetic
    evolution of the Sun. The sample of low-activity stars appears to be affected by a decrease in magnetic braking despite
    differences in metallicity, although targets with higher metallicity seem to better follow our evolutionary paths. Finally, wefound a mismatch between our rotation evolution tracks and the position of the youngest stars. As for lithium-rich giant stars,
    we found that stars previously classified as red giants (RGB) may be in a different evolutionary state. Furthermore, we found
    that most stars in our sample with surface magnetic field detection show at least moderate rotation speeds, but even then, we
    were unable to detect a magnetic field in two rapidly rotating stars. Because of our small sample of magnetic giants, it is
    difficult to determine whether the presence of a surface magnetic field and the Li-enrichment phenomena in giants could be
    somehow linked.

3
  • YOXARA SÁNCHEZ VILLAMIZAR
  • Physics Beyond the Standard Model using 3-3-1 Models

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • SANDRO FONSECA DE SOUZA
  • ALEX GOMES DIAS
  • ALEXANDRE ALVES
  • GUSTAVO GIL DA SILVEIRA
  • VICTOR PAULO BARROS GONÇALVES
  • Data: 07/02/2023

  • Mostrar Resumo
  • Diversos problemas presentes no Modelo Padrão, tais como massas de neu-
    trinos, matéria escura e o momento magnético anômalo do múon, exigem uma nova
    física. Por conseguinte, no presente trabalho, investigamos soluções viáveis para estes
    problemas, bem como possíveis assinaturas de colisões. Na maioria, vamos nos concen-
    trar em modelos baseados em um grupo de gauge estendido, conhecido como modelos
    3-3-1. Considerando dados recentes do experimento E989 para o gµ − 2 no laboratório
    Fermilab, determinamos se os modelos 3-3-1 podem explicar a anomalia observada
    pela colaboração do gµ − 2, a qual favorece uma nova interpretação da física com mais
    de 4σ de nível de confiança. Após, discutimos como esses modelos 3-3-1 poderiam ser
    expandidos para explicar com sucesso a anomalia gµ − 2, concordando com os colisores
    atuais e futuros. Além disso, examinamos os detalhes dos modelos 3-3-1 e realizamos
    uma simulação Monte Carlo do grande colisor de hádrons para obter limites de massa
    mais baixos nas massas dos novos bósons de gauge, como o campo Z ′ . Adicionalmente,
    usamos um código numérico para prever as sensibilidades LHC de alta luminosidade
    e LHC de alta energia para o bóson de gauge acima mencionado. Em um dos mode-
    los, está presente um candidato de matéria escura. Portanto, exploramos a interação
    entre a matéria escura e as buscas de colisão. Consequentemente, comparamos a den-
    sidade adequada da relíquia do candidato à matéria escura com os resultados encon-
    trados. Além disso, numerosas anomalias de sabor têm surgido recentemente. Então,
    assumimos interações de troca de sabor mediadas por um bóson de gauge Z′ , ao nível
    0
    0
    de árvore, examinando os desvios de SM nos sistemas de mesonsK 0 − K , D 0 − D ,
    Bd0 − B0 d and Bs0 − B0 s . Neste caso, usamos dados atualizados sobre a diferença de
    massa dos quatro sistemas de mesons, e obtemos limites de massa mais baixos de Z′
    para duas parametrizações diferentes das matrizes de mistura do quark. Ao focarmos
    em um modelo baseado no grupo de medida SU(3), colocamos nossos resultados em
    perspectiva com os colisores de hadrões atuais e futuros para concluir que os sistemas

    de meson de massa podem dar origem a limites muito mais rigorosos do que aqueles
    em colisores de alta energia e que as recentes novas interpretações de física nova das
    anomalias de b → s e R( D ∗ ) são desfavoráveis.


  • Mostrar Abstract
  • Several open problems in the Standard Model call us to search for new physics.
    In this work, we investigate viable solutions to these issues. We focus on models based
    on an extended gauge group, known as 3-3-1 models. Considering the result from
    the gµ − 2 experiment E989 at Fermilab laboratory, we assess whether 3-3-1 models
    can explain the anomaly observed by the gµ − 2 collaboration, which favored a new
    physics’ interpretation with over 4σ of confidence level at the beginning of 2020. Later,
    we discuss how these 3-3-1 models could be extended to successfully explain the gµ − 2
    anomaly while agreeing with current and future colliders. Further, we dive into the de-
    tails of the 3-3-1 models and carry out a Monte Carlo Simulation of the Large Hadron
    Collider to obtain lower mass bounds on the masses of the new gauge bosons, namely
    the Z ′ field. Moreover, we forecast the mass reach for the Z′ gauge boson in the LHC
    at High-Luminosity and High-Energy. Given that dark matter is present in several
    models discussed in this thesis, we therefore investigate the interaction between the
    dark matter in one of these models known as 3-3-1 LHN and collider searches. Our
    results also compare the experimental relic density of dark matter with our candidates.
    Besides, numerous flavor anomalies have emerged recently. Then, we assume flavor-
    changing interactions mediated by a gauge boson Z′ , at tree level, analyzing the SM
    0
    0
    deviations in the K 0 − K , D 0 − D , Bd0 − B0 d and Bs0 − B0 s meson systems. Here, we use
    updated data on the mass difference of the four meson systems, and we derive lower
    mass bounds on Z′ at two different parameterizations of the quark mixing matrices. By
    focusing on a model based on the SU(3) gauge group, we put our results in perspective
    with current and future hadron colliders to conclude that mass meson systems can give
    rise to much more stringent bounds than those at high-energy colliders and that recent
    new physics interpretations of the b → s and R( D ∗ ) anomalies are unfavorable.

4
  • HERNÁN GUILLERMO BUENO XAVIER
  • Construção em rede de fases topológicas não-abelianas

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • DMITRY MELNIKOV
  • TOMMASO MACRI
  • EDUARDO MIRANDA
  • HERMANN FREIRE FERREIRA LIMA E SILVA
  • Data: 05/05/2023

  • Mostrar Resumo
  • Nesta tese empregamos uma rede de junções quirais para construir fases topológicas não-abelianas em duas dimensões. Nossa
    construção é baseada em pontos fixos de borda de teorias de campo de baixa energia que descrevem junções Y feitas a partir de
    modelos críticos de cadeia de spin. Para preparar o terreno, primeiro estudamos uma única junção de cadeias críticas de spin-1
    pertencentes à classe de universalidade SU(2)_2, cujo espectro contém excitações fracionárias, incluindo férmions de
    Majorana. Nós encontramos que pontos fixos quirais representam pontos especiais de uma linha de transição que separa dois
    regimes descritos por condições de contorno aberto. Notavelmente, ao longo desta transição, a junção se comporta como um
    circulador de spin ajustável, com sua condutância de spin variando continuamente como função de uma constante de
    acoplamento marginal. Em seguida, construímos uma família de líquidos de spin quirais topológicos partindo de uma rede
    hexagonal feita de cadeias críticas de spin-S. A fase líquida de spin quiral abriga SU(2)_{k=2S} anyons, originados dos
    modelos Wess-Zumino-Witten que descrevem as cadeias de spin da rede. A rede exibe condutâncias Hall de spin e térmica
    quantizadas. Ilustramos nossa construção investigando as propriedades topológicas do modelo SU(2)_2. Encontramos que este
    modelo tem anyons de Ising emergentes, com spinons que ligam os modos zero de Majorana. Também mostramos que o
    estado fundamental desta rede é triplamente degenerado no toro, afirmando seu caráter não-abeliano. Nosso trabalho fornece
    uma estrutura analítica controlável para estudar fases topológicas não-abelianas, lançando nova luz sobre a estabilidade dessas
    fases em materiais quânticos artificiais.


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis we use a network of chiral junctions to realize non-Abelian topological phases in two dimensions. Our
    construction is based on boundary fixed points of low-energy field theories describing Y junctions of critical spin-chain
    models. To set the stage, we first study a single junction of gapless spin-1 chains belonging to the SU(2)_2 universality class,
    whose spectrum includes fractional excitations such as Majorana fermions. We find that chiral fixed points appear as special
    points on a transition line that separates two regimes described by open boundary conditions. Remarkably, along this transition
    the junction behaves as a tunable spin circulator as the spin conductance varies continuously with the coupling constant of a
    marginal boundary operator. We then construct a family of topological chiral spin liquids departing from a honeycomb
    network made of critical spin-S chains. The chiral spin liquid phase harbors SU(2)_{k=2S} anyons, which stem from the
    underlying Wess-Zumino-Witten models that describe the constituent spin chains of the network. The network exhibits
    quantized spin and thermal Hall conductances. We illustrate our construction by inspecting the topological properties of the
    SU(2)_2 model. We find that this model has emergent Ising anyons, with spinons acting as vortex excitations that bind
    Majorana zero modes. We also show that the ground state of this network is threefold degenerate on the torus, asserting its
    non-Abelian character. Our work provides a controllable analytical framework to study non-Abelian topological phases,
    sheding new light on the stability of such phases in artificial quantum materials.

5
  • LUCAS GIOVANNI DA POSSA CARAMÊS
  • Caminhadas de Lévy dentro de Cascas Esféricas com Fronteiras Absorventes

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • Data: 29/05/2023

  • Mostrar Resumo
  • A Hipótese de Forrageamento por Voos de Lévy propõe que os organismos
    evoluíram para utilizar as caminhadas de Lévy como uma estratégia de exploração efetiva.
    Há evidências substanciais na literatura que dão suporte à noção de que as caminhadas
    do inverso do quadrado de Lévy são, de fato, ótimas no limite de forrageamento com
    revisitas, em qualquer dimensão. Entretanto, uma demonstração matematicamente mais
    rigorosa deste fenômenos ainda é necessária, especialmente para dimensões maiores
    que 2. Investigamos o problema do forrageamento considerando o caso dos anéis e
    esféricas concêntricas, que é uma abordagem mais simples, mas muito relacionada à
    última. A partir desta abordagem, mostramos que, no limite correspondente ao
    forrageamento com revisitas, as caminhadas do inverso do quadrado de Lévy otimizam o
    processo de busca. Esta é uma forte evidência a sustentar a Hipótese de Forrageamento
    por Voos de Lévy para dimensões maiores do que 1.


  • Mostrar Abstract
  • The Lévy Flight Foraging Hypothesis proposes that organisms have evolved to use
    Lévy walks as an effective exploration strategy. There is substantial evidence in the
    literature supporting the notion that Lévy inverse square walks are optimal for foraging
    with revisits, regardless of dimensionality. However, more rigorous mathematical
    demonstrations of this phenomenon are still needed, especially for dimensions higher
    than 2. We investigate the foraging problem by considering the simpler case of concentric
    annuli or spherical shells, which is closely related to the full problem. By analyzing this
    approach, we show that Lévy inverse square walks are the optimal search strategy in the
    limit of foraging with revisits. This result is a strong evidence supporting the Lévy Flight
    Foraging Hypothesis in dimensions greater than 1

6
  • FELIPE BRUNO MEDEIROS DOS SANTOS
  • Impacto de Extensões da Gravidade na Inflação e Reaquecimento

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • FELIPE TOVAR FALCIANO
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • Data: 26/06/2023

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, investigamos o impacto de extensões da gravidade em cenários de inflação cósmica, no qual se
    considera um campo escalar denominado inflaton, responsável pela expansão acelerada do universo primordial. Em particular,
    veremos como tais mudanças afetam o espectro de temperatura da Radiação Cósmica de Fundo, determinado com grande
    precisão pelos experimentos mais recentes dedicados a investigá-la. Inicialmente, consideraremos que o inflaton está não-
    minimamente acoplado à gravidade, e veremos as previsões do regime inflacionário para dois modelos específicos. O primeiro
    é caracterizado pelo potencial β-exponencial, que generaliza o conhecido modelo power-law, cuja forma é motivada pela
    inflação em branas; o modelo seguinte surge através de uma realização supersimétrica, usualmente chamado inflação de
    Witten-O’Raifeartaigh, pela sua motivação original. Pela realização de uma análise estatística, iremos estabelecer restrições
    nos parâmetros cosmológicos, e dos modelos em específico, para determinar alguma preferência dos dados para a presença de
    um acoplamento não-mínimo em ambos modelos. A ligação da inflação com o período de reaquecimento também é
    investigada em seguida, de forma que buscamos estabelecer a relação entre a duração e temperatura do reaquecimento com as
    propriedades do modelo. Escolhendo o modelo de Witten-O’Raifeartaigh, usamos os resultados da análise anterior para
    simular a era pós-inflacionária numericamente, que considera os efeitos não-lineares na evolução das flutuações do campo,
    amplificadas por um processo de pré-aquecimento. Estas flutuações podem ser responsáveis pela formação de estruturas de
    vida longa denominadas oscillons, argumentadas como sendo fontes de ondas gravitacionais primordiais. Finalmente, veremos
    a possibilidade de aplicação do cenário β -exponencial a ideia da inflação morna, na qual a dissipação de energia do campo
    escalar em radiação é realizada enquanto a inflação acontece, onde este grau de dissipação resulta em um impacto significativo
    nas previsões de um dado modelo. Veremos que para o modelo β -exponencial, é possível realizar a concordância entre o
    regime forte de dissipação e as condições de swampland, recentemente investigadas na literatura no contexto da inflação
    morna.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we investigate the impact of extensions of gravity in cosmic inflationary scenarios, in which a scalar
    field, dubbed inflaton is considered as responsible for the accelerated expansion of the primordial Universe. In particular, we
    will see how such changes affect the cosmic microwave background radiation temperature power spectrum, determined with
    great precision by the most recent experiments that investigate it. Initially, we consider that the inflaton is non-minimally
    coupled to gravity, and we will check the predictions for two specific models. The first one is characterized by the β -
    exponential potential, which generalizes the well-known power-law inflation, and it is motivated by brane dynamics; the next
    model arises from a supergravity realization, usually called the Witten-O’Raifeartaigh inflation. Through a statistical analysis,
    we will establish constraints on cosmological parameters of the specific models, determining if there is any preference from
    data for the presence of a non-minimal coupling. The connection of such models with the reheating period is investigated next,
    in a way that we seek to establish the relation between the duration and temperature of reheating with the properties of the
    model. By choosing the Witten-O’Raifeartaigh one, we use the results of the previous analysis to numerically model the post-
    inflationary era, in a way that non-linear effects on the growth of perturbations of the field are considered, resulting in an
    amplification of said fluctuations through a preheating process. These fluctuations can be responsible for the formations of
    long-lived structures dubbed oscillons, argued as a possible source of primordial gravitational waves. Finally, we check the
    possibility of application of the β-exponential scenario to the warm inflation picture, in which the energy dissipation of the
    field into radiation is realized at the same time that inflation proceeds, with the degree of dissipation impacting greatly the
    predictions of a given model. We will see that for the β-exponential model, it is possible to make the strong dissipation regime
    concordant with the swampland conditions, recently investigated in the literature in the context of warm inflation.

7
  • JOSIEL MENDONÇA SOARES DE SOUZA
  • Cosmologia do Tempo Tardio Com Observatórios de Ondas Gravitacionais de Terceira Geração

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ODYLIO DENYS DE AGUIAR
  • RAFAEL DA COSTA NUNES
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RICCARDO STURANI
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 12/07/2023

  • Mostrar Resumo
  • Com a primeira detecção de ondas gravitacionais em 2015 pelos observatórios LIGO Hanford e
    Livingston, uma nova janela se abriu para o estudo da astronomia, astrofísica e cosmologia. Com
    ondas gravitacionais emitidas por sistemas binários de objetos compactos, como binários de bu-
    racos negros e estrelas de nêutrons, podemos medir diretamente suas distâncias de luminosidade
    dL , semelhantes às supernovas do tipo Ia chamadas de velas padrão. Assim, essas fontes de on-
    das gravitacionais receberam o nome de sirenes padrão, em analogia com as velas padrão. Se
    uma contraparte eletromagnética dessas fontes estiver disponível, como o sinal GW170817, pode-
    mos identificar diretamente sua posição no céu e, portanto, suas galáxias hospedeiras e redshifts
    z. Assim, tendo uma relação dL − z por meio de detecções de ondas gravitacionais com contra-
    partes eletromagnéticas, podemos realizar testes cosmológicos, como medir H0 , realizar seleção
    de modelo bayesiano, restringir parâmetros cosmográficos, entre outros. Neste trabalho, explo-
    ramos a força dos planejados observatórios terrestres de terceira geração, o Einstein Telescope e o
    Cosmic Explorer para sondar a evolução da expansão do Universo. Iniciamos apresentando nosso
    software GWDALI desenvolvido para estimar incertezas em parâmetros de ondas gravitacionais
    via Matrizes de Fisher e aproximações além-gaussianas de likelihoods. Também exploramos o
    quanto a sinergia entre observatórios de terceira geração pode melhorar as medições de distân-
    cias de luminosidade de sirenes padrões brilhantes (sirenes padrão com contrapartes eletromag-
    néticas) para obter as melhores constantes cosmológicas das relações dL − z. Finalmente, lidamos
    com a abordagem cosmográfica, prevendo a máxima precisão nas medições dos três primeiros
    parâmetros cosmográfico


  • Mostrar Abstract
  • With the first detection of gravitational waves in 2015 by the observatories LIGO Hanford and
    Livingston, a new window opened to the study of astronomy, astrophysics, and cosmology. With
    gravitational waves emitted by binary systems of compact objects, such as binaries of black holes
    and neutron stars, we can measure directly their luminosity distances dL , similar to type Ia super-
    novae called standard candles. Thus, these gravitational wave sources received the name standard
    sirens, in analogy with the standard candles. If an electromagnetic counterpart of these sources
    is available, as the signal GW170817, we can identify directly their sky position, and so, their host
    galaxies and redshifts z. Thus, having a relationship dL − z through detections of gravitational
    waves with electromagnetic counterparts, we can perform cosmological tests, such as measur-
    ing H0 , performing Bayesian model selection, and constraining cosmographic parameters, among
    others. In this work, we explore the strength of the planned ground-based third generation obser-
    vatories, Einstein Telescope and Cosmic Explorer to probe the evolution of the Universe’s expan-
    sion. We start presenting our software GWDALI developed to estimate uncertainties in gravita-
    tional wave parameters via Fisher-Matrix and beyond Gaussianity approach of likelihoods. We
    also explore how much the synergy between third generation observatories can improve mea-
    surements of luminosity distances of bright standard sirens (standard sirens with electromagnetic
    counterparts) to get the best cosmological constants from dL − z relationships. Finally, we deal
    with the cosmography approach, forecasting the maximum accuracy in the measurements of the
    first three cosmographic parameters, Hubble constant H0, deceleration parameter q0 , and jerk j0
    with Einstein Telescope.

8
  • GABRIEL LUZ ALMEIDA
  • Amplitudes Clássicas em Física de Ondas Gravitacionais

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LAURA BERNARD
  • WALTER GOLDBERGER
  • DMITRY MELNIKOV
  • EMANUELE ORAZI
  • RICCARDO STURANI
  • Data: 18/07/2023

  • Mostrar Resumo
  • Resumo: As recentes detecções de ondas gravitacionais de coalescências de binárias pelos interferômetros LIGO e Virgo não
    apenas deram origem a uma nova janela de observação para o Universo, mas também reviveram o interesse pelo problema de
    dois corpos relativı́stico. Nesta tese, após apresentar a teoria geral das ondas gravitacionais, revisaremos a abordagem de teoria
    de campos efetiva dentro da chamada Relatividade Geral Não-Relativı́stica. Nessa construção, as diferentes escalas envolvidas
    no problema definem diferentes regiões da dinâmica, com escalas curtas descrevendo a interação conservativa entre os dois
    corpos e escalas de longa distância descrevendo os processos de ondas gravitacionais. Em ordens superiores, no entanto,
    modos radiativos começam a afetar a dinâmica conservativa do sistema por meio do chamado efeito de cauda.
    Em seguida, estudaremos as amplitudes de emissão para a classe de processos não lineares das caudas, que são processos de
    ordem G_N^2 , e representam o efeito de espalhamento da radiação gravitacional na curvatura de fundo estática, incluindo não
    apenas caudas de massa, mas também as caudas “falhas” devido ao momento angular da fonte. Como mostrado originalmente
    em nosso trabalho, algumas dessas amplitudes apresentam anomalias, que são então corretamente compreendidas e corrigidas
    com ferramentas de teoria de campos que tem contra-parte direta em métodos tradicionais. Também investigaremos a relação
    entre diagramas de emissão e de autoenergia e, em particular, mostraremos que correções aos diagramas anômalos de
    autoenergia são necessárias para contabilizar corretamente os termos conservativos que surgem de processos radiativos. A
    partir disso, obteremos a contribuição correta para o termo conservativo a 5PN provindo da cauda falha de momento angular
    do quadrupolo elétrico, corrigindo resultados anteriores da literatura. Além disso, também calcularemos pela primeira vez as
    contribuições conservativas da cauda falha de momento angular para momentos de multipolo arbitrários.
    Posteriormente, exploraremos a extensão natural de ordem superior (ordem G_N^3) das caudas de massa, chamadas caudas de
    caudas, para multipolos elétricos e magnéticos genéricos. Conforme veremos, encontraremos divergências de longa e curta
    distância, que são então corretamente compreendidas e tratadas por meio de técnicas padrões de renormalização. Nesse caso,
    somos capazes de ressomar as contribuições logarı́tmicas por meio da integração da equação do grupo de renormalização.
    Desta forma, nesta tese, temos extendido a expansão perturbative pós-newtoniana na região de processos particularmente
    difı́ceis envolvendo a mistura de modos radiativos e potenciais.


  • Mostrar Abstract
  • The recent detections of gravitational waves from coalescing binaries by the LIGO and Virgo interferometers not
    only opened a new window of observation into the Universe but also revived interest in the relativistic two-body problem. In
    this thesis, after presenting the general theory of gravitational waves, we review the effective field theory approach within the
    so-called Non-Relativistic General Relativity. In this framework, the different scales involved in the problem define different
    dynamical regions, with short scales describing the conservative interaction between the two bodies and long-distance scales
    accounting for gravitational-wave processes. At higher orders, however, radiation modes start to affect the conservative
    dynamics of the system through the so-called tail effect.
    We then study emission amplitudes for the class of nonlinear processes of tails, which are processes of order G_N^2, and
    represent the effect of scattering gravitational radiation off the static background curvature, including not only mass tails but
    also the “failed” tails due to the angular momentum of the source. As originally shown in our work, some of these amplitudes
    present anomalies, which are then properly understood and corrected with field theory tools which have straightforward
    counterpart in traditional methods. We also investigate the relation between emission and self-energy diagrams and, in
    particular, show that a correction to the anomalous self-energy diagrams is necessary to correctly account for conservative
    terms that arise from radiative processes. From this, we obtain the correct contribution to the conservative 5PN stemming from
    the electric quadrupole angular momentum failed tail, correcting previous results of the literature. Besides this, we also
    compute for the first time the conservative contributions from the angular momentum failed tail, for arbitrary multipole
    moments.
    Subsequently, we explore the natural higher-order extension (of order G_N^3) of the mass tails, called tails of tails, for generic
    electric and magnetic multipoles. As we will see, both long- and short-distance divergences are encountered, which are then
    properly understood and dealt with in terms of standard renormalization techniques. In this case, we are able to resum the
    logarithmic contributions through the integration of the renormalization group equation.
    Thus, in this thesis, we have extended the post-Newtonian perturbative expansion in the particularly thorny region of processes
    involving the mixture of radiative and potential modes.

9
  • GABRIEL LUZ ALMEIDA
  • Amplitudes Clássicas em Física de Ondas Gravitacionais

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DMITRY MELNIKOV
  • EMANUELE ORAZI
  • LAURA BERNARD
  • RICCARDO STURANI
  • WALTER GOLDBERGER
  • Data: 18/07/2023

  • Mostrar Resumo
  • Resumo: As recentes detecções de ondas gravitacionais de coalescências de binárias pelos interferômetros LIGO e Virgo não
    apenas deram origem a uma nova janela de observação para o Universo, mas também reviveram o interesse pelo problema de
    dois corpos relativı́stico. Nesta tese, após apresentar a teoria geral das ondas gravitacionais, revisaremos a abordagem de teoria
    de campos efetiva dentro da chamada Relatividade Geral Não-Relativı́stica. Nessa construção, as diferentes escalas envolvidas
    no problema definem diferentes regiões da dinâmica, com escalas curtas descrevendo a interação conservativa entre os dois
    corpos e escalas de longa distância descrevendo os processos de ondas gravitacionais. Em ordens superiores, no entanto,
    modos radiativos começam a afetar a dinâmica conservativa do sistema por meio do chamado efeito de cauda.
    Em seguida, estudaremos as amplitudes de emissão para a classe de processos não lineares das caudas, que são processos de
    ordem G_N^2 , e representam o efeito de espalhamento da radiação gravitacional na curvatura de fundo estática, incluindo não
    apenas caudas de massa, mas também as caudas “falhas” devido ao momento angular da fonte. Como mostrado originalmente
    em nosso trabalho, algumas dessas amplitudes apresentam anomalias, que são então corretamente compreendidas e corrigidas
    com ferramentas de teoria de campos que tem contra-parte direta em métodos tradicionais. Também investigaremos a relação
    entre diagramas de emissão e de autoenergia e, em particular, mostraremos que correções aos diagramas anômalos de
    autoenergia são necessárias para contabilizar corretamente os termos conservativos que surgem de processos radiativos. A
    partir disso, obteremos a contribuição correta para o termo conservativo a 5PN provindo da cauda falha de momento angular
    do quadrupolo elétrico, corrigindo resultados anteriores da literatura. Além disso, também calcularemos pela primeira vez as
    contribuições conservativas da cauda falha de momento angular para momentos de multipolo arbitrários.
    Posteriormente, exploraremos a extensão natural de ordem superior (ordem G_N^3) das caudas de massa, chamadas caudas de
    caudas, para multipolos elétricos e magnéticos genéricos. Conforme veremos, encontraremos divergências de longa e curta
    distância, que são então corretamente compreendidas e tratadas por meio de técnicas padrões de renormalização. Nesse caso,
    somos capazes de ressomar as contribuições logarı́tmicas por meio da integração da equação do grupo de renormalização.
    Desta forma, nesta tese, temos extendido a expansão perturbative pós-newtoniana na região de processos particularmente
    difı́ceis envolvendo a mistura de modos radiativos e potenciais.


  • Mostrar Abstract
  • The recent detections of gravitational waves from coalescing binaries by the LIGO and Virgo interferometers not
    only opened a new window of observation into the Universe but also revived interest in the relativistic two-body problem. In
    this thesis, after presenting the general theory of gravitational waves, we review the effective field theory approach within the
    so-called Non-Relativistic General Relativity. In this framework, the different scales involved in the problem define different
    dynamical regions, with short scales describing the conservative interaction between the two bodies and long-distance scales
    accounting for gravitational-wave processes. At higher orders, however, radiation modes start to affect the conservative
    dynamics of the system through the so-called tail effect.
    We then study emission amplitudes for the class of nonlinear processes of tails, which are processes of order G_N^2, and
    represent the effect of scattering gravitational radiation off the static background curvature, including not only mass tails but
    also the “failed” tails due to the angular momentum of the source. As originally shown in our work, some of these amplitudes
    present anomalies, which are then properly understood and corrected with field theory tools which have straightforward
    counterpart in traditional methods. We also investigate the relation between emission and self-energy diagrams and, in
    particular, show that a correction to the anomalous self-energy diagrams is necessary to correctly account for conservative
    terms that arise from radiative processes. From this, we obtain the correct contribution to the conservative 5PN stemming from
    the electric quadrupole angular momentum failed tail, correcting previous results of the literature. Besides this, we also
    compute for the first time the conservative contributions from the angular momentum failed tail, for arbitrary multipole
    moments.
    Subsequently, we explore the natural higher-order extension (of order G_N^3) of the mass tails, called tails of tails, for generic
    electric and magnetic multipoles. As we will see, both long- and short-distance divergences are encountered, which are then
    properly understood and dealt with in terms of standard renormalization techniques. In this case, we are able to resum the
    logarithmic contributions through the integration of the renormalization group equation.
    Thus, in this thesis, we have extended the post-Newtonian perturbative expansion in the particularly thorny region of processes
    involving the mixture of radiative and potential modes.

10
  • JOAO CARLOS ROCHA DE ARAUJO
  • Interações magnéticas entre nanopartículas superparamagnéticas e sua influência sobre o fenômeno da hipertermia

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DALBER RUBEN SANCHES CANDELA
  • FELIPE BOHN
  • JOÃO MARIA SOARES
  • JULIANO CASAGRANDE DENARDIN
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 21/07/2023

  • Mostrar Resumo
  • O efeito do aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético alternado tem despertado grande interesse na comunidade científica nos últimos anos. Na área biomédica, por exemplo, esse efeito é utilizado na terapia contra o câncer através da hipertermia magnética. No entanto, os fatores que podem influenciar o aquecimento destes materiais ainda não são completamente compreendidos e têm gerado várias discussões sobre o tema, com discrepâncias entre os resultados apresentados na literatura. Embora sistemas superparamagnéticos tenham sido amplamente explorados para aplicações em hipertermia magnética, na maioria dos casos, os efeitos das interações magnéticas entre nanopartículas sobre a eficiência de aquecimento destes materiais são completamente negligenciados. Neste trabalho, propõe-se uma investigação experimental sobre a existência de interações magnéticas entre nanopartículas superparamagnéticas e sua influência sobre a hipertermia magnética. A partir da produção e caracterização estrutural, morfológica, magnética e calorimétrica de nanopartículas de MgFe2O4,  γ-Fe2O3, ZnFe2O4 e CuFe2O4 realizou-se uma investigação sistemática das propriedades magnéticas destas amostras e identificaram-se características associadas à existência de interações de troca no sistema. Para este estudo, primeiro foi confirmado que as amostras consistem de nanopartículas de ferritas puras, sem fases secundárias, e com comportamento superparamagnético a temperatura ambiente. No entanto, verificou-se que a resposta magnética destas amostras não é bem descrita pela conhecida função de Langevin, mesmo levando em consideração a distribuição de tamanho das nanopartículas. A fim de compreender as razões para tal desvio do comportamento não interagente de um sistema superparamagnético, a partir das medidas de magnetização de equílibrio e dinâmica, considerou-se uma abordagem téorica baseada numa aproximação de campo médio de Weiss modificada, a qual foi utilizada para descrever a natureza das interações presentes nas amostras. A partir dos resultados, encontraram-se valores positivos para o parâmetro θ associado ao campo médio, que é diretamente relacionado com as interações dentro do sistema. Este resultado sugere a existência de efeitos magnetizantes devido a interações no sistema, que, segundo a teoria do campo médio de Weiss, são impressões digitais da presença de forças de troca entre as nanopartículas. Além disso, mostrou-se que a susceptibilidade inicial de equilíbrio e o tempo de relaxação são fortemente afetados por tais interações, influenciando diretamente na taxa de perda específica (SLP), parâmetro chave no contexto da hipertermia magnética


  • Mostrar Abstract
  • The effect of heating magnetic nanoparticles from the application of an alternating magnetic field has aroused great interest in the scientific community. In the biomedical field, for example, this effect is used in cancer therapy through magnetic hyperthermia. However, the factors that can influence the heating of these materials are not yet fully understood and have generated several discussions, with discrepancies between the results presented in the literature. Although superparamagnetic systems have been widely explored for applications in magnetic hyperthermia, in most cases the effects of magnetic interactions between nanoparticles on the heating efficiency of these materials are completely neglected. In this work, we aim experimental investigation on the existence of magnetic interactions between superparamagnetic nanoparticles and their influence on magnetic hyperthermia. From the production and structural, morphological, magnetic, and calorimetric characterization of nanoparticles MgFe2O4,  γ-Fe2O3, ZnFe2O4, and CuFe2O4 it was made a systematic investigation of the magnetic properties of these samples, which led to the belief that they are associated with the existence of exchange interactions in the system. For this study, it was first confirmed that the samples consist of pure ferrite nanoparticles, without secondary phases and superparamagnetic behavior at room temperature. Nevertheless, it was found that the magnetic response of these samples is not well described by the well-known Langevin function, even taking into account the size distribution of the nanoparticles. To address the reasons for such a deviation of non-interacting behavior of a superparamagnetic system, from equilibrium and dynamic magnetization measurements, it was considered a theoretical approach based on modified Weiss mean field approximation, in which it was used to describe the nature of the interactions presente in the samples. From the results, positive values were found for the parameter  θ associated with the mean field and which is directly related to the interactions within the system. This result suggests the existence of magnetizing effects due to interactions in the system, which, according to the Weiss mean field theory, are fingerprints of the presence of exchange forces between nanoparticles. In addition, it was shown that the equilibrium susceptibility initial and the relaxation time are strongly affected by such interactions, directly influencing the Specific Loss Power (SLP), a key parameter in the context of magnetic hyperthermia.

11
  • HEITOR DA SILVA
  • Nonlinear dynamics in quantum fluids of light

  • Orientador : TOMMASO MACRI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TOMMASO MACRI
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MIGUEL ÁNGEL GARCÍA MARCH
  • ROMAIN PIERRE MARCEL BACHELARD
  • Data: 25/07/2023

  • Mostrar Resumo
  • Nonlinear dynamics in quantum fluids of light


  • Mostrar Abstract
  • Nonlinear dynamics in quantum fluids of light

12
  • ARTHUR LANNE RICARDO DE SOUZA
  • Utilização de filmes Ti1−xCux como sensores de temperatura aplicados no estudo do Efeito Nernst Anômalo em
    estruturas ferromagnéticas multicamadas Ti1−xCux/Ni81Fe19

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • FELIPE BOHN
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MATHEUS GAMINO GOMES
  • ALEXANDRE DA CAS VIEGAS
  • DANNIEL FERREIRA DE OLIVEIRA
  • Data: 28/07/2023

  • Mostrar Resumo
  • Atualmente, é cada vez mais necessário o desenvolvimento de fontes de energia limpa, assim como dispositivos eletrônicos
    energeticamente mais econômicos. Neste contexto, o Efeito Nernst Anômalo (ANE) reúne atrativos para possíveis aplicações
    em sistemas integrados energeticamente e_cientes e sustentáveis. Este trabalho apresenta uma proposta de aplicabilidade de
    propriedades sensoriais térmicas da liga Titânio-Cobre (TiCu) integradas em sistemas ferromagnéticos nanoestruturado para o
    estudo do Efeito Nernst Anômalo. Para esta finalidade, produzimos e investigamos a aptidão de filmes finos de
    Ti1−xCux para atuarem como sensores de temperatura baseados na variação da resistência elétrica (sensores RTD). Utilizamos a
    técnica magnetron sputerring para depositar filmes Ti1−xCux em três composições: Ti0.74Cu0.26, Ti0.70Cu0.30 e Ti0.54Cu0.46.
    Testamos o desempenho dos filmes Ti1−xCux produzidos como potencial sensor de temperatura por meio de protocolos de
    variação de temperatura no intervalo entre 35 a 110°C. Entre as composições produzidas, o filme Ti0.70Cu0.30 apresentou os
    resultados mais promissores. O filme Ti0.70Cu0.30 apresentou linearidade e estabilidade na resposta termorresistiva,
    assim como ótima sensibilidade térmica, quantificada pelo coeficiente TCR (α). O α obtido para o filme Ti0.70Cu0.30 foi de
    −1.99 × 10−3°C−1. Integramos o filme Ti0.70Cu0.30 em uma estrutura multicamadas ferromagnética TiCu/Isolante/NiFe, e
    comparamos com uma estrutura TiCu/NiFe para estudar a influência da camada isolante, em especial no comportamento
    magnético. Como material isolante utilizamos o Kapton. Ambas amostras apresentaram comportamento magnético macio,
    caracterizado por baixos valores de campo coercivo (Hc) e campo de saturação (Hs). A presença da camada isolante
    influenciou para uma ligeira diferença na coercividade das estruturas multicamadas, para TiCu/Isolante/NiFe Hc ≈ 5 Oe e para
    TiCu/NiFe Hc ≈ 9 Oe, devido à flexibilidade da superfície do Kapton acomodar melhor as partículas durante o processo de
    deposição. Porém, na prática, o comportamento magnético das duas estruturas é semelhante. Investigamos o Efeito Nernst
    Anômalo por meio da tensão VANE, utilizando três valores de para gradiente de temperatura aplicado ∇T. A tensão VANE das
    amostras apresentou comportamento macio em função do campo magnético, com baixa coercividade e campo de saturação,
    assim como no comportamento magnético. O sensor TiCu foi capaz de captar as variações de temperatura durante todas as
    etapas do processo de medição da tensão VANE em ambas as amostras para os três valores de ∇T. Calculamos o Coeficiente
    Nernst Anômalo (SN) para amostra TiCu/Isolante/NiFe, onde obtivemos SN = 0.60 μV/K , e para amostra TiCu/NiFe, SN =
    0.46 μV/K . Esses valores estão em acordo com valores de SN reportados na literatura para estruturas de monocamadas de NiFe
    em temperatura ambiente. Logo, o filme Ti0.70Cu0.30 é um excelente candidato para atuar como sensor de temperatura do tipo
    RTD, com potencial para de aplicabilidade em diferentes tipos de sistemas.


  • Mostrar Abstract
  • Nowadays, it is increasingly necessary to develop clean energy sources as well as energy-efficient electronic devices. In this
    context, the Anomalous Nernst Effect (ANE) has the potential for energy-efficient and sustainable integrated systems
    applications. This work presents a proposal for the applicability of the thermal sensorial properties of the alloy Titanium-
    Copper (TiCu) integrated into nanostructured ferromagnetic systems for the study of the Anomalous Nernst Effect. For this
    purpose, we produced and investigated the ability of Ti1−xCux thin films to act as temperature sensors based on the variation of
    electrical resistance (RTD sensors). We used the magnetron sputtering technique to deposit Ti1−xCux films in three
    compositions: Ti0.74Cu0.26, Ti0.70Cu0.30, and Ti0.54Cu0.46. We tested the performance of Ti1−xCux films produced as a potential
    temperature sensor through temperature variation protocols in the range between 35 and 110 °C. Among the compositions
    produced, the film Ti0.70Cu0.30 showed the most promising results. The Ti0.70Cu0.30 film showed linearity and stability in the
    thermoresistive response, as well as excellent thermal sensitivity, quantified by the TCR coefficient α. The α obtained for the
    film Ti0.70Cu0.30 was −1.99 × 10−3°C−1. We integrated the Ti0.70Cu0.30 film into a TiCu/Insulator/NiFe multilayer ferromagnetic
    nanostructure and compared it with a TiCu/NiFe nanostructure to study the influence of the insulating layer, especially on the
    magnetic behavior. As an insulating material, we use Kapton. Both samples showed soft magnetic behavior, characterized by
    low values of the coercive field (Hc) and saturation field (Hs). The presence of the insulating layer influenced a slight
    difference in the coercivity of the multilayer structures, for TiCu/Isolate/NiFe Hc ≈ 5 Oe and for TiCu/NiFe Hc ≈ 9 Oe, due to
    the flexibility of the surface of the Kapton better accommodated the particles during the deposition process. However, in
    practice, the magnetic behavior of the two structures is similar. We investigated the Anomalous Nernst Effect through the
    voltage VANE, using three values for the applied temperature gradient ∇T. The voltage VANE of the samples showed smooth
    behavior as a function of the magnetic field, with low coercivity and saturation field, as well as the magnetic behavior. The
    TiCu sensor was able to read the temperature variations during all stages of the voltage measurement process VANE in both
    samples for the three values of ∇T. We calculated the Anomalous Nernst Coefficient (SN) for the TiCu/Insulator/NiFe sample,

    where we obtained SN = 0.60 μV/K, and for the TiCu/NiFe sample, SN = 0.46 μV/K. These values are in agreement with SN
    values reported in the literature for NiFe monolayer structures at room temperature. Therefore, Ti0.70Cu0.30 film is an excellent
    candidate to act as an RTD-type temperature sensor, with potential applicability in different systems.

13
  • DANIEL BORGES SILVA
  • Estados de Borda em Cristais Fotônicos Topológicos

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE JORGE CARVALHO CHAVES
  • CARLOS HUMBERTO OLIVEIRA COSTA
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • FELIPE ARRUDA DE ARAÚJO PINHEIRO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • Data: 25/08/2023

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho propomos um sistema fotônico topológico bidimensional de hastes de Si, cuja célula unitária é composto por seis átomos artificiais localizados nos locais de uma rede triangular. Perturbando a rede original, aumentando alternadamente (tipo A) e encolhendo (tipo B) o raio das hastes, encontramos modos de borda que são altamente localizada na interface entre os cristais fotônicos tipo A e tipo B. A estrutura proposta é robusto contra defeitos complexos e permite a transmissão das ondas eletromagnéticas em propagação sem qualquer reflexão. Os modos de borda da interface apresentam um comportamento típico correspondente ao de um isolante topológico. Mais especificamente, o modo de borda apresenta um comportamento topológico de pseudospin. Nossos resultados numéricos mostram robustez, proveniente da proteção topológica, desta modalidade contra defeitos, desordem e reflexão. Além disso, a localização no estado da interface permite o confinamento da luz, onde a interface se comporta como um guia de ondas para a propagação de ondas eletromagnéticas. A perturbação geométrica considerada aqui pode facilmente ser implementado usando nanolitografia.


  • Mostrar Abstract
  • In this work we propose a two-dimensional topological photonic system of Si rods, whose unit cell is composed of six artificial atoms located on the sites of a triangular lattice. By perturbing the original lattice, by alternately increasing (type A) and shrinking (type B) the radius of the rods, we find edge modes that are highly localized at the interface between the type A and type B photonic crystals. The proposed structure is robust against complex defects and allows transmission of the propagating electromagnetic waves without any reflection. The interface edge modes present a typical behavior corresponding to that of a topological insulator. More specifically, the edge mode presents a pseudospin topological behavior. Our numerical results show the robustness, originating from the topological protection, of this mode against defects, disorder, and reflection. Also, the localization at the interface state permits the confinement of the light, where the interface behaves as a waveguide for the propagation of electromagnetic waves. The geometric perturbation considered here can easily be implemented using nanolithography.

14
  • ISAAC EDSON TEOTÔNIO RAMALHO MENDONÇA
  • cosmologia observacional e vínculos em possíveis desvios da física padrão

  • Orientador : RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RAFAEL DA COSTA NUNES
  • SAULO HENRIQUE PEREIRA
  • Data: 08/12/2023

  • Mostrar Resumo
  • O modelo ΛCDM, também conhecido como modelo de concordância da Cosmologia,
    é o melhor para descrever as diferentes fases da evolução do universo e está de acordo
    com a maioria dos dados observacionais. No entanto, em anos recentes, diversos problemas
    emergiram e tem desafiado tal modelo. Para explicar algumas dessas deficiências no
    modelo padrão, muitos modelos alternativos foram propostos, como: adição de novos
    fluidos dinâmicos modelados por diferentes campos, modificações da relatividade geral de
    Einstein, etc. Ao mesmo tempo, modificações mais profundas na física padrão, como a
    possibilidade de variação de constantes fundamentais, também tem sido exploradas. Nesta
    tese, utilizando os dados observacionais mais recentes, testamos possíveis desvios da teoria
    da relatividade geral, bem como em possíveis variações temporais da velocidade da luz.
    Como resultados, não obtivemos desvios da física padrão. Nossos resultados, de forma geral,
    corroboram a física padrão, porém, vínculos mais restritivos devem ser colocados no futuro
    com melhores dados observacionais.


  • Mostrar Abstract
  • The ΛCDM model, also known as the concordance model of Cosmology , is the
    best to describe the different phases of evolution of the universe and agrees with most
    observational data. However, in recent years, several problems have emerged that have
    challenged this model. In order to explain some of these problems, many alternative models
    have been proposed, such as the addition of new dynamic fluids modeled by different fields,
    modifications of Einstein’s general relativity and deeper modifications to standard physics,
    such as the possibility of varying fundamental constants. In this thesis, using the most
    recent observational data, we test possible deviations from the theory of general relativity,
    as well as possible temporal variations in the speed of light. As results, we did not obtain
    departures from the standard physics, however, more restrictive constraints should be
    performed in the future with better observational data.

2022
Dissertações
1
  • TALES CARNEIRO DOS SANTOS
  • Análise topológica de dados em redes funcionais do cérebro humano sob efeito da Ayahuasca.

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE AMABILE VIOL BARBOSA
  • FERNANDO ANTÔNIO NÓBREGA SANTOS
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • IRAM MARCELO GLÉRIA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • Data: 16/02/2022

  • Mostrar Resumo
  • Uma área de grande interesse por parte dos cientistas na atualidade é o estudo de sistemas complexos reais. Um
    exemplo de sistema complexo é o cérebro humano, componente essencial à vida. O presente estudo lança mão dos métodos de
    sistemas complexos para investigar, de forma exploratória, a conectividade cerebral de forma comparativa os momentos antes
    e depois da ingestão do chá de Ayahuasca. As ferramentas de sistemas complexos utilizadas para este trabalho focaram na
    investigação da conectividade entre regiões do cerébro, com base em dados de fMRI. Estes dados de fMRI foram
    representados através de complexos simpliciais, com o intuito de possibilitar a utilização das técnicas próprias para a avaliação
    da conectividade cerebral. As três medidas usadas para avaliar a conectividade do cérebro foram: (i) a entropia de Euler; (ii) a
    curvatura; (iii) e a entropia persistente. Utilizando testes estatísticos apropriados, foi possível observar alterações no ponto de
    transição de fase do sistema complexo em questão. Para a curvatura, não foram observadas mudanças significativas, contudo
    uma alteração relevante no perfil de participação dos nós durante a transição de fase do sistema foi observada. Já para a
    entropia persistente, uma diminuição de seu valor foi observada para os símplices de dimensão dois. Desta forma, o presente
    estudo amplia o entendimento sobre impacto da Ayahuasca no cérebro e abre portas para futuros estudos a respeito da
    conectividade cerebral sob a ação de psicodélicos.


  • Mostrar Abstract
  • An area of great interest for scientists today is the study of real complex systems. An example of a complex system is
    the human brain, an essential component of life. The present study makes use of complex systems methods to investigate, in an
    exploratory way, the brain connectivity in a comparative way before and after the ingestion of Ayahuasca tea. The complex
    systems tools used for this work focused on investigating the connectivity between brain regions, based on fMRI data. These
    fMRI data were represented through simplicial complexes, in order to enable the use of specific techniques for the assessment
    of brain connectivity. The three measures used to assess brain connectivity were: (i) Euler entropy; (ii) the curvature; (iii) and
    persistent entropy. Using appropriate statistical tests, it was possible to observe changes in the phase transition point of the
    complex system in question. For the curvature, no significant changes were observed, however a relevant change in the
    participation profile of the nodes during the system phase transition was observed. As for the persistent entropy, a decrease in
    its value was observed for the two-dimensional simplices. In this way, the present study expands the understanding of the
    impact of Ayahuasca on the brain and opens the door to future studies regarding brain connectivity under the action of
    psychedelics.

2
  • PAULO DOUGLAS SANTOS DE LIMA
  • Inversão da Forma de Onda Acústica Completa usando Monte Carlo Hamiltoniano

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • GILBERTO CORSO
  • MAURO SANTOS FERREIRA
  • Data: 24/02/2022

  • Mostrar Resumo
  • Inversão da forma de onda completa (FWI) é uma técnica de alta resolução que usa toda informação advinda de
    ondas sísmicas para descrever a estrutura física do interior da terra através da estimação de uma coleção de modelos de
    subsuperfície. Monte Carlo Hamiltoniano (HMC) tem adquirido muita atenção por resolver problemas de inversão sísmica
    evitando o comportamento de caminhada aleatória. Neste trabalho, investigamos a viabilidade em usar este método no
    problema da FWI usando a aproximação de onda acústica. Consideramos como laboratório dois modelos sintéticos de
    velocidade em diferentes cenários de variância dos dados. Os resultados sugerem que o processo de inversão é fortemente
    dependente da variância dos dados e da escolha da matriz de massa, que nos leva a concluir que mais esforços são necessários
    para aplicações utilizando dados sísmicos reais.


  • Mostrar Abstract
  • Full Waveform Inversion (FWI) is a high-resolution technique used to estimate an ensemble of subsurface models
    that describe the physical structure of Earth's interior considering the entire seismic wavefield. Hamiltonian Monte Carlo
    (HMC) method has acquired great attention in solving seismic inversion problems due to its capacity of sampling on high-
    dimensional model spaces by avoiding the random walk behavior. In this work, we verify the feasibility of using the HMC
    method on the FWI problem under the acoustic wave approximation. We consider as laboratory two synthetic velocity models
    under different data variance scenarios. The results suggest that the inversion process is strongly dependent on data variance
    and on the choice of mass matrix, implying that more efforts are necessary to real data applications.

3
  • RAFAEL ÁVILA MACÊDO
  • Fases quirais e transições proibidas por Landau em uma dimensão

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • FRANCISCO CASTILHO ALCARAZ
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 11/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • O conhecimento comum em física estatística sugere que fases da matéria e suas transições são geralmente classificadas pelo
    chamado paradigma de Landau-Ginzburg-Wilson. Em duas dimensões, entretanto, modelos quânticos podem apresentar
    transições contínuas ``deconfinadas'' entre fases ordenadas, proibidas pela classificação de Landau. Nesta dissertação,
    introduzimos um modelo de spin em uma dimensão com três fases ordenadas: um estado de spin quiral, onde o sistema se
    ordena em ``fluxos'' de três spins, um estado antiferromagnético, e uma nova fase nunca antes estudada que denominamos de
    paramagneto de Klein. Encontramos que todas as transições que envolvem a fase quiral são contínuas e fora do paradigma de
    Landau.


  • Mostrar Abstract
  • The common lore in statistical physics suggests that phases and transitions of matter are generally classified by what is called
    the Landau-Ginzburg-Wilson paradigm. In two dimensions, however, quantum models can exhibit ``deconfined'' continuous
    transitions between ordered phases, which are forbidden by the Landau classification. On this thesis, we introduce a one-
    dimensional quantum spin model with three ordered phases: A chiral spin state, where the system orders into three-spin
    ``fluxes'', an antiferromagnetic state, and a novel phase which we denote as the Klein paramagnet. We find that all transitions
    from the chiral phase are continuous and beyond the Landau paradigm.

4
  • MATHEUS FILIPE SANTOS ALVES
  • Ondas gravitacionais em teorias de gravitação quadrática

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO DUARTE PEREIRA JUNIOR
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RODRIGO SANTOS BUFALO
  • Data: 16/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • O sucesso da Relatividade Geral em descrever fenômenos gravitacionais é inquestionável. Apesar disso, existem problemas conceituais na Relatividade Geral, como a presença de singularidades em soluções da equação de Einstein, energia e matéria escura além do fato da teoria ser não renormalizável o que impossibilita a sua quantização de maneira convencional. Uma forma de tentar contornar esses problemas é recorrer as chamadas teorias de gravitação modificada.  No âmbito deste trabalho iremos focar o nosso estudo no modelo de gravitação quadrática que vem recebendo atenção devido a sua aplicação no contexto da gravitação quântica por se tratar de uma teoria renormalizável. Após uma breve revisão da teoria de ondas gravitacionais na Relatividade Geral, explora-se a gravitação proposta. As equações de campo da gravidade quadrática são deduzidas, linearizadas, e em seguida, estuda-se soluções destas equações. Além disso, é feito um estudo detalhado dos graus de liberdade nesta teoria de gravitação. Também é feita uma análise da emissão de ondas gravitacionais por sistemas binários de buracos negros pontuais e em particular, estudamos a dinâmica orbital e a forma de onda que seria observada por um detector. Por fim, comparamos os resultados com a Relatividade Geral e obtemos vínculos nos parâmetros da teoria.


  • Mostrar Abstract
  • The success of General Relativity in describing gravitational phenomena is unquestionable. Despite this, there are conceptual problems in General Relativity, such as the presence of singularities in solutions to the Einstein equation, energy and dark matter, in addition to the fact that the theory is not renormalizable, which makes it impossible to quantize it in a conventional way. One way to try to circumvent these problems is to use the so-called theories of modified gravitation. In the scope of this work we will focus our study on the quadratic gravitation model that has been receiving attention due to its application in the context of quantum gravity as it is a renormalizable theory. After a brief review of the theory of gravitational waves in General Relativity, the proposed gravitation is explored. The quadratic gravity field equations are deduced, linearized, and then solutions of these equations are studied. In addition, a detailed study of the degrees of freedom in this theory of gravitation is made. An analysis of the emission of gravitational waves by binary point black hole systems is also made and, in particular, we study the orbital dynamics and the waveform that would be observed by a detector. Finally, we compare the results with General Relativity and obtain constraints in the parameters of the theory.

5
  • JOÃO VICTOR TOMAZ DE LIMA
  • ABORDAGENS ROBUSTAS PARA PROBLEMAS INVERSOS BASEADOS NAS ESTATÍSTICAS GENERALIZADAS DE RÉNYI, TSALLIS E DE KANIADAKIS

  • Orientador : GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • SERGIO LUIZ EDUARDO FERREIRA DA SILVA
  • SERGIO R. LOPES
  • Data: 18/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • De modo geral, os problemas inversos podem ser enfrentados como a tarefa de otimizar um funcional que promove o ajuste entre os dados experimentais e os dados calculados a partir de um modelo físico. Comumente, se emprega a função objetivo conhecida como "função de mínimos quadrados" —  que se baseia na estatística Gaussiana —  para esta tarefa, todavia esta abordagem apresenta sérias dificuldades em contexto em que os ruídos não obedecem a estatística Gaussiana. O tipo de ruído não Gaussiano que investigamos neste trabalho são os outliers, os quais são caracterizados como medidas discrepantes que contaminam a amostra e dificultam a leitura dos dados experimentais.  

        Nesta dissertação abordamos a generalização do problema inverso por meio da generalização da estatística Gaussiana no contexto das estatísticas de Rényi, Tsallis e de Kaniadakis. Nesse sentido, discutimos a distribuição dos erros no contexto não gaussiano e as funções objetivos generalizadas que derivam destas estatísticas e avaliamos a robustez delas por meio da denominada Função de Influência (gradiente da função objetivo).

        Exemplificamos a robustez das metodologias generalizadas usando experimentos numéricos. Em particular, usamos a generalização do problema inverso em um problema de inversão sísmica com elevadas contaminações de outliers.

        Os nossos resultados apontam que o problema inverso generalizado é resistente a outliers. Além disso, identificamos que o melhor desempenho de inversão de dados ocorre quando o índice entrópico de cada estatística generalizada está associado a funções objetivo proporcionais ao inverso da amplitude do erro. Argumentamos que em tal limite as três abordagens são resistentes a outliers e também são equivalentes. Além disso, esta abordagem sugere um menor custo computacional para o processo de inversão devido à redução de simulações numéricas a serem realizadas e à rápida convergência do processo de otimização.


  • Mostrar Abstract
  • In general, inverse problems can be faced as a task of optimizing a functional that promotes the fit between the experimental data and the data calculated from a physical model. Commonly, the objective function known as "least squares function" — which is based on Gaussian statistics — is used for this task, however this approach presents serious difficulties in a context in which the noises don't obey the Gaussian statistics. The type of non-Gaussian noise that we investigated in this work are the outliers, which are characterized as discrepant measures that contaminate the sample and make it difficult to interpretation of the experimental data.

       In this dissertation we approach the generalization of the inverse problem through the generalization of Gaussian statistics in the context of Rényi, Tsallis and Kaniadakis statistics. In this sense, we discuss the error distributions in the non-Gaussian context and the generalized objective functions that derive from these statistics and evaluate their robustness through the so-called Influence Function (objective function gradient).  

       We exemplify the robustness of generalized methodologies using numerical experiments. In particular, we use the inverse problem generalization in a seismic inversion problem with high contamination from outliers.

       Our results show that the generalized inverse problem is resistant to outliers. Furthermore, we identified that the best data inversion performance occurs when the entropic index of each generalized statistic is associated with objective functions proportional to the inverse of the error amplitude. We argue that at such a limit the three approaches are resistant to outliers and are also equivalent. Furthermore, this approach suggests a lower computational cost for the inversion process due to the reduction of numerical simulations to be performed and the rapid convergence of the optimization process.

6
  • JACINTO PAULO DA SILVA NETO
  • A Right-handed Neutrino Dark Matter Phenomenology

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLARISSA MARTINS SIQUEIRA
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • PAULO SÉRGIO RODRIGUES DA SILVA
  • Data: 08/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Right-handed neutrinos appear in several extensions beyond the Standard Model, specially in connection to neutrino masses.
    Motivated by this, we present a model of right-handed neutrino dark matter that interacts with Standard Model particles
    through a new gauge symmetry as well as via mass mixing between the new vector field and the Z boson, and investigate
    different production mechanisms. We derive the dark matter relic density in the Standard Cosmological Model, when the
    Hubble rate is faster than usual, when dark matter decouples in a matter domination epoch, and when it decouples in a
    radiation domination regime, which is then followed by a matter domination era. The direct detection rate features a
    spin-independent but velocity suppressed operators, as well as a spin-dependent operator when the mass mixing is correctly
    accounted for. We put all these results into perspective with existing flavor physics, atomic parity violation, and collider
    bounds. Lastly, we outline the region of parameter space in which a weak scale right-handed neutrino dark matter stands as a
    viable dark matter candidate.


  • Mostrar Abstract
  • Right-handed neutrinos appear in several extensions beyond the Standard Model, specially in connection to neutrino masses.
    Motivated by this, we present a model of right-handed neutrino dark matter that interacts with Standard Model particles
    through a new gauge symmetry as well as via mass mixing between the new vector field and the Z boson, and investigate
    different production mechanisms. We derive the dark matter relic density in the Standard Cosmological Model, when the
    Hubble rate is faster than usual, when dark matter decouples in a matter domination epoch, and when it decouples in a
    radiation domination regime, which is then followed by a matter domination era. The direct detection rate features a
    spin-independent but velocity suppressed operators, as well as a spin-dependent operator when the mass mixing is correctly
    accounted for. We put all these results into perspective with existing flavor physics, atomic parity violation, and collider
    bounds. Lastly, we outline the region of parameter space in which a weak scale right-handed neutrino dark matter stands as a
    viable dark matter candidate.

7
  • RAABE MELO DE OLIVEIRA
  • Percolação na Rede de Internet Quântica

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ERVIN KAMINSKI LENZI
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • SAMURAÍ GOMES DE AGUIAR BRITO
  • Data: 06/05/2022

  • Mostrar Resumo
  • A área da Ciência das Redes tem chamado bastante atenção da comunidade científica devido a sua importância e
    interdisciplinaridade, promovendo a integração de diversos outros campos do conhecimento. Isto se deve, principalmente, por
    esta área nos permitir simular sistemas reais e formular modelos teóricos sobre uma vasta gama de fenômenos. A Internet
    Quântica está inclusa em uma série de novas aplicações em potencial, chamadas de Tecnologias Quânticas 2.0. Este tipo de
    tecnologia, em teoria, revolucionará a maneira como nos comunicamos. Em princípio, a Internet Quântica está embasada na
    conjectura de distribuir emaranhamento entre os sítios que a constitui, com o objeto de realizar tarefas que não são possíveis
    usando a Internet atual. Este trabalho fornece uma análise estatística, por meio da Teoria da Percolação, da rede de Internet
    Quântica. A teoria da percolação permite uma descrição simples e sofisticada para uma transição de fase fundamentada em um
    parâmetro de ordem. Nesta dissertação, começamos com uma apresentação geral dos conceitos e fundamentos da Teoria de
    Redes e Teoria da Percolação, onde está fundamentado o nosso estudo. Em seguida, reproduzimos o modelo de Internet
    Quântica por meio de fibras ópticas (OFBQI) para𝜌= 0.0002, onde𝜌é a densidade de sítios da rede. Combinando os
    conceitos estudados e o modelo de OFBQI, investigamos o ponto em que ocorre uma transição de fase da rede percolante para
    uma rede desconectada. Usamos como parâmetro de ordem o tamanho relativo do maior aglomerado percolante,𝑚=𝑁𝐺/𝑁,
    onde𝑁𝐺é o tamanho do maior componente conectado (um subgrafo) e𝑁é o tamanho da rede. Mostramos, através do
    cumulante de Binder, que a fração de sítios removidos que desconecta completamente a rede ocorre em𝑓𝑐= 0.659, que resulta
    ser independente do tamanho do sistema. Para finalizar, encontramos os expoentes críticos de percolação𝛽,𝛾,𝜈,𝜎,𝜏e a
    dimensão fractal do aglomerado percolante𝑑𝑓para a Rede de Internet Quântic


  • Mostrar Abstract
  • The area of Network Science has drawn a lot of attention from the scientific community due to its importance and
    interdisciplinary, promoting the integration of several other fields of knowledge. This is mainly due to the fact that this area
    allows us to simulate real systems and formulate theoretical models about a wide range of phenomena. The Quantum Internet
    is included in a series of potential new applications, called Quantum Technologies 2.0. This type of technology, in theory, will
    revolutionize the way we communicate. In principle, the Quantum Internet is based on the conjecture of distributing
    entanglement between the sites that constitute it, with the aim of performing tasks that are not possible using the current
    Internet. This work provides a statistical analysis, through the Percolation Theory, of the Quantum Internet network.
    Percolation theory allows a simple and sophisticated description for a phase transition based on an order parameter. In this
    dissertation, we begin with a general presentation of the concepts and foundations of Network Theory and Percolation Theory,
    where our study is based. Then, we reproduce the Quantum Internet model through optical fibers (OFBQI) for𝜌= 0.0002,
    where𝜌is the density of sites in the network. Combining the concepts studied and the OFBQI model, we investigated the point
    at which a phase transition from the percolating network to a disconnected network occurs. We use as an order parameter the
    relative size of the largest percolating cluster,𝑚=𝑁𝐺/𝑁, where𝑁𝐺is the size of the largest connected component (a
    sub-graph) and𝑁is the size of the network. We show, through the Binder cumulative, that the fraction of sites removed that
    completely disconnects the network occurs in𝑓𝑐= 0.659, which turns out to be independent of the size of the system. Finally,
    we find the critical percolation exponents𝛽,𝛾,𝜈,𝜎,𝜏and the fractal dimension of the percolating cluster𝑑𝑓for the Quantum
    Internet Network.

8
  • GUSTAVO KAIQUE DA SILVA GUILHERME
  • Estudo das propriedades estruturais, magnéticas, e eletrocatalíticas de compósitos de Fe-W e Fe-Mo para aplicação na
    reação de evolução de oxigênio

  • Orientador : MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDREA PAESANO JUNIOR
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • Data: 30/05/2022

  • Mostrar Resumo
  • A demanda energética mundial cresce ano após ano e devido aos impactos ambientais causados pelo consumo dos
    combustíveis fósseis é urgente a procura por fontes de energia sustentáveis. O hidrogênio é um ótimo candidato a esse posto,
    mas a sua produção em larga escala ainda enfrenta algumas adversidades. A forma mais limpa de se produzir esse combustível
    é a partir da eletrólise da água, que ocorre através de duas semirreações, a reação de evolução do hidrogênio (HER) e a reação
    de evolução do oxigênio (OER). Essa segunda apresenta uma cinética mais lenta, o que torna o processo total pouco efíciente.
    Dessa maneira a escolha de catalisadores é importante, entretanto, os catalisadores mais comuns hoje em dia se baseiam em
    materiais raros e consequentemente, mais caros, como a Pt e o Ru. Nesse contexto é necessário a busca por catalizadores de
    materiais mais baratos. Sendo assim, esse trabalho se dedica a síntese e a análise de propriedades físicas e eletroquímicas de
    nanocompósitos de Fe-W e Fe-Mo visando a aplicação na catálise de OER. Os nanocompósitos foram produzidos pelo método
    sol-gel, suas caracterizações estruturais foram realizadas através da difração de raios-X (DRX), suas propriedades magnéticas
    estudadas pela magnetometria de amostra vibrante (VSM) e pela espectroscopia Mössbauer (MS), e suas especifícidades
    eletroquímicas analisadas por meio da voltametria de varredura linear (LSV), área eletroquimicamente ativa (ECSA) e
    espectroscopia de impedência eletroquímica (EIS). Como resultado foram obtidos um nanocompósito contendo duas fases
    distintas, Fe e Fe6W6C, e um outro compósito que apresentou Fe, Mo e possivelmente uma liga não homogênea desses dois
    metais. As caracterizações magnéticas apontaram para materiais ferromagnéticos macios, com baixo campo remanente e
    coercivo. Já as medidas eletroquímicas mostraram-se promissoras pois ambos os compósitos apresentaram valores de
    sobrepotencial classifícados como ideais e muito próximos do RuO2 na eletrólise em meio alcalino.


  • Mostrar Abstract
  • The world energy demand grows year after year and because of the environmental impact of fossil fuels consumption, it is
    urgent the search for a sustainable energy source. Hydrogen is a great candidate for this post, but his large-scale production still
    faces some adversities. The cleanest way to produce this fuel is from the water electrolysis, which occurs through two half-
    reactions, the hydrogen evolution reaction (HER) and the oxygen evolution reaction (OER). The last one has slower kinetics,
    which makes the total process not efficient. Thus, it is important to chose the right catalyst, however, nowadays the frequently
    used cayalyst are based on rare and consequently more expensive materials, such as Pt and Ru. In this context, it is necessary
    to search for catalysts of cheaper materials. Therefore, this work is dedicated to the synthesis and analysis of the physical
    and electrochemical properties of Fe-W and Fe-Mo nanocomposites for application as OER catalyst. The nanocomposites were
    produced by the sol-gel method, their structural characterizations were performed through X-ray difraction (XRD), their
    magnetic properties studied by vibrating-sample magnetometry (VSM) and by Mössbauer spectroscopy (MS), and their
    electrochemical specicities were based on linear scan voltammetry (LSV), electrochemically active area (ECSA) and
    electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements. Thus, for the system Fe-W, a nanocomposite containing two
    distinct phases was obtained, Fe and Fe6W6C, and for the system Fe-Mo a composite that has the metals Fe, Mo and possibly
    a non-homogeneous alloy of these two metals. The magnetic characterizations pointed to soft ferromagnetic materials, with
    low remanent and coercive elds. On the other hand, the electrochemical measurements showed to be promising because both
    composites presented overpotential values classied as ideal and very close to RuO2 in electrolysis in alkaline medium.

9
  • ZILMAR CANDIDO DE SANTANA JUNIOR
  • Testando a lei de evolução da densidade da materia escura com a estrutura em larga escala

  • Orientador : RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO RAFAEL LUCIO DOS SANTOS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 09/06/2022

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo deste trabalho é testar observacionalmente a lei de evolução da densidade de matéria escura. Nós permitimos um desvio da lei padrão tal
    como 𝜌𝐷𝑀 ρ_{DM}∝ (1+z)^{3+ε}, onde ε = 0 recupera o resultado canônico. Como fontes observacionais foram utilizados 40
    medidas da fração de massa do gás de aglomerados de galáxias no intervalo 0.078 ≤ z ≤ 1.063 e 18 pontos das medidas de Oscilações Acústicas de
    Bárions no intervalo 0.11 ≤ z ≤ 2.4. Os dados de Oscilações Acústicas de Bárions foram utilizadas para inferir a distância de diâmetro angular dos
    aglomerados de galáxias utilizados. Das análises estatísticas, nós obtivemos ε =0 dentro de 2σ c.l..
    Nossos resultados independem de um modelo específico de interação no setor escuro.


  • Mostrar Abstract
  • The main purpose of this work is to propose an observational test for the dark matter density evolution law. We allow a deviation from the standard law such as
    ρ_{DM}∝ (1+z)^{3+ε}, where ε = 0 recovers the canonical result. As observational sources, 40 measurements of the gas mass fraction of galaxy clusters on the
    interval 0.078 ≤ z ≤ 1.063 and 18 points of measurements of Baryon Acoustic Oscillations on the interval 0.11 ≤ z ≤ 2.4 were used.
    The Baryon Acoustic Oscillations data were used to infer the angular diameter distance to the galaxy clusters. From the statistical analyses,
    we obtained ε =0 within 2σ c.l., in full agreement with recent results that used other observational quantities. Our results are independent of a
    specific model of interaction in the dark sector.

10
  • DENNIS RODOLFO AQUILES BARBOSA LIMA
  • Portões de Tranças Aleatórias para Circuitos Quânticos Topológicos

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEKSANDR NIKOLAIEVICH PINZUL
  • DMITRY MELNIKOV
  • FRANCESCO TOPPAN
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • THIAGO SIMONETTI FLEURY
  • Data: 25/07/2022

  • Mostrar Resumo
  • Anyons abelianos são estados de muitos-corpos de elétrons caracterizados por uma fase de permutação entre 0 e π. A generalização não abeliana deste conceito foi proposta por Kitaev a fazer computadores quânticos tolerantes a erros. Para anyons não abelianos, os operadores de permutação faseada dão origem a representações matriciais do grupo de permutação, entre elas os grupos de tranças. Teoria de Nós e o Grupo de Tranças têm todas as ferramentas necessárias para construir circuitos quânticos de tranças. Aproveitando as tecnologias existentes de estudo de propriedades de transporte de sistemas interagentes, utilizamos o formalismo da matriz T para analisar modelos de matrizes T aleatórias e de matrizes R aleatórias como circuitos de tranças aleatórias. Uma atenção especial é dada ao modelo de percolação de Chalker-Coddington e abordagens de renormalização que se baseiam em resolver sistemas de equações lineares ou realizar contrações tensoriais. Como exemplo simples, introduzimos um modelo de trança aleatória quase-1D em representação polinomial e analisamos sua distribuição de probabilidade de transmissão.


  • Mostrar Abstract
  • Abelian anyons are many-body states of electrons characterized by a permutation phase between 0 and π. The non-abelian
    generalization of this concept was proposed by Kitaev to make fault-tolerant quantum computers. For non-abelian anyons,
    the phased permutation operators give rise to matrix representations of the permutation group, among them the braid
    groups. Knot Theory and Braid Group have all the tools that are needed to build quantum braid circuits. Taking advantage of
    existing technologies of study of transport properties of interacting systems, we use the T-matrix formalism to analyze
    random T-matrix models and random R-matrix models as circuits of random braids. A special attention is given to Chalker-
    Coddington’s percolation model and renormalization approaches that rely on solving systems of linear equations or
    performing tensor contractions. As a simple example we introduce a quasi-1D random braid model in polynomial
    representation and analyze its transmission probability distribution.

11
  • JEDSON FERNANDES DE AMORIM
  • Propagação de Luz em Sistemas Cilíndricos Quasiperiódicos com Grafeno

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • JOAO MILTON PEREIRA JUNIOR
  • Data: 16/08/2022

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho nos focaremos na análise dos espectros de transmitância, refletância e absorção de luz aplicados em estruturas cílindricas quaseperiódicas com e sem grafeno. No capítulo 1 iremos introduzir alguns feitos importantes no estudo de cristais fotônicos, na área de semicondutores e no conceito de quasicristais. No capítulo 2 faremos uma revisão das sequências de Fibonacci, Octonacci, Período--Duplo e Thue-Morse, e sobre como surgiu a ideia de cristais quasiperiódicos principalmente devido aos trabalho de Dan Shechtman. Além disso, revisaremos as principais propriedades do grafeno e finalizamos o capítulo apresentando trabalhos relevantes na área de propagação de luz em cristais fotônicos cilíndricos. No capítulo 3 nós desenvolvemos o um método geral da matriz de transferência para a geometria cilíndrica a partir das equações de Maxwell, e dela podemos particularizar para os modos TE ou TM e escolher se colocamos ou não condutores, os quais obedecem à lei de Ohm. Depois, no capítulo 4 utilizamos os resultados matemáticos da matriz de transferência do capítulo anterior e fazemos uma análise dos espectros de transmitância, refletância e absorção para os modos TE e TM, bem como no caso com e sem grafeno. Por fim, no último capítulo faremos algumas conclusões sobre os resultados obtidos para os quasicristais fotônicos cilíndricos analisados, falaremos de algumas aplicações e mencionaremos algumas perpectivas nessa linha de pesquisa.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we will focus on the analysis of transmittance, reflectance, and absorption spectra of light in cylindrical quasiperiodic structures with and without graphene. In chapter one we introduce some remarkable developments in photonic crystals, semiconductors, and the concept of quasicrystals. In chapter two we will make a review of Fibonacci, Octonacci, Double—Period, and Thue--Morse sequences, and how the concept of quasiperiodic crystals arose mainly due to Dan Shechtman's work. We also review graphene's main properties and finish the chapter by showing relevant works in the area of light propagation through cylindrical photonic crystals. In chapter three we develop a general transfer-matrix method in cylindrical geometry using Maxwell's equations, which is particularized to TE or TM modes, and in the cases with and without a conductor that obeys Ohm's law. Afterwards, in chapter four we use the mathematical model of the earlier chapter and make an analysis of transmittance, reflectance, and absorption spectra for both TE and TM modes, with embedded graphene and without graphene at all. Finally, in the last chapter, we will make some conclusions about the results of the Cylindrical Photonic Quasiperiodic Crystals analyzed, possible applications, and perspectives of study on this topic.

12
  • DASAEV OLIVEIRA FONTINELE
  • SOBRE AS RELAÇÕES ENTRE ZONA DE HABITABILIDADE E DISCO DE DETRITOS CIRCUNSTELARES

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • HELOISA MARIA BOECHAT-ROBERTY
  • Data: 20/12/2022

  • Mostrar Resumo
  • Existem diversos estudos relacionados à presença de disco de detritos com a metalicidade, rotação e idade das
    estrelas. Entretanto, ainda é pouco conhecido na literatura a relação entre a presença de disco de detritos com a zona de
    habitabilidade circunstelar e como a faixa da zona de habitabilidade afeta o disco. Para a realização deste trabalho,
    selecionamos o catálogo principal de (Cotten e Song 2016), este catálogo contém 507 estrelas apresentando potencial excesso
    infravermelho, sem ambiguidades, a partir de observações realizadas com o satélite WISE.
    Para um melhor entendimento do perfil das estrelas presente no catálogo foi construído o Cor-Magnitude GAIA, baseado nas
    metodologias de (Messias et al. 2022) e (Gordon et al. 2021), para a mostra do trabalho. Verificamos neste diagrama que
    apenas 171 estrelas pertencem à Sequência Principal, essa seleção foi feita devido ao estágio evolutivo das estrelas, é
    suscetível de importantes vieses, que podem influenciar nos resultados obtidos. Já com a amostra de estrelas da Sequência
    Principal foi aplicado o modelo de (Kopparapu et al. 2014) para o cálculo das Zonas de habitabilidade Circunstelar. Como este
    modelo tem o limite de temperatura de 2700K a 7200K, apenas 83 estrelas estão dentro do limite abordado. Com o cálculo da
    distância da zona de habitabilidade foi possível separar a amostra em 3 pequenos grupos: as estrelas que possuem o raio do
    disco de detritos maior do que o raio externo da ZH conservativa; as estrelas que possuem o raio do disco de detritos no
    interior da ZH conservativa; as estrelas que possuem o raio do disco de detritos menor do que o raio interno da ZH
    conservativa. Por fim, comparamos nossos resultados com o raio médio do cinturão de asteroides com o intuito de observar
    sistemas com a arquitetura parecidas com a solar.


  • Mostrar Abstract
  • There are several studies related to the presence of debris disk with metallicity, rotation and age of stars. However, little is
    known in the literature about the relationship between the presence of a debris disk and the circumstellar habitability zone and
    how the range of the habitability zone affects the disk. To carry out this work, we selected the main catalog of (Cotten & Song
    2016), this catalog contains 507 stars showing potential excess infrared, without ambiguities, from observations made with the
    WISE satellite.
    For a better understanding of the profile of the stars present in the catalog, the Cor-Magnitude GAIA was built, based on the
    methodologies of (Messias et al. 2022) and (Gordon et al. 2021), for the exhibition of the work. We can see in this diagram that
    only 171 stars belong to the Main Sequence, this selection was made due to the evolutionary stage of the stars, it is susceptible
    to important biases, which can influence the results obtained. With the sample of Main Sequence stars, the (Kopparapu et al.
    2014) model was applied to calculate the Circumstellar Habitability Zones. As this model has a temperature limit of 2700K to
    7200K, only 83 stars fall within the approached limit. By calculating the distance from the habitability zone, it was possible to
    separate the sample into 3 small groups: stars that have a debris disk radius greater than the outer radius of the conservative
    ZH; stars that have the radius of the debris disk inside the conservative ZH; stars that have a debris disk radius smaller than the
    inner radius of the conservative ZH. Finally, we compare our results with the mean radius of the asteroid belt in order to
    observe systems with architecture similar to the solar one.

Teses
1
  • RONIEL DE LIMA ARAÚJO
  • Estudos das propriedades estruturais, eletrônica, óptica, vibracionais e termodinâmica de neurotransmissores e
    levodopa no formalismo DFT.

  • Orientador : UMBERTO LAINO FULCO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • CARLOS ANTONIO BARBOZA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MARCELO LEITE LYRA
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • Data: 18/02/2022

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, apresentaremos um estudo das propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmica dos
    cristal de dopamina, l-dopa, noradrenalina e adrenalina, através de simulações computacionais no formalismo DFT (Density
    Functional Theory), onde foi usado a aproximação do gradiente generalizado (GGA-PBE) e o funcional híbrido HSE06. A
    partir dos dados experimental das quatro estruturas cristalina foram realizado, a otimização da geometria cristalina, cálculoda
    densidade de estadose estrutura de bandas, absorção óptica, função dielétrica, índice de refração, condutividade óptica,
    refletividade, função perda, espectro infravermelho e Raman e também temperatura de Debye, entalpia, energia livre,
    T*entropia e capacidade térmica. Os novos parâmetros de rede encontrados apresentaram uma boa concordância com os
    valores experimentais. Através do funcional GGA-PBE (HSE06), encontramos que: a dopamina apresentou umband gap
    indireto E=3,8 eV (4,70 eV), para noradrenalina obtivemos umband gapindireto E=3,48 eV (4,40 eV), para adrenalina foi
    encontrado umband gapindireto E=3,53 eV (4,60 eV) e umband gapdireto E=3,09 eV (3,60 eV) foi obtido para o cristal da
    l-dopa. A análise das densidades de estados eletrônicos permiti identificar as contribuições por átomo para os estados das
    bandas de valência e de condução. Nas propriedades ópticas é possível observar uma absorção da luz na região ultravioleta, e
    uma maior sensibilidade na absorção da radiação polarizada na direção 100, para a dopamina, noradrenalina e l-dopa,enquanto
    a adrenalina apresenta uma maior absorção da luz polarizada com a direção de polarização 001. Os espectros IV e Raman
    foram calculados e os modos de vibração analisados. A capacidade térmica em temperatura ambiente encontrado foi: 210.01
    cal/cell.K, 121 cal/cell.K, 182 cal/cell.K e 103 cal/cell.K, para dopamina, l-dopa, noradrenalina e adrenalina, respectivamente.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we will present a study of the structural, electronic, optical, vibrational and thermodynamic properties of the
    crystals of dopamine, l-dopa, noradrenaline and adrenaline, through computer simulations in the DFT formalism (Density
    Functional Theory), where the generalized gradient approximation (GGA-PBE) and the hybrid functional HSE06 were used.
    From the experimental data of the four crystal structures, the optimization of the crystal geometry, calculation of the density of
    states and band structure, optical absorption, dielectric function, refractive index, optical conductivity, reflectivity, loss
    function, infrared and Raman spectrum and also Debye temperature, enthalpy, free energy, T*entropy and heat capacity were
    performed. The new lattice parameters found showed good agreement with the experimental values. Through the functional
    GGA-PBE (HSE06), we found that: dopamine presented an indirect band gap E=3.8 eV (4.70 eV), for noradrenaline we
    obtained an indirect band gap E=3.48 eV (4.40 eV), for adrenaline an indirect band gap E=3.53 eV (4.60 eV) and a direct band
    gap E=3.09 eV (3.60 eV) was obtained for the l-dopa crystal. The analysis of the densities of electronic states made it possible
    to identify the contributions per atom to the states of the valence and conduction bands. In the optical properties,it is possible
    to observe an absorption of light in the ultraviolet region, and a greater sensitivity in the absorption of polarized radiation in the
    100 direction, for dopamine, noradrenaline and l-dopa, while adrenaline presents a greater absorption ofpolarized light with
    the polarization direction 001. IR and Raman spectra werecalculated,and vibration modes analyzed. The thermal capacity at
    room temperature found was: 210.01 cal/cell.K, 121 cal/cell.K, 182 cal/cell.K and 103 cal/cell.K, for dopamine,l-dopa,
    noradrenaline and adrenaline, respectively.

2
  • WAGNER DE ALMEIDA BARBOSA
  • INVERSÃO DA FORMA COMPLETA DE ONDA ORIENTADA AO ALVO BASEADO NO MÉTODO
    PATCHED GREEN’S FUNCTION E E STATÍSTICADE RENYI

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCOS ANTONIO ANACLETO
  • MAURO SANTOS FERREIRA
  • Data: 10/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • Propomos uma metodologia eficiente para a inversão da forma completa de onda orientado a uma área alvo através do
    método Patched Green’s Function-(PGF). O método consiste em separar o modelo de velocidade em duas regiões de
    interesses, regiões “externa” e “alvo”. Ao expressar o sistema dessa maneira, os cálculos de propagação de ondas que
    antes envolveriam uma matriz muito grande pode ser feito considerando matrizes menores. Além disso, abordamos uma
    situação na qual os dados observados são contaminados com ruídos. Nesse cenário, formulamos a FWI baseada na
    maximização da estatística de Reney em conjunto com o método PGF, construímos uma função objetivo robusta nesse
    cenário ruidoso. Os resultados numéricos mostraram que a FWI orientado a área alvo baseada na metodologia PGF
    apresenta resultados satisfatórios relacionados ao tempo computacional e, os resultados relacionados com a FWI
    baseada na estatística de Reney com o método PGF, apresentam resultados relevantes na inversão de dados com ruídos,
    especialmente não-Gaussianos. A principal vantagem do método PGF é poder modificar os parâmetros do alvo
    continuamente em cada interação até produzir o resultado ideal, vale frisar que o método PGF é matematicamente exato
    e não envolve aproximações, melhorando assim a custo computacional sem comprometer a precisão, já a robustez da
    FWI baseada na estatística de Reney a dados com ruídos não-Gaussianos, pode estar relacionado ao índice entropico,
    especialmente para o valor de α→2/3.


  • Mostrar Abstract
  • We propose an efficient methodology for the complete version of the wave oriented to atarget area through
    the Patched Green’s Function-(PGF) method. The method consists of separating the velocity model into
    two regions of interest, “external” and “target” regions. When trying the verylarge system it can be
    considered as projected arrays. In addition, we address a situation in whichthe observed data is
    contaminated with noise. In this scenario, we formulate a FWI rubased on themaximization of the
    Reney statistic together with the PGF method, we build a robust objective function in this scenario scenario.
    Results relevant to the results obtained with the results-based version of the FWI, based on the results
    obtained with the PGF methodology, related to the results obtained with the results-based method of the
    FWI based on the results statistics based on the FWI, especially not -Gaussians. The main advantage of the
    PGF method is that it is able to optimize the approximate methods of thecontinuous method in each ideal
    method, it is worth emphasizing that mathematically the PGF methodis mathematically exact and does not
    involve the PGF method is thus a computationally approximated cost to precision, robust of the FWI based
    in the Reney statistic to data with non-Gaussian noise, it maybe related to the entropic index, especially for
    the value ofα→2/3.

3
  • ALLYSON IRINEU ARAÚJO LIMA
  • Investigação de propriedades de transporte eletrônico e caracterização multifractal de bandas de energias de sequências GA no DNA humano

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • DAVID LIMA AZEVEDO
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • Data: 22/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, analisamos a localização e as propriedades fractais do espectro de energia em um sistema genômico, formado por sete tipos de sequências poli(GA) (G-Guanina e A-Adenina) encontradas no cromossomo 7 humano. Utilizamos 2 métodos para encontrar as soluções do hamiltoniano na aproximação tight-binding: matriz de transferência e método de autovalores negativos desenvolvido por Dean. Através do método de matriz de transferência obtivemos: diagrama de energia, espectro de transmitância eletrônica e o coeficiente de Lyapunov. Já por meio do método de autovalores negativos, determinamos: diagrama de energias e densidade eletrônica de estados. A investigação do comportamento multifractal de bandas de energia, deu-se por meio do espectro de singularidade f(α), que foi calculado usando um algoritmo baseado nos teoremas de Shannon, Eggelston e Billingsley, além disso, pelo estudo de lei de potência. Em  nossos resultados, o diagrama de energia revelou um comportamento fractal semelhante ao conjunto aleatório de Cantor. Comparando todas as sequências aqui estudadas, os resultados da análise multifractal das distribuições de bandas de energia apresentaram comportamento típico de sistemas multifractais (espectro com forma de parábola invertida).


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we analyze the location and fractal properties of  the energy spectrum in a genomic system, formed by seven types of pure GA sequences (G-Guanine and A-Adenine) found on human  chromosome 7. We use 2 methods to find the Hamiltonian solutions in the tight-binding approximation: transfer matrix and negative eigenvalue method developed by Dean.

    Through the transfer matrix method we obtained: Energy diagram, Electronic Transmittance Spectrum and Lyapunov Coefficient. By means of the negative eigenvalues method, we determined: Energy Diagram and Electronic Density of States.

    The investigation of the multifractal behavior of energy bands took place  through the singularity spectrum f(α), which was calculated using an algorithm based on the theorems of Shannon, Eggelston and Billingsley, in addition, by the study of law of potency. In our results, the Energy Diagram revealed a fractal behavior similar to the Cantor random set. Comparing all the  sequences studied here, the results of the multifractal analysis of energy band distributions showed typical behavior of

    multifractal systems (spectrum with inverted parabola shape).

4
  • JOSÉ JAYSON XAVIER DE SOUSA
  • Nanopartículas do Tipo CoFe2O4@BiFeO3: Síntese, Caracterização e Assinaturas de Desordem de Spin

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • FELIPE BOHN
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • JOÃO MARIA SOARES
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • Data: 13/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Sistemas magnéticos nanométricos, como ferritas, perovskitas e estruturas núcleo@casca, são um grupo de materiais promissores, devido ao seu vasto potencial tecnológico e a possibilidade de avanço na compreensão da física fundamental relacionada aos materiais em nanoescala. Levando isso em consideração, sintetizamos nanopartículas núcleo@casca CoFe2O4@BiFeO3 por um método de coprecipitação adaptado e investigamos sistematicamente as propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas desse sistema nanoestruturado. Através da caracterização estrutural e morfológica, demonstramos a obtenção de nanoestruturas núcleo@casca com fases puras. Realizando uma ampla análise magnética experimental, avaliamos a resposta magnética para as fases precursoras, bem como para a nanoestrutura núcleo@casca. Para este último, identificamos as impressões digitais do comportamento da cintura de vespa e o efeito “exchange bias'', revelando o acoplamento de troca entre as fases que ocorrem na interface. Além disso, revelamos que o acoplamento de troca entre núcleo e casca é fortemente afetado por um comportamento de vidro de spin surgido do distúrbio de spin nas nanopartículas núcleo@casca CoFe2O4@BiFeO3. Afinal, nossas descobertas nos permitem colocar os procedimentos utilizados levando em consideração os processos de coprecipitação adaptado e calcinação como uma rota viável para a produção de nanoestruturas núcleo@casca de alta qualidade. Contudo, para não ficar preso a um único método, amostras núcleo@casca CoFe2O4@BiFeO3 com três tamanhos de núcleo e seus precursores foram sintetizadas através da síntese hidrotermal. Esse segundo conjunto de amostras também demonstrou resultados promissores, pois o material obtido apresentou fases puras para todas as amostras e fortes indícios de acoplamento magnético entre as fases que compõem o núcleo e a casca, apontando grande eficiência do método hidrotérmico.


  • Mostrar Abstract
  • Nanoscale magnetic systems, such as ferrites, perovskites and core@shell structures, are a group of promising materials, due to their vast technological potential and the possibility of advancing the understanding of fundamental physics related to nanoscale materials. Taking this into account, we synthesize CoFe2O4@BiFeO3 core/shell nanoparticles by coprecipitation and systematically investigate the structural, morphological, and magnetic properties in such nanostructured system. Through structural and morphological characterization, we demonstrate the obtainment of core@shell nanostructure with pure phases. By performing a broad experimental magnetic analysis, we evaluate the magnetic response for the precursor phases, as well as for the core@shell nanostructure. For this latter, we identify fingerprints of the wasp-waisted behavior and exchange bias effect, disclosing the exchange coupling between the phases taking place at the interface. Further, we reveal the exchange coupling between core and shell is strongly affected by a spin glass behavior arisen from the spin disorder in the CoFe2O4@BiFeO3 core/shell nanoparticles. After all, our findings allow us to place the used procedures taking into account the processes of adapted coprecipitation and calcination as a feasible route to the production of high-quality core@shell nanostructures. However, in order not to be bound by a single method, core@shell samples CoFe2O4@BiFeO3 with three core sizes and their precursors were synthesized through hydrothermal synthesis. This second set of samples also showed promising results, as the material obtained showed pure phases for all samples and strong indications of magnetic coupling between the phases that make up the core and the shell, indicating great efficiency of the hydrothermal method.

5
  • JOÃO GUSTAVO DA SILVA SANTOS
  • Análise dos mecanismos de relaxação magnética em bicamadas através do efeito de magnetoimpedância

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ FILIPE VILELA VAZ
  • ANTONIO AZEVEDO DA COSTA
  • EDIMILSON FÉLIX DA SILVA
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MATHEUS GAMINO GOMES
  • Data: 29/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • A manipulação e transporte de momento angular do spin eletrônico tem sido empregado no desenvolvimento de
    dispositivos de alta performance. Neste contexto, o filme finomagnético surge como um candidato promissor para a fabricação
    de elementos sensores, poisapresenta uma estabilidade das propriedades magnéticas, mesmo em dimensões cada vez mais
    reduzidas. Portanto, conhecer bem os fenômenos envolvidos na dinâmica da magnetizaçãodeste tipo de material é um passo
    importante para o desenvolvimento da tecnologia e ciência. Assim, nosso trabalho foi divididoem duas linhas convergentes de
    investigação, onde aessência da pesquisa nestes dois ramos tem em comum um objetivo global; estudar os mecanismos de
    relaxação magnética emamostras estruturadas em bicamadas por meio da técnicade magnetoimpedância. Nos concentramos em
    encontrar o parâmetro de amortecimento efetivo das amostras e entender comocada tipo de mecanismo de relaxação magnética
    contribuiupara o sistema investigado via o efeito de magnetoimpedância. Contudo, esta pesquisa apresentou grande desafio,
    pois trazinovações na forma de investigação da dinâmica de magnetizaçãoem um material isolante através da técnica de
    magnetoimpedância. Essa técnica assegura aampla caracterização da dinâmica de magnetização em material isolante
    ferrimagnético, possibilitando analisar o comportamentoda magnetização com relação a varredura em frequência e campo
    magnético externo simultaneamente. Com o sucesso destapesquisa consolidamos aimplementação de uma técnica que
    investigue a dinâmica da magnetização em materiais isolantesferromagnéticos.


  • Mostrar Abstract
  • The manipulation and transport of electronic spin angular momentum has been used in the development of high
    performance devices. In this context, the magnetic thin film emerges as a promising candidate for the fabrication of sensor
    elements, as it presents a stability of magnetic properties, even in increasingly reduced dimensions. Therefore, knowing well the
    phenomena involved in the dynamics of magnetization of this type of material is an important step for the development of
    technology and science. Thus, our work was divided into two converging lines of investigation, where the essence of research in
    these two branches has in common a global objective; to study the mechanisms of magnetic relaxation in samples structured in
    bilayers using the magnetoimpedance technique. We focused on finding the effective damping parameter of the samples and
    understandinghoweachtypeofmagneticrelaxationmechanismcontributedtotheinvestigatedsystemviathe
    magnetoimpedance effect. However, this research presented a great challenge, as it brings innovations in the way of investigating
    the dynamics of magnetization in an insulating material through the magnetoimpedance effect. This technique ensures the broad
    characterization of magnetization dynamics in ferrimagnetic insulating material, making it possible to analyze the behavior of
    magnetization with respect to frequency sweep and external magnetic field simultaneously. With the success of this research, we
    consolidated the implementation of a technique that investigates the dynamics ofmagnetization in ferromagnetic insulating
    materials

6
  • MILTON GOMES DE SOUZA NETTO
  • Desvio gravitacional relativístico em ambiente estelar e cinemática de aglomerados abertos - M67, um laboratório
    único

  • Orientador : IZAN DE CASTRO LEÃO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • HELIO JAQUES ROCHA PINTO
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 02/05/2022

  • Mostrar Resumo
  • Aglomerados estelares fornecem informações cruciais, desde sobre as origens estelares até sobre a estrutura da Via Láctea, ou
    mesmo para testes de Fı́sica fundamental. Em particular, Messier 67 (M67) é um importante aglomerado aberto por ter
    metalicidade e idade semelhantes às do Sol. Apresentamos um estudo observacional dos fenômenos que podem afetar as
    medidas de velocidade radial (VR) de estrelas pertencentes a M67, assim resolvendo informações sobre a cinemática do
    aglomerado e realizando um teste único da Teoria da Relatividade Geral. Com base em técnica recente, a diferença entre duas
    medidas independentes de VR, espectroscópicas e astrométricas, de estrelas pertencentes a um dado aglomerado, permite
    detectar empiricamente, por exemplo, o movimento global do aglomerado e o desvio gravitacional para o vermelho previsto
    pela Relatividade Geral. As medidas espectroscópicas e astrométricas de VR foram obtidas dos arquivos públicos do
    espectrômetro HARPS e do satélite Gaia, respectivamente. Duas amostras iniciais, de 1278 e 144 estrelas, foram
    criteriosamente selecionadas, resultando em uma amostra final de 74 estrelas. Detectamos quantitativamente o desvio
    gravitacional para o vermelho (GR) em M67, dando um novo suporte à Teoria da Relatividade Geral. Também detectamos
    pela primeira vez um movimento rotacional (ou de cisalhamento) aparente em M67, com gradiente de rotação de ~ 66 m/s/pc.
    Com estes resultados, um novo banco de dados com valores de RV representando medições livres de efeitos são fornecidos
    como subproduto desta tese. Finalmente, calculamos, a partir de novos dados, uma massa de virial de 1980 +/- 100 M e um
    raio de maré de 14,2 +/- 0,3 pc para M67, em acordo com a literatura. De modo geral, a determinação empı́rica da rotação do
    aglomerado é de grande utilidade para o estudo cinemático tanto do aglomerado em si, quanto de sua relação com a estrutura
    da Via Láctea. Além disso, o presente estudo contribui com o preenchimento de uma lacuna entre os testes da Teoria da
    Relatividade Geral, visto que a teoria foi pouco testada em ambientes estelares.


  • Mostrar Abstract
  • Stellar clusters provide key information for studying from stellar origins to the Galactic structure, and even for fundamental
    physics tests. In particular, Messier 67 (M67) is an important open cluster because it has similar metallicity and age to the Sun.
    We present an observational study of different phenomena that can affect radial velocity (RV) measurements of stars
    belonging to M67, for solving information about the cluster kinematics, as well as for a unique test of General Relativity.
    Based on a recent technique, the difference between two independent RV measurements, spectroscopic and astrometric, of
    stars belonging to a given cluster, allows empirically detecting, for example, the cluster’s global movement and the
    gravitational redshift predicted by General Relativity. Spectroscopic and astrometric RV measurements were obtained from
    public archives of the HARPS spectrometer and the Gaia satellite, respectively. Two initial samples, of 1278 and 144 stars,
    were carefully selected, resulting in a final sample of 74 stars. We detected quantitatively the gravitational redshift (GR) in
    M67, thus adding a new support to the General Theory of Relativity. We also detected for the first time an apparent rotational
    (or shear) motion of M67, with a rotation gradient of ~ 66 m/s/pc. With these results, a new database with RV values
    representing unbiased measurements are provided as a by-product of this Thesis. Finally, we calculated from newer data a
    virial mass of 1980 +/- 100 M and a tidal radius of 14.2 +/- 0.3 pc for M67, in agreement with previous estimates. Overall, the
    empirical determination of the cluster rotation is very useful for kinematic studies, either of the cluster itself or on its relation
    with the Galactic structure. In addition, the present study contributes to fulfilling a gap among the tests of General Relativity,
    since this theory has been little tested in stellar environments.

7
  • RUTE MELO DE OLIVEIRA
  •  Conexões entre Redes Complexas Geométricas e a q-Estatística

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CONSTANTINO TSALLIS
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • JOSÉ SOARES DE ANDRADE JÚNIOR
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • SAMURAÍ GOMES DE AGUIAR BRITO
  • Data: 13/05/2022

  • Mostrar Resumo
  • Redes são abundantes na natureza. Consequentemente, a ciência das redes é uma teoria interdisciplinar e tem sido amplamente
    usada, com sucesso, para estudar grandes sistemas conectados. A mecânica estatística não-extensiva emerge naturalmente das
    limitações da estatística de Boltzmann-Gibbs, sendo capaz de descrever sistemas em regimes onde a mecânica estatística
    padrão não é apropriada. Atualmente, as conexões entre essas duas áreas são bem conhecidas. Neste trabalho estudamos redes
    geográficas ponderadas d-dimensionais (caracterizadas pelo índice αG ≥ 0; d = 1, 2, 3, 4), nas quais os pesos das ligações são
    definidos por meio de uma distribuição aleatória, denominada P(w). Neste modelo, cada sítio possui uma conectividade ki e
    uma energia local εi ≡ Pki j=1 wij/2 (i = 1, 2, ..., N) com dependência nos pesos das correspondentes ligações que o sítio
    possui. Mostramos que, no limite assintótico, a distribuição de energia, é da forma p(ε) ∝ exp(−βqε)_q , onde exp(z)_q é a
    função q-exponencial definida por exp(z)_q ≡ [1+ (1−q)z] 1/(1−q) que otimiza a entropia não aditiva Sq, e que quando q → 1
    recupera a distribuição de Boltzmann-Gibbs. Mostramos que as variáveis q e βq apresentam comportamentos universais em
    relação à razão αA/d. Nossos resultados permitem conjecturar a existência de um isomorfismo entre os problemas de redes
    geométricas aleatórias e alguns sistemas termodinâmicos generalizados.


  • Mostrar Abstract
  • Networks are abound in nature, therefore, Network science is a very interdisciplinary theory and has been
    widely successfully used to study huge connected systems. The nonextensive statistical mechanics
    naturally emerge from the limitations of the BoltzmannGibbs statistic, being capable to describe systems
    in the regimes where the standard statistical mechanics fails. Nowadays the connections between these
    two areas are well known. In this thesis we study a d-dimensional geographically located network
    (characterized by the index αG ≥ 0; d = 1, 2, 3, 4) whose links are weighted through a predefined random
    probability distribution, namely P(w). In this model, each site has an evolving degree ki and a local
    energy εi ≡ Pki j=1 wij/2 (i = 1, 2, ..., N) that depend on the weights of the links connected to it. At the
    thermodynamic limit, the energy distribution is the form p(ε) ∝ exp(−βqε)_q , where exp(z)_q is the q-
    exponential defined by exp(z)_q ≡ [1 + (1−q)z] 1/(1−q) which optimizes the non-additive entropy Sq and
    when q → 1 the Boltzmann-Gibbs entropy is recovered. The parameters q and βq depends only on αA/d,
    thus exhibiting universality. Also, we provide here strong numerical evidence that a isomorphism appears
    to emerge connecting the energy q-exponential distribution (with q = 4/3 and βqω0 = 10/3) with a specific
    geographic growth random model based on preferential attachment through exponentially-distributed
    weighted links.

8
  • CARLOS AUGUSTO DE MORAES IGLESIAS
  • Uma investigação sobre a existência de desigualdades fundamentais em processos magnéticos no regime linear

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • EDIMILSON FÉLIX DA SILVA
  • JOAO PAULO SINNECKER
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • RUBEM LUÍS SOMMER
  • Data: 24/06/2022

  • Mostrar Resumo
  • O estudo de materiais nanoestruturados, mais especificamente, sistemas de nanopartículas magnéticas, se trata de um dos temas que desafiam a comunidade científica mundial. Tais sistemas, além de poderem apresentar propriedades muito interessantes do ponto da vista da Física básica, como por exemplo, superparamagnetismo, superferromagnetismo e super vidro de spin, despertam grande interesse multidisciplinar devido ao seu imenso potencial em aplicações nanotecnológicas e biotecnológicas. Em particular, aplicações biomédicas como terapias por hipertermia magnética, exigem a utilização de nanopartículas de dimensões drasticamente reduzidas sob ação de campos magnéticos alternados de baixas amplitudes. Neste contexto, a chamada Teoria de Resposta Linear ganha enorme relevância, uma vez que esta teoria se apresenta como uma excelente alternativa para a descrição de processos no regime de baixos campos. Além disso, parâmetros fundamentais de sistemas magnéticos que são de extrema importância para a maximização da eficiência de nanopartículas em aplicações médicas e tecnológicas, como é o caso da susceptibilidade magnética, são obtidos dentro dos limites de validade desta teoria. Desta forma, nesta tese investigamos a existência de limites e desigualdade fundamentais em processos magnéticos nos quais sistemas de nanopartículas estejam sob ação de campos magnéticos de baixas amplitudes, isto é, em processos nos quais a Teoria de Resposta Linear se mostre válida. Primeiramente, considerando processos magnéticos no equilíbrio termodinâmico, encontramos desigualdades associadas à susceptibilidade magnética de equilíbrio, magnetização de saturação e constante efetiva de anisotropia em sistemas de nanopartículas magnéticas bloqueadas. Por meio de uma avaliação experimental, utilizando-se de uma amostra de nanopartículas de hexaferrita de bário (BaFe12O19), verificamos que tais desigualdades, de fato, não são violadas. Ainda no contexto de processos no equilíbrio, mostramos que a desigualdade encontrada para a susceptibilidade em nanopartículas bloqueadas deve ser válida, também, para sistemas superparamagnéticos não interagentes. Por meio da avaliação dos resultados experimentais obtidos em sistemas superparamagnéticos de magnetita (Fe3O4), ferrita da magnésio (MgFe2O4) e ferrita de zinco (ZnFe2O4), verificamos que tal desigualdade é violada em todos os casos, fato que acreditamos se tratar de uma assinatura da existência de correlações mediadas por forças de troca entre as nanopartículas

    dentro dos sistemas. A seguir, considerando processos dinâmicos, obtemos também desigualdades associadas às componentes real e imaginária da susceptibilidade dinâmica além do limite de potência que pode ser gerada por meio da interação de campos magnéticos alternados com sistemas de nanopartículas superparamagnéticas não interagentes. De forma a avaliarmos a validade de nossa abordagem teórica, também, para processos magnetodinâmicos, realizamos procedimentos calorimétricos por efeito de campo magnético alternado utilizando as mesmas amostras superparamagnéticas consideradas nos processos no equilíbrio e verificamos a concordância dos resultados experimentais com nossas expectativas teóricas. Em suma, nesta tese demonstramos, de forma inequívoca, a existência de desigualdades fundamentais que limitam o comportamento de sistemas de nanopartículas não interagentes magneticamente bloqueadas e superparamagnéticas além das implicações de suas violações. Tais resultados se apresentam como promissoras ferramentas para a maximização da eficiência de nanopartículas magnéticas em aplicações biotecnológicas e biomédicas uma vez que elucidam os reais impactos de efeitos que ainda são pouco entendidos na literatura, como é o caso do efeito das interações inter-partículas em processos magnéticos.


  • Mostrar Abstract
  • The study of nanostructured materials, more specifically, magnetic nanoparticles systems, is a topic challenging the scientific community. Such systems, besides presenting very interesting properties from the point of view of fundamental physics, such as superparamagnetism, superferromagnetism and spin glass, are of multidisciplinar interest due to their huge potential in nanotechnology and biotechnology applications. Specifically, biomedical applications, such as magnetic hyperthermia therapies, require the use of nanoparticles with reduced dimensions under the action of low amplitude alternating magnetic fields. In this context, the so-called Linear Response Theory (LRT) receives enormous attention, since it corresponds to an excellent candidate for the description of processes in the low fields regime. Furthermore, fundamental parameters of magnetic systems that are extremely important for maximizing the efficiency of nanoparticles in medical and technological applications, such as magnetic susceptibility, are obtained within the validity limits of this theory. In this thesis we investigate the existence of fundamental limits and inequalities in magnetic processes in which nanoparticle systems are under the action of low amplitude magnetic fields, that is, in processes in which the Linear Response Theory proves to be valid. First, considering magnetic processes in thermodynamic equilibrium, we find inequalities associated to the equilibrium magnetic susceptibility, saturation magnetization and effective anisotropy constant in blocked magnetic nanoparticles systems. By means of an experimental evaluation, using a sample of barium hexaferrite nanoparticles (BaFe12O19), we verify that such inequalities, in fact, are not violated. Still in the context of equilibrium processes, we show that the inequality found for the susceptibility in blocked nanoparticles must also be valid for non-interacting superparamagnetic systems. Through the evaluation of the experimental results obtained in superparamagnetic systems of magnetite (Fe3O4), magnesium ferrite (MgFe2O4) and zinc ferrite (MgFe2O4), we verify that this inequality is violated in all cases, a fact that we believe to be a signature of the existence of correlations mediated by exchange forces between nanoparticles within the systems. Next, considering dynamic processes, we also obtain inequalities associated to the real and imaginary components of the dynamic susceptibility in addition to the power limit that can be generated through the interaction of alternating magnetic fields with superparamagnetic nanoparticles. In order to evaluate the validity of our theoretical approach also for magnetodynamic processes, we carry out calorimetric procedures under alternating magnetic field effect using the same superparamagnetic samples considered in the equilibrium processes and verify the total agreement of the experimental results with our theoretical expectations. In summary, in this thesis we unequivocally demonstrate the existence of fundamental inequalities that limit the behavior of magnetically blocked and superparamagnetic non-interacting nanoparticle systems in addition to the implications of their violations. Such results are promising tools for maximizing the efficiency of magnetic nanoparticles in biotechnological and biomedical applications since they elucidate the real impacts of effects that are still poorly understood in the literature, such as the effect of inter-particle interactions in magnetic processes.

9
  • JOSÉ ROBERTO DA SILVA
  • TRANSPORTE ELETRÔNICO EM NANOESTRUTURAS QUASE-PERIÓDICAS

  • Orientador : LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JONAS ROMERO FONSECA DE LIMA
  • CLAUDIA GOMES DA ROCHA
  • ANDERSON LUIZ DA ROCHA BARBOSA
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 29/06/2022

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho investigamos o efeito de localização em super-célula com perturbações quase-periódicas de Fibonacci. Para essa proposta desenvolvemos cálculos de transporte eletrônico baseados no método das funções de Green recursivas (RGF) dentro da aproximação de tight binding (TB). Em nossos cálculos exploramos interações de primeiros e segundos vizinhos. Em nossos modelos procuramos investigar cadeias lineares, dupla, nanofitas de grafeno e nanotubos de carbono. Três tipos de perturbações são investigadas. A primeira consiste em perturbações quase-periódica pela dopagem substitutional (DS), a segunda caracteriza-se pela modulação do hopping (Mh) e o terceiro tipo é baseado na distribuição quase-periódica de vacâncias (DV). Nossos modelos são particionados em três regiões. Duas regiões que assumimos para ser semi-infinita, e uma região central ligadas as duas regiões semi-infinitas. Em todos os casos, as perturbações são alcançadas pela replicação de blocos puros e defeituosos na parte central da estrutura. Esses blocos são arranjados de acordo a sequencia de Fibonacci. Nossos resultados mostram que a replicação dos blocos no centro de espalhamento reduz substancialmente a condutância, produzindo oscilações com vários mínimos que são induzidos a gaps em determinados níveis de energia. Esse comportamento é característico de sistemas em regime fortemente localizado. Em algumas situações demonstramos que esses gaps são induzidos por um regime de localização de Anderson. Esse efeito está associado ao fenômeno de interferência e ao confinamento eletrônico que são consequência dos estados quase-ligados. Esses estados são observados no calculo da densidade de estado local (LDOS). Além disso, mostramos que a modulação dessas perturbações provoca diferentes efeitos em nanofitas armchair e zigzag. Mostramos também que as propriedades de transporte podem ser ajustadas continuamente pela variação quase-periódica do comprimento da parte central. Adicionalmente, os resultados obtidos nesse trabalho podem fornecer uma nova abordagem para o estudo do controle da resposta eletrônica em nanoestruturas quase-unidimensionais.


  • Mostrar Abstract
  • In this work the electronics and transport properties of Fibonacci superlattice formed by nanostructures with quasi-periodic perturbations are investigated. The calculations of transport are based in the recursive method of Greens function (RGF) within of the ap- proximation tight binding (TB). In our calculations we explore neighbors first and second interaction. In ours models we try to investigate linear, double chain and graphene nano- ribbons. Two types of perturbations are investigated. The first consist in quasi-periodic perturbation by substitutional doping (PQD). The second is featured by modulation of the Fermi velocity (MVF). In both the cases the perturbations are achieved by replication of pure and defectives blocks in the central part of the structure. Ours results show that the replication of the blocks in the scattering center reduces substantially the conduc- tance, producing a series of dips that are inducing to gaps in determined energy level. This behavior is characteristic of systems in strongly localized regime. In some situations we demonstrate that theses gaps are induced by a Anderson localization regime. This effect occurs due to interference and to electronic confinement that leads to quasi-bound states. Theses states are clearly observed in the calculation of the local states density (LDOS). Besides that, we show that the modulation these perturbations provoke effects different in armchair and zigzag nanoribbons. We show too that the transport properties can to be tuned continuously by variation quasiperiodic of the length of the central part. Additionally, the results obtained in this work can to provide a new approach for the study of the control of the electronic response of one-dimensional nanostructures.

10
  • LUCAS MARQUES DA SILVA
  • Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)maxda BaFe12O19

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • FELIPE BOHN
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • JOSÉ FERNANDO MORAIS LOPES MARIANO
  • ANDREA PAESANO JUNIOR
  • Data: 01/07/2022

  • Mostrar Resumo
  • A hexaferrita de bário tipo M (BaFe12O19), óxido de ferro de geometria hexagonal, é um material que desempenha um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de micro-ondas e gravação magnética. Neste trabalho, estudamos a influência de duas abordagens experimentais usadas para o melhoramento do produto energético máximo, (BH)max, da hexaferrita de bário: a dopagem com lantânio (La) e cobalto (Co), e o acoplamento de fases magnéticas. Na primeira, produzimos amostras de hexaferrita de bário, por meio do método de Reação por Coordenação Iônica (RCI), dopadas com uma quantidade fixa de La e uma quantidade variável de cobalto, Ba0,7La0,3Fe12−xCoxO19, x = (0,0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0). Na segunda, através do processo poliol, revestimos amostras de hexaferrita de bário pura e livre de impurezas (obtidas também pelo método RCI) com nanopartículas superparamagnéticas de ferrita de cobalto (CoFe2O4), obtendo nanocompósitos acoplados de BaFe12O19/CoFe2O4 com diferentes proporções.Em seguida, essas amostras foram submetidas a um processo redutivo em atmosfera de hidrogênio, onde houve uma redução parcial da ferrita de cobalto, dando origem a um novo nanocompósito do tipo BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2. Essas amostras foram caracterizadas pelo emprego da difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), magnetometria de amostra vibrante (MAV), em função do campo magnético e da temperatura e espectroscopia Mössbauer. Na primeira abordagem, as medidas de DRX mostraram a presença de uma pequena quantidade de α-Fe2O3 nas amostras dopadas. As imagens MEV revelaram uma morfologia do tipo nanobastonete, de tamanho menor que o limite crítico para partículas monodomínio. As propriedades magnéticas otimizadas foram alcançadas para a amostra com concentração de Co x = 0,25. Além disso, esta amostra apresentou o valor mais alto de (BH)maxde 6,98 kJ/m3 (0,877 MGOe), que corresponde a uma melhora significativa de 8% em relação a amostra pura. Para a segunda abordagem, as análises de DRX revelaram a presença de duas fases, BaFe12O19 e CoFe2O4, para os nanocompósitos como preparados, e de três fases, BaFe12O19, CoFe2O4 e CoFe2, para os nanocompósitos após a redução. As micrografias MET mostraram que as diferentes fases estão acopladas estruturalmente. Medidas de magnetização (Mr) e desmagnetização remanente (Md) foram realizadas em temperatura ambiente. Através de Mre Mdfoi possível fazer os plots de Henkel e δm dos nanocompósitos que forneceu informações sobre a natureza das interações entre as fases e sobre o comportamento magnético. Detectamos um acoplamento do tipo exchange-spring entre as fases dos nanocompósitos.


  • Mostrar Abstract
  • The M-type barium hexaferrite (BaFe12O19), an iron oxide with hexagonal geometry, is a material that play an important technological role in applications such as permanente magnets, microwave devices and magnetic recording. In this work, we study the influence of two experimental approaches used to improve the maximum energy product, (BH)max, of barium hexaferrite: doping with lanthanum (La) and cobalt (Co), and the coupling of magnetic phases. In the first one, we produced samples of barium hexaferrite, using the Ionic Coordination Reaction (ICR) method, doped with a fixed amount of La and a variable amount of cobalt, Ba0.7La0.3Fe12-xCoxO19, x = (0.0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1.0). In the second, through the polyol process, we coated samples of pure and impurity-free barium hexaferrite (also obtained by the ICR method) with superparamagnetic nanoparticles of cobalt ferrite (CoFe2O4), obtaining coupled nanocomposites of BaFe12O19/CoFe2O4 with

    different proportions. Then, these samples were submitted to a reductive process in a hydrogen atmosphere, where there was a partial reduction of cobalt ferrite, giving rise to a new nanocomposite of the BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2 type. These samples were characterized by the use of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometer (VSM), as a function of magnetic field and temperature and Mössbauer spectroscopy. In the first approach, XRD measurements showed the presence of a small amount of α-Fe2O3 in the doped samples. The SEM images revealed a morphology like nanorod, smaller than the critical limit for single-domain particles. Optimized magnetic properties were achieved for the sample with concentration of Co x = 0.25. Furthermore, this sample displayed the highest value of (BH)max of 6.98 kJ/m3 (0.877 MGOe), which corresponds to a significant improvement of 8% over the pure sample. For the second approach, XRD analyzis revealed the presence of two phases, BaFe12O19 and CoFe2O4, for the as prepared nanocomposites, and three phases, BaFe12O19, CoFe2O4 and CoFe2, for the nanocomposites after reduction. The TEM micrographs showed that the different phases are structurally coupled. Magnetization (Mr) and remanent demagnetization (Md) measurements were performed at room temperature. Through Mr and Md it was possible to make the Henkel and δm plots of the nanocomposites that provided information about the nature of the interactions between the phases and about the magnetic behavior. We detected a coupling of the exchange-spring type between the phases of the nanocomposites.

11
  • JOSIAS VALENTIM SANTANA
  • Efeitos da transferência radiativa em diferentes técnicas de rastreamento do campo magnético no meio interestelar

  • Orientador : IZAN DE CASTRO LEÃO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • CARLOS EDUARDO FERREIRA LOPES
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • Data: 14/07/2022

  • Mostrar Resumo
  • Sondar campos magnéticos em nuvens moleculares é tipicamente difícil, mesmo com o uso de polarimetria. Novas técnicas
    vêm sendo desenvolvidas para se rastrear campos magnéticos em meios turbulentos usando-se mapas de canais de velocidade,
    os quais podem ser obtidos por espectrômetros comuns. Nesta tese, estudamos a turbulência magnetohidrodinâmica com base
    em simulações de cubos de dados tridimensionais de alta resolução que representam meios interestelares opticamente espessos,
    de modo a obter calibrações que permitam mapear o campo magnético de meios reais. Dez cubos de dados completos de alta-
    resolução, contendo mapas de posição-posição-velocidade (PPV) com resolução de 792^3 , foram produzidos com o código
    ZEUS-MP/3D. Os cubos simulam linhas de emissão dos isótopos 12CO, 13CO e C18O de nuvens moleculares sintéticas e
    incluem os processos de transferência radiativa. As condições para o meio são de simulações magnetohidrodinâmicas
    isotérmicas de fluido único com agitação forçada. Três técnicas que permitem rastrear a morfologia do campo magnético sem
    polarimetria foram testadas: a anisotropia da função de correlação (CFA), análise de componentes principais das anisotropias
    (PCAA) e técnica do gradiente de velocidade (VGT). Estudos anteriores testaram essas técnicas usando dados numéricos de
    baixa resolução, no caso de meios opticamente finos, e subblocos não periódicos de alta resolução no caso de meios
    opticamente espessos. Esta tese representa um novo estudo cujos parâmetros de escala aplicados nos cubos de dados completos
    de alta-resolução aprimoram a precisão na medição do campo magnético. Esta nova análise mostra que, na presença de
    absorção, as técnicas VGT e CFA podem rastrear com sucesso a orientação dos campos magnéticos médios e espessos, o que
    está de acordo com os resultados numéricos de baixa resolução obtidos para meios opticamente finos. A anisotropia dos
    vórtices de turbulência tende a variar tanto com a mudança do número de Mach alfvénico quanto com o canal de velocidade.
    Contudo, uma direção preferencial para a anisotropia se manifesta quando tratamos o mesmo canal de velocidade com módulo
    diferente de zero para 13CO e C18O, ao passo que quando a velocidade é próxima de zero em módulo, 12CO e C18O é que
    apresentam direção preferencial. Semelhante a simulações anteriores de meios opticamente finos, nossas análises mostram que
    a técnica PCCA também é pouco viável para o estudo de meios opticamente espessos. Podemos concluir que a técnica que
    melhor explica os diversos casos que analisamos é a VGT, na qual consegue explicar de forma melhor o campo magnético
    para as mais diversas características do meio. Contudo, todas as técnicas de rastreamento de campo magnético necessitam de
    ajustes.


  • Mostrar Abstract
  • Stellar clusters provide key information for studying from stellar origins to the Galactic structure, and even for fundamental
    physics tests. In particular, Messier 67 (M67) is an important open cluster because it has similar metallicity and age to the Sun.
    We present an observational study of different phenomena that can affect radial velocity (RV) measurements of stars
    belonging to M67, for solving information about the cluster kinematics, as well as for a unique test of General Relativity.
    Based on a recent technique, the difference between two independent RV measurements, spectroscopic and astrometric, of
    stars belonging to a given cluster, allows empirically detecting, for example, the cluster’s global movement and the
    gravitational redshift predicted by General Relativity. Spectroscopic and astrometric RV measurements were obtained from
    public archives of the HARPS spectrometer and the Gaia satellite, respectively. Two initial samples, of 1278 and 144 stars,
    were carefully selected, resulting in a final sample of 74 stars. We detected quantitatively the gravitational redshift (GR) in
    M67, thus adding a new support to the General Theory of Relativity. We also detected for the first time an apparent rotational
    (or shear) motion of M67, with a rotation gradient of ~ 66 m/s/pc. With these results, a new database with RV values
    representing unbiased measurements are provided as a by-product of this Thesis. Finally, we calculated from newer data a
    virial mass of 1980 +/- 100 M and a tidal radius of 14.2 +/- 0.3 pc for M67, in agreement with previous estimates. Overall, the
    empirical determination of the cluster rotation is very useful for kinematic studies, either of the cluster itself or on its relation
    with the Galactic structure. In addition, the present study contributes to fulfilling a gap among the tests of General Relativity,
    since this theory has been little tested in stellar environments.

12
  • JAILSSON SILVA LIMA
  • Estudo de propriedades mecânicas em nanoestruturas de carbono e nitreto de boro através de simulações de dinâmica molecular

  • Orientador : LEONARDO DANTAS MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • ALEXANDRE FONTES DA FONSECA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • Data: 08/08/2022

  • Mostrar Resumo
  • A descoberta do grafeno e de suas propriedades excepcionais vem motivando pesquisas a respeito de materiais bidimensionais (2D) há mais de uma década. Diversos outros materiais 2D foram descobertos desde então com propriedades diversas, como o nitreto de boro hexagonal (h-BN). Mais recentemente, materiais bidimensionais têm sido combinados em estruturas híbridas, levando a criação de sólidos com propriedades ajustáveis. Neste documento, as propriedades mecânicas de nanoestruturas híbridas de grafeno e de h-BN foram investigadas utilizando dinâmica molecular clássica. Dois tipos de arranjos foram considerados: (i) folhas quadradas de grafeno contendo domínios de h-BN circulares e hexagonais e (ii) folhas quadradas de h-BN contendo domínios de grafeno circulares, hexagonais, triangulares e duplo triangulares. Os resultados obtidos aqui mostram que para os dois tipos de estruturas, o módulo de Young da estrutura híbrida depende essencialmente da fração de h-BN e de grafeno na estrutura, com o módulo de Young decrescendo linearmente a medida que a concentração de h-BN aumenta em (i) e crescente com aumento de grafeno em (ii). Foi analisado também a evolução temporal da fratura e da concentração de tensão durante as simulações. Desta análise concluimos que a fratura sempre se inicia na região de interface entre o grafeno e o h-BN, porque foi constatado que as ligações B-C e C-N são mais fracas do que as ligações C-C e B-N. Finalmente, observamos para os dois tipos de arranjos que as propriedades mecânicas das estruturas híbridas não são alteradas quando o comprimento da folha e o diâmetro dos domínios são aumentados proporcionalmente. Isto indica que nossos resultados podem ser válidos para estruturas bem maiores do que as testadas aqui, como as que são sintetizadas experimentalmente.


  • Mostrar Abstract
  • The discovery of graphene and its exceptional properties has motivated research on two-dimensional (2D) materials for over a decade. Since then, several other 2D materials with diverse properties have been discovered, such as hexagonal boron nitride (h-BN). More recently, two-dimensional materials have been combined into hybrid structures, leading to the creation of solids with adjustable properties. In this document, the mechanical properties of hybrid nanostructures composed of graphene and h-BN were investigated using classical molecular dynamics. Two types of arrangements were considered: (i) square sheets of graphene containing circular and hexagonal h-BN domains and (ii) square sheets of h-BN containing circular, hexagonal, triangular and double triangular graphene domains. The results obtained here show that, for both types of structures, the Young's modulus of the hybrid structure depends essentially on the fraction of h-BN and graphene in the structure, with Young's modulus values decreasing linearly as the concentration of h-BN increases in (i) and increasing with increasing graphene in (ii). We also analyze the temporal evolution of the fracture patters and of the stress concentration during the simulations. From this analysis we conclude that the fracture always starts in the interface region between graphene and h-BN, because it was found that the B-C and C-N bonds are weaker than the C-C and B-N bonds. Finally, we observe for both types of arrangements that the mechanical properties of the hybrid structures are not altered when the sheet length and the domain diameter are increased proportionally. This indicates that our results may be valid for much larger structures than those tested here, such as those that are synthesized experimentally.

13
  • YGOR PARÁ SILVA
  • Efeitos da Curvatura em Sistemas Bidimensionais de Matéria Condensada

  • Orientador : TOMMASO MACRI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • TOMMASO MACRI
  • VAN SÉRGIO DA SILVA ALVES
  • VÍVIAN VANESSA FRANÇA HENN
  • Data: 23/08/2022

  • Mostrar Resumo
  • A influência da curvatura nas propriedades de sistemas de Matéria Condensada é uma questão importante para uma ampla classe de aplicações físicas. Atraem a curiosidade das pessoas por suas características interessantes em uma rica interface entre diversas áreas de pesquisa. Nesta tese apresentamos um modelo de férmions de Dirac com massa imaginária na esfera analiticamente soluvel. Mostramos a existência de uma sequência infinita de pontos excepcionais (PE), que dependem do raio (curvatura) da esfera. Empregamos dinâmica de quench para caracterizar transições de fase não-hermitianas dependentes da curvatura. Demonstramos que a existência de pontos singulares nos ecos de Loschmidt e a fidelidade são uma assinatura inequívoca de PEs geométricos que distinguem entre as diferentes fases do modelo. Além disso, usamos técnicas numéricas para resolver o hamiltoniano de Bose-Hubbard que simula a geometria hiperbólica. Neste sistema, tentamos verificar se podemos observar estados ligados compreendendo um par de átomos na presença de interações repulsivas em uma rede hiperbólica. Este sistema constitui-se como um playground para simular um espaço com curvatura negativa, difícil de simular em um espaço euclidiano sem distorções.


  • Mostrar Abstract
  • The influence of curved background on the properties of Condensed Matter systems is a significant question for a broad class of physical applications. They catch the curiosity of people because of their interesting features in a rich interface between many research areas. In this thesis we introduce an analytically solvable model of Dirac fermions with imaginary mass on the sphere. We show the existence of an infinite sequence of exceptional points (EP), which depend on the radius (curvature) of the sphere. We employ quench dynamics to characterize curvature-dependent Non-Hermitian phase transitions. We demonstrate that the existence of singular points of the Loschmidt echo and the fidelity are an unambiguous signature of geometric EPs that distinguish between different phases of the model. Also, we use numerical techniques to solve the Bose-Hubbard hamiltonian that simulates the hyperbolic geometry. In this system, we attempt to verify whether we can observe a bound-states comprising a pair of atoms in the presence of repulsive interactions in a hyperbolic lattice. This system is a playground to simulate a space with negative curvature, that is difficult to simulate in a euclidean space without distortions.

14
  • ROSEANE DE LIMA GOMES
  • Sobre a natureza da variabilidade fotométrica em estrelas TESS com trânsitos planetários

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • CARLOS EDUARDO FERREIRA LOPES
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 01/11/2022

  • Mostrar Resumo
  • Diferentes missões espaciais estão revolucionando nosso entendimento sobre a variabilidade estelar, revelando uma nova visão de fenômenos dinâmicos associados às estrelas em diferentes regiões do diagrama HR. Além disso, ambientes com estrelas hospedeiras de planetas têm se mostrado laboratórios complexos e primordiais para a compreensão das relações estrela-planeta, onde muitas das informações sobre essa interação são reveladas pelo comportamento fotométrico da estrela incluindo rotação, pulsação e eventos transientes. A rotação é um parâmetro que pode ser caracterizado pela detecção de manchas na superfície da estrela e desempenha, de fato, um papel importante no controle da evolução estelar e num potencial cenário de habitabilidade planetária. Neste sentido, o estudo de periodicidades em estrelas com planetas, a partir de observações fotométricas, como aquelas associadas às missões KEPLER e TESS, abre novas perspectivas para o estudo de diferentes propriedades estelares incluindo a rotação e a atividade magnética. Neste trabalho, realizamos uma busca sobre assinaturas de variabilidade fotométrica nas curvas de luz de 2215 estrelas TOI's (Tess Objects of Interest) com planetas descobertos pelo telescópio TESS, via trânsito planetário. Para os objetos com clara modulação fotométrica, determinamos suas periodicidades aplicando as técnicas BLS, FFT, Lomb-Scargle e Wavelet. Os resultados dessa análise estão descritos em Canto et al. (2020), onde, do total de 2215 estrelas, encontramos 289 TOI's com assinatura de rotação, 13 TOI's com assinatura de pulsação subdividas em 5 classes diferentes, 316 TOI's com variabilidade ambígua, 1586 TOI's com baixa razão sinal-ruído e 11 TOI's binárias eclipsantes. Estudamos a distribuição Porb / Prot × Porb das estrelas com assinatura de rotação e identificamos uma possível sincronicidade entre o período rotacional e a órbita do planeta mais interno para algumas delas. Além disso, nesta subamostra encontramos 30 estrelas que apresentam eventos de erupções, fenômeno de grande importância no estudo da habitabilidade planetária, pois são eventos que podem impactar no desenvolvimento e continuidade da atividade biológica. Do mesmo modo, recentes estudos sobre as estrelas pulsantes mostraram que o carbono, um dos elementos fundamentais para existência da vida, pode estar sendo lançado para o meio interestelar através destas variáveis, o que torna a nossa subamostra de 13 TOI's mais interessante já que são alvos com potenciais planetas. Por fim, fizemos uma sólida caracterização do estado evolutivo da amostra estelar analisada, a partir de um Diagrama Cor-Magnitude com dados do GAIA, e identificamos 1511 estrelas como sendo prováveis membros da Sequência Principal (SP) e 546 estrelas evoluídas, o que nos revela que a distribuição da nossa amostra é predominantemente da SP, incluindo as estrelas com assinatura de rotação.


  • Mostrar Abstract
  • Different space missions are revolutionizing our understanding of stellar variability, revealing a new view of dynamic phenomena associated with stars in different regions of the HR diagram. Furthermore, environments with planet-hosting stars have proved to be complex and primordial laboratories for the understanding of star-planet relationships, where much of the information about this interaction is revealed by the photometric behavior of the star including rotation, pulsation and transient events. Rotation is a parameter that can be characterized by the detection of spots on the surface of the star and plays, in fact, an important role in controlling stellar evolution and in a potential scenario of planetary habitability. In this sense, the study of periodicities in stars with planets, from photometric observations, such as those associated with the KEPLER and TESS missions, opens new perspectives for the study of different stellar properties, including rotation and magnetic activity. In this work, we carried out a search for signatures of photometric variability in the light curves of 2215 TOI's (Tess Objects of Interest) stars with planets discovered by the TESS telescope, via planetary transit. For objects with clear photometric modulation, we determined their periodicities by applying the BLS, FFT, Lomb-Scargle and Wavelet techniques. The results of this analysis are described in Canto et al. (2020), where, from the total of 2215 stars, we found 289 TOI's with rotation signature, 13 TOI's with pulsation signature subdivided into 5 different classes, 316 TOI's with ambiguous variability, 1586 TOI's with low signal-to-noise ratio and 11 eclipsing binary TOI's. We studied the Porb / Prot × Porb distribution of stars with rotation signature and identified a possible synchronicity between the rotational period and the orbit of the innermost planet for some of them. In addition, in this subsample we found 30 stars that present eruption events, a phenomenon of great importance in the study of planetary habitability, as they are events that can impact the development and continuity of biological activity. Likewise, recent studies on pulsating stars have shown that carbon, one of the fundamental elements for the existence of life, may be being released into the interstellar medium through these variables, which makes our subsample of 13 TOI's more interesting as they are targets with potential planets. Finally, we made a solid characterization of the evolutionary state of the analyzed stellar sample, from a Color-Magnitude Diagram with data from GAIA, and we identified 1511 stars as probable members of the Main Sequence (MS) and 546 evolved stars, which reveals us that the distribution of our sample is predominantly from MS, including stars with rotation signature.

15
  • GESIEL RODRIGUES DA SILVA NETO
  • Soluções esfericamente simétricas e inflação em teorias de gravidade de ordens superiores

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMANUELE ORAZI
  • ILYA LVOVICH SHAPIRO
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 18/11/2022

  • Mostrar Resumo
  • Extensões da relatividade geral nas quais correções de ordens superiores da curvatura são incluídas na ação de Einstein-Hilbert têm recebido bastante atenção principalmente por modelos na física de altas energias --- teoria de cordas e gravidade quântica --- e na cosmologia da expansão acelerada do universo primordial. Nesta tese de doutorado, propomos uma gravidade de ordem superior, caracterizada pela inclusão de todos os termos envolvendo o escalar de Ricci até a segunda ordem de correção. A partir de então, abordamos dois temas de interesse. O primeiro tema diz respeito à investigação de soluções esfericamente simétricas, onde exploramos soluções em um regime de campo fraco e soluções de buracos negros. Nós obtivemos todas as soluções no limite de campo fraco e endereçamos o tema da possibilidade de existência de soluções de buracos negros além de Schwarzschild. Por sua vez, o segundo tema envolve a pesquisa no contexto da inflação cósmica, motivados pelo sucesso do modelo de Starobinsky. Nesse sentido, desenvolvemos uma pesquisa detalhada das inflações de Starobinsky+$R^{3}$ e Starobinsky+$R^{3}+R\square R$, confrontando-os com os dados observacionais mais recentes oriundos do satélite Planck e do BICEP3/Keck Array.


  • Mostrar Abstract
  • Extensions of general relativity in which higher-order curvature corrections are included in Einstein-Hilbert's action have received increasing attention mainly by model building in high-energy physics --- string theory and quantum gravity --- and in the accelerated expansion of the very early universe. In this PhD thesis, we proposed a higher-order gravity, characterized by the inclusion of all correction terms up to the second-order involving the Ricci scalar. From then on, we approached two topics of interest. The first topic concerns the investigation of spherically symmetric solutions, where we explored weak-field regime and black hole solutions. We obtained all solutions in the weak-field regime and also addressed the issue of the possibility of existence of non-Schwarzschild black hole solutions. In turn, the second topic involves research in the context of cosmic inflation, motivated by the success of the Starobinsky model. In this sense, we developed a detailed research of Starobinsky+$R^{3}$ and Starobinsky+$R^{3}+R\square R$ inflationary models, confronting them with the most recent observational data from the Planck satellite and the BICEP3/Keck Array.

16
  • JOÃO MARCELO MACHADO
  • Um estudo sobre a atividade magnética e a rotação de estrelas anãs M das missões Kepler, K2 e TESS

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • ADRIANA BENETTI MARQUES VALIO
  • MARCELO EMÍLIO
  • Data: 12/12/2022

  • Mostrar Resumo
  • Apesar de serem as estrelas mais abundantes na Galáxia, as anãs M configuram entre os objetos menos conhecidos em termos de suas propriedades físicas, sobretudo no que concerne à atividade magnética e ao mecanismo de dínamo. Assim, faz- se necessário um amplo estudo sobre diferentes diagnósticos de atividade e suas relações com a rotação estelar. Neste trabalho realizamos um survey espectroscópico de 122 anãs M presentes na Southern Continuous Viewing Zone (CVZ) da missão espacial TESS, a partir de observações com os telescópios Gemini e SOAR. Obtivemos pelo menos um espectro óptico para

    cada estrela, com R ≈ 2000, a partir dos quais medimos a emissão cromosférica na linha de Hα. Nossa amostra possui 21 estrelas com medidas de períodos de rotação (������������ ), dos quais 12 foram determinados neste trabalho a partir das curvas de luz TESS. A fração ativa das estrelas de nossa amostra é consistente com o esperado para anãs M de campo, confirmando que estrelas de tipo espectral tardio em geral permanecem ativas por mais tempo que as estrelas de tipo precoce. Duas estrelas apresentaram rotação suficiente para serem consideradas magneticamente saturadas, embora se encontrem em níveis de atividade abaixo da região de saturação no diagrama rotação-atividade, indicando a possibilidade de anãs M com períodos

    curtos também apresentarem inatividade em Hα. Também analisamos uma amostra de 1788 anãs M de campo das missões Kepler e K2, para as quais investigamos as distribuições de ������������ e do índice de atividade fotométrica ������, associado ao desvio padrão da curva de luz, utilizando diagramas cor-magnitude com dados precisos de distância e magnitude provenientes da missão Gaia. Notamos que as estrelas com os maiores valores de ������ na amostra (≳ 10000 ppm) são em geral muito jovens,

    com idades isocronais ≤ 50 Mega-anos. Comparamos o índice fotométrico com indicadores canônicos de atividade cromosférica e coronal no sentido de validá-lo como proxy para a atividade magnética em estrelas de baixa massa. Com base neste índice também estudamos o diagrama rotação-atividade, levando em consideração a transição para estrelas totalmente

    convectivas (≈ 0.35 ���), onde notamos a mesma distribuição entre essas estrelas e aquelas parcialmente convectivas em ambos os regimes saturado e não-saturado, sugerindo um comportamento de dínamo semelhante ao de tipo solar, mesmo para estrelas

    sem a presença de uma tacoclina.


  • Mostrar Abstract
  • Despite being the most abundant stars in the Galaxy, M dwarfs are one of the least known objects in terms of their physical properties, especially regarding its magnetic activity and the underlying dynamo mechanism. Thus, a broad study on different activity diagnostics and their relationship with stellar rotation is necessary. In this work we performed a spectroscopic survey of 122 M dwarfs present in the Southern Continuous Viewing Zone (CVZ) of the TESS space mission, based on

    observations with the Gemini and SOAR telescopes. We obtained at least one optical spectrum for each star, with R ≈ 2000, from which we measured the chromospheric emission in the Hα line. Our sample has 21 stars with measured rotation periods (������������ ), of which 12 were determined in this work from TESS light curves. The active fraction of the stars in our sample is consistent with that expected for field M dwarfs, confirming that late spectral-type stars generally remain active longer than early-type stars. Two stars presented enough rotation to be considered magnetically saturated, although they are at activity levels below the saturation region in the rotation-activity diagram, indicating the possibility that M dwarfs with short periods also present inactivity in Hα. We also analyzed a sample of 1788 field M dwarfs from Kepler and K2 missions, for which we investigated the distributions of ������������ and the photometric activity index ������, associated with the standard deviation of the light curve, using color-magnitude diagrams with accurate distance and magnitude data from Gaia mission. We note that the stars with the highest values of ������ in the sample (≳ 10000 ppm) are in general very young, with isochronal ages ≤ 50 Myr. We

    compared the photometric index with canonical chromospheric and coronal activity indicators in order to validate it as a proxy

    for magnetic activity in low-mass stars. Based on this index, we also studied the rotation-activity diagram, taking into account the transition to fully convective stars (≈ 0.35 ���), where we noticed the same distribution between these stars and those partially convective in both saturated and unsaturated regimes, suggesting a solar-like dynamo behavior, even for stars without

    the presence of a tacocline

2021
Dissertações
1
  • JONATHAN PESSOA CORREIA
  • Distribuição dos tamanho de DNA humano codificante via teoria de informação

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • Data: 12/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • Analisamos a sequência de codificantes do \textit{ Homo Sapiens} por meio de um modelo que naturalmente envolve correlações entre as bases nas sequências de DNA dos organismos vivos. O modelo é baseado na otimização da entropia de Shannon, que é o centro de todos os argumentos estatísticos. Como resultado, propomos a função de distribuição de lei dupla exponencial dos comprimentos do DNA medido em pares de bases (bp). Os resultados mostram que as Correlações de Curto Alcance (SRC), sempre presentes nas sequências de DNA codificantes, são apropriadamente capturadas por meio da distribuição dupla exponencial e descreve adequadamente a distribuição de comprimentos cumulativos dos bases de DNA. Com base neste modelo, usamos uma função de distribuição cumulativa empírica e o banco de dados de proteínas compilado pelo Projeto Ensembl para mostrar consistência com os dados.


  • Mostrar Abstract
  • We analyze the coding sequence for the Homo Sapiens via a model that naturally embraces correlations among the
    bases in DNA sequences of living organisms. The model is based on the Shannon entropy's optimization, which is the core of all statistical arguments. As a result, we propose the double-exponential law distribution function of the length of DNA measured in base pairs (bp). The results show that the Short-Range-Correlations (SRC), always present in coding DNA sequences, are appropriately captured through the double-exponential distribution and adequately describes the cumulative length distribution of DNA bases. Based on this model, we use an Empirical cumulative distribution function and the database of proteins compiled by the Ensembl Project to show consistency with the data.

2
  • LUCAS RODRIGUES DELGADO DE FREITAS
  • Modos sem gap em materiais de Kitaev com defeitos

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO MIRANDA
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 26/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • Um líquido quântico de spin é uma fase magnética da matéria que é notável pelo seu emaranhamento de longo
    alcance nos estados fundamentais e excitações fracionalizadas. Um líquido quântico de spin é realizado no modelo de spin meio de Kitaev na rede hexagonal. Sob aplicação de um campo magnético, tem-se uma transição de fase topológica para uma fase com um gap de energia no interior do material e férmions de Majorana quirais na borda. Entretanto, experimentos recentes de ressonância magnética nuclear indicam a existência de excitações sem gap de energia nessa fase, indicada pela dependência cúbica na temperatura na taxa de relaxação spin-rede em baixas temperaturas. Nesse trabalho, eu proponho um mecanismo para explicar esse resultado experimental. Eu utilizei a localização de modos de Majorana quiral em defeitos para explicar a presença de modos sem gap no interior do material. Tratando a interação entre os modos quirais nos defeitos por meio de aproximação de campo médio, eu encontrei que esses modos continuam sem gap quando a interação mais fraca que um valor crítico dependente do campo magnético. Usei a teoria efetiva de baixas energias para calcular a taxa de relaxação spin-rede e
    encontrei um valor que concorda com o resultado experimental.


  • Mostrar Abstract
  • A quantum spin liquid is a magnetic phase of matter remarkable for its ground state long-range entanglement and fractional excitations. A quantum spin liquid appears in the well-known Kitaev honeycomb spin-half model. In a magnetic field, there is a phase transition to a topological phase with an energy gap in the bulk and chiral Majorana fermions at the edge However, recent nuclear magnetic resonance experiments suggest excitations without a gap in this phase, signalled by a power-law dependence of the spin-lattice relaxation rate at low temperatures. In this work, I propose a mechanism to account for this experimental result. I use the localization of chiral Majorana modes in defects to explain the presence of gapless modes in the bulk. Treating the weak interaction between the chiral modes in the defects within a mean-field approximation, I find that these modes remain gapless when the interaction is below a critical value that depends on the magnetic field strength. I used the effective low-energy theory to calculate the spin-lattice relaxation rate and found a behavior that agrees with the experimental result.

3
  • LEONARDO DE QUEIROZ DANTAS
  • Poláritons Magnéticos em Meio Giromagnético com Camada de Grafeno

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • NILSON SENA DE ALMEIDA
  • Data: 09/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • Resumo: Neste trabalho apresentamos o estudo teórico sobre poláritons magnéticos (poláritons de mágnons) em um sistema formado por um meio giromagnético (ferromagnético ou antiferromagnético) semi-infinito, com uma camada de grafeno na interface entre este meio e o vácuo. Dessa forma, fizemos a revisão dos cálculos analíticos e numéricos para os casos em que um campo magnético estático é aplicado paralelamente à interface, e propomos um novo caso, no qual o campo magnético é aplicado perpendicularmente à interface entre os meios. Os resultados encontrados mostram que, para o caso de campo magnético perpendicular, houve a formação de modos de poláritons magnéticos de superfície, caracterizando o acoplamento fóton-mágnon. Neste caso, os resultados numéricos mostraram que estes modos se propagam de forma recíproca, ou seja, independente do sentido do vetor de onda para ambos os meios magnéticos (ferromagnético e antiferromagnético). Em contraste, modos de volume não foram encontrados, caracterizando um comportamento independente entre fóton e mágnon no volume giromagnético. A inclusão da camada de grafeno também possibilitou o controle dos modos de superfície por meio da variação de parâmetros existentes na condutividade óptica no grafeno, tais como o potencial químico e a taxa de espalhamento.


  • Mostrar Abstract
  • In this work we present the theoretical study on magnetic polaritons (magnon-polaritons) in a system formed by a semi-infinite gyromagnetic medium (ferromagnetic or antiferromagnetic), with a layer of graphene at the interface between this medium and the vacuum. Thus, the analytical and numerical calculations were reviewed for cases in which a static magnetic field is applied parallel to the interface, and we propose a new case, in which the magnetic field is applied perpendicularly to the interface between the media. The results found show that, for the case of perpendicular magnetic field, there was the formation of magnetic surface polariton modes, characterizing the photon-magnon coupling. In this case, the numerical results showed that these modes propagate reciprocally, that is, independent of the direction of the wave vector for both magnetic media (ferromagnetic and antiferromagnetic). In contrast, bulk modes were not found, characterizing an independent behavior between photon and magnon in the gyromagnetic bulk. The inclusion of the graphene layer also made it possible to control the surface modes by varying the parameters existing in the optical conductivity in graphene, such as the chemical potential and the scattering rate.

4
  • GABRIEL MORENO CUNHA
  • Acoplamento Efático em Modelo Neuronal Híbrido

  • Orientador : GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCELO DE MEIRA SANTOS LIMA
  • SERGIO R. LOPES
  • Data: 26/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • Existe um crescente interesse no impacto dos campos elétricos gerados no cérebro. As correntes iônicas transmembranas originam campos elétricos no espaço extracelular e são capazes de afetar neurônios próximos, fenômeno chamado de comunicação efática. No presente trabalho, o modelo Integra-e-Dispara Quadrático foi adaptado para incluir o comportamento de acoplamento efático e seus resultados foram comparados aos resultados empíricos. Para tanto, as ferramentas de análise foram divididas de acordo com o regime de atividade neuronal. Para o regime sublimiar, a estatística circular foi utilizada para descrever as diferenças de fase entre o sinal de estímulo e a resposta da membrana modelada; No regime supralimiar, o Vetor de População e o Spike Field Coherence foram utilizados para estimar preferências de fase e a intensidade do acoplamento entre o estímulo e os Potenciais de Ação do modelo. A diferença de fase sublimiar se mostrou sensível ao tempo característico de resposta da membrana, assim como a frequência do estímulo dado ao modelo. Por outro lado, a intensidade do acoplamento entre Potenciais de Ação e estímulo, se mostrou sensível a intensidade do ruído adicionado no sinal de estímulo e também a frequência de estímulo. Já a fase preferencial dos Potenciais de Ação são sensíveis, segundo o modelo, apenas a frequência de estímulo. Tais resultados são condizentes com os resultados observados em experimentos empíricos de acoplamento efático neuronal. Observou-se que o modelo Integra-e-Dispara Quadrático com acoplamento efático é capaz de modelar com sucesso esta comunicação neuronal. Assim, o modelo possibilita a busca de novos estudos sobre a importância fisiológica do acoplamento efático no cérebro, incluindo implicações significativas em nossa compreensão do processamento cerebral para a neurociência.


  • Mostrar Abstract
  • There is growing interest in the impact of electrical fields generated in the brain. Transmembrane ionic currents originate electric fields in the extracellular space and are capable of affecting nearby neurons, a phenomenon called ephatic communication. In the present work, the Quadratic Integrate-and-Fire model was adapted to include the ephatic coupling behavior and its results were compared to the empirical results. Therefore, the analysis tools were divided according to the neuronal activity regime. For the subthreshold regime, circular statistics were used to describe the phase differences between the stimulus signal and the modeled membrane response; In the suprathreshold regime, the Population Vector and Spike Field Coherence were used to estimate phase preferences and the coupling intensity between the stimulus and the spikes of the model. The subthreshold phase difference was sensitive to the characteristic membrane response time, as well as the frequency of the stimulus given to the model. On the other hand, the intensity of the coupling between spikes and stimulus was sensitive to the intensity of noise added to the stimulus signal and also to the stimulus frequency. The preferential phase of spikes are sensitive, according to the model, only to the stimulus frequency. Such results are consistent with the results observed in empirical experiments on ephatic neuronal coupling. It was observed that the Quadratic Integrate-e-Fire model with ephatic coupling is able to successfully model this neuronal communication. Thus, the model makes it possible to pursue further studies on the physiological importance of ephatic coupling in the brain, including significant implications for our understanding of brain processing for neuroscience.

5
  • CAMILA PEREIRA RAMOS
  • Abundância de Relíquias a partir da Equação de Boltzmann

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AION VIANA
  • ALEX GOMES DIAS
  • CLARISSA MARTINS SIQUEIRA
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 30/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • Dados observacionais que suportam a existência de matéria escura (ME) têm sido amplamente documentados, apontando para a presença de uma matéria não barionica, responsável por cerca de 25% da quantidade de energia do Universo. Contudo, tal tipo de matéria não foi detectada até o momento e o modelo padrão de física de partículas (MP) não possui uma explicação para ME. Neste trabalho, as partículas massivas fracamente interagentes (WIMPs) são apresentadas. É, então, o objetivo principal mostrar que estes candidatos à ME geram a abundância necessária para obter a quantidade estimada de ME no Universo. Esse resultado é obtido através da solução da equação de Boltzmann no cenário do Universo primordial.

     


  • Mostrar Abstract
  • Observational data that support the existence of dark matter (DM) has been largely documented, pointing to the presence of a non-baryonic matter that is responsible for around 25% of the energy budget of the Universe. However, such type of matter has not been detected so far, and the standard model of particle physics (SM) does not have an explanation for DM. In this work, the weakly interacting massive particles (WIMPs), the main candidates for DM, are presented. It is then the main goal to show that this DM candidate generates the abundance required to obtain the estimated amount of DM in the Universe. This result is obtained by solving the Boltzmann equation, in the early Universe scenario.

6
  • HELCIO FELIPPE JUNIOR
  • Matrizes de Pearson como operadores densidade: um teste da hipótese do cérebro entrópico usando a entropia de von Neumann

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE AMABILE VIOL BARBOSA
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • FERNANDA PALHANO XAVIER DE FONTES
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • Data: 30/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • A hipótese do cérebro entrópico afirma que importantes parâmetros funcionais devem exibir aumento de entropia durante
    estados cerebrais induzidos por psicodélicos. Essa hipótese ganhou considerável suporte ao longo dos últimos anos,
    particularmente via limiarização de matrizes de correlação de Pearson de redes de conectividade funcional. Entretanto, o
    procedimento de limiarização tem suas desvantagens, principalmente sua arbitrariedade na seleção do valor limiar. Neste
    trabalho, propomos um método de estimativa de entropia completamente objetivo e independente de limiar. Seja R uma matriz
    de correlação de Pearson genérica N×N. Definimos ρ = R/N e provamos que ρ satisfaz as condições necessárias para um
    operador densidade. Portanto, a entropia de von Neumann S = –tr(ρlnρ) pode ser diretamente calculada a partir da matriz de
    Pearson. Em seguida, calculamos a entropia de correlações funcionais do cérebro humano. Consistente com a hipótese do
    cérebro entrópico, encontramos que a entropia aumenta durante os efeitos agudos da bebida psicodélica indígena ayahuasca.


  • Mostrar Abstract
  • The entropic brain hypothesis states that key functional parameters should exhibit increased entropy during psychedelic
    induced altered brain states. This hypothesis has gained significant support over the years, particularly via thresholding Pearson
    correlation matrices of functional connectivity networks. However, the thresholding procedure is known to have drawbacks,
    mainly its arbitrariness in the threshold value selection. In this work, we propose an entirely objective, threshold independent
    method of entropy estimation. Let R be a generic N×N Pearson correlation matrix. We define ρ = R/N and prove that ρ
    satisfies the necessary conditions for a density operator. Therefore, the von Neumann entropy S = –tr(ρlnρ ) can be directly
    calculated from the Pearson matrix. We then calculate the entropy of functional correlations of the human brain. Consistent
    with the entropic brain hypothesis, we find that entropy increases during the acute effects of the psychedelic indigenous
    beverage ayahuasca.

7
  • LUÍS FELIPE MARTINS DE ALMEIDA MORENA REIS
  • Emissão de Ondas Gravitacionais em Teorias de Gravitação Quadrática

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RICCARDO STURANI
  • RODRIGO ROCHA CUZINATTO
  • Data: 23/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • Apesar do sucesso inquestionável da Relatividade Geral (RG) em conseguir descrever e prever diversos fenômenos atrelados a
    gravitação, esta teoria ainda possui algumas dificuldades estruturais de interesse para a cosmologia e a física de altas energias,
    e.g. singularidades, energia escura, cosmologia do universo primordial, gravitação quântica, etc. Teorias estendidas de
    gravitação, que consistem em modificações da RG, têm se mostrado uma possível solução para esses problemas. Portanto, neste
    trabalho iremos estudar uma teoria de gravitação quadrática, onde os termos 𝛼𝑅 2 e 𝛾𝑅 𝜈𝜉 𝑅 𝜈𝜉 são adicionados a ação de Einstein-
    Hilbert com 𝛼 e 𝛾 sendo constantes de acoplamento adimensionais. Esta teoria está muito presente na literatura estando atrelada
    a questões de renormalização da gravitação. Primeiro, iremos fazer um estudo dos principais aspectos da teoria quadrática,
    focando principalmente nas propriedades dos novos campos que se manifestam na teoria através da solução das equações de
    campo linearizadas. Com isso, analisaremos o papel que estes campos desempenham na evolução orbital de um sistema de
    massas pontuais em _orbita circular devido a emissão de ondas gravitacionais .


  • Mostrar Abstract
  • Despite the unquestionable success of General Relativity (GR) in being able to describe and predict several gravitational
    phenomena, this theory still has some internal issues of interest for cosmology and high energy physics, e.g. singularities, dark
    energy, cosmology of the early universe, quantum gravity, etc. Extended theories of gravity, which consist of modifications in
    GR, have been shown to be a possible solution to these problems. Therefore, in this work we will study a quadratic theory of
    gravity, where the terms 𝛼𝑅 2 and 𝛾𝑅 𝜈𝜉 𝑅 𝜈𝜉 are added to the Einstein-Hilbert action with 𝛼 and 𝛾 being dimensionless coupling
    constants. This theory is usually present\ in several works being linked to the renormalization issues of gravity. In this work we
    will study the main aspects of this quadratic theory, focusing mainly on the properties of new fields that manifest themselves in
    the theory through the solution of linearized field equations. Thus, we will analyze the role that these fields play in the orbital
    evolution of a point mass system in a circular orbit due to
    the emission of gravitational waves.

Teses
1
  • SERGIO LUIZ EDUARDO FERREIRA DA SILVA
  • Inversão da Forma de Onda Completa Baseada em Mecânicas Estatísticas Generalizadas

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • JORGE LUIS LOPEZ
  • WAGNER MOREIRA LUPINACCI
  • Data: 29/01/2021

  • Mostrar Resumo
  • O imageamento da subsuperfície é um tema central na exploração sísmica e, consequentemente, um tópico de grande interesse econômico. Em geral, o processo de inversão de dados sísmicos é empregado para estimar os parâmetros físicos da subsuperfície. Em aplicações geofísicas, a inversão sísmica é geralmente formulada como um problema de otimização que visa minimizar a diferença entre os dados modelados e observados através da lei Gaussiana dos erros, que está intimamente ligada à mecânica estatística de Boltzmann-Gibbs. Nesta abordagem, os erros são assumidos a serem distribuídos de acordo com uma distribuição Gaussiana. No entanto, na prática, especialmente em problemas não-lineares, os erros raramente são Gaussianos e,
    portanto, esta abordagem pode falhar na reconstrução de modelos físicos, especialmente quando há valores discrepantes (outliers) no conjunto de dados. Portanto, as leis de erros determinadas por estatísticas não-Gaussianas são essenciais para uma inversão sísmica robusta. Desta forma, apresentamos neste trabalho novas metodologias para execução de inversões sísmicas baseadas em estatísticas não-Gaussianas. Em particular, as estatísticas generalizadas de Tsallis e Kaniadakis são consideradas para solucionar um problema desafiador de inversão sísmica, denominado, Inversão da Forma de Onda Completa (conhecido pela sigla em inglês, FWI). Neste trabalho, apresentamos os fundamentos e formalismo da FWI baseada nas mecânicas estatísticas generalizadas, assim como os resultados de diversos testes numéricos realizados em dois modelos diferentes de subsuperfície: (i) consideramos uma geometria de aquisição sísmica bastante densa em um estudo de caso com modelo Marmousi; (ii) empregamos uma aquisição do tipo OBN em um estudo de caso com um modelo representativo do campo do pré-sal brasileiro. Ao final, comparamos a FWI convencional com a FWI baseada nas estatísticas de Tsallis e Kaniadakis. Os resultados sugerem que a FWI baseada em mecânicas estatísticas generalizadas é uma metodologia poderosa, principalmente  m ambientes ruidosos. Além da metodologia proposta fornecer melhor reconstrução dos modelos de subsuperfície, nenhum custo computacional é adicionado em comparação com a abordagem convencional.


  • Mostrar Abstract
  • The subsurface imaging is a central procedure in seismic exploration and, consequently, a topic of great economic interest. In general, the seismic data inversion process is employed to estimate the physical parameters of the subsurface. In geophysical applications, seismic inversion is usually formulated as an optimization problem that aims to minimize the difference between the modeled data and the observed data through the Gauss' law of error, which is closely linked to the Boltzmann-Gibbs statistical mechanics. In this approach, errors are assumed to be distributed according to a Gaussian distribution. However, in practice, especially in non-linear problems, errors are seldom Gaussian and, therefore, this approach may fail to reconstruct physical models, especially when there are outliers in the data set. Thus, the error laws determined by  non-Gaussian statistics are essential for a robust seismic inversion. In this way, we present in this work new methodologies for the execution of seismic inversions based on non-Gaussian statistics. In particular, the generalized statistics in the sense of Tsallis and Kaniadakis are considered to solve a challenging problem of seismic inversion, called, Full-Waveform Inversion. In this work, we present the foundation and formalism of the FWI based on generalized statistical mechanics, as well as the results of several numerical tests carried out on two different subsurface models: (i) we consider a very dense seismic acquisition geometry in a Marmousi case study; and then, (ii) we employ an OBN acquisition in a case study with a representative model of the Brazilian pre-salt field. At the end, we compare the conventional FWI with the FWI based on Tsallis and Kaniadakis statistics. The results suggest that the FWI based on generalized statistical mechanics is a powerful
    methodology, especially in noisy environments. In addition to the proposed methodology to provide better reconstruction of  the subsurface models, no computational cost is added compared to the conventional approach.

2
  • ASNAKEW BEWKETU BELETE
  • As propriedades de variabilidade da galáxia ativa  núcleos e suas intrações com o hospedeiro galáxias

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • ZULEMA ABRAHAM
  • Data: 29/01/2021

  • Mostrar Resumo
  • Núcleos galácticos ativos (AGNs), regiões compactas que consistem em um supermassivo buraco negro rodeado por um disco de acreção no centro de galáxias massivas, há muito tempo são conhecidos em suas propriedades observacionais. A fintensa variabilidade identificada em tais propriedades pode ser usada para sondar o interior de tais sistemas. Além disso, a maioria dos objetos astrofísicos, como AGNs, está possivelmente associada com sistemas estocásticos não lineares contínuos devido à sua complexidade na natureza. Os quasares, uma subclasse de AGN, estão entre os sistemas complexos que têm séries temporais não lineares caracterizadas por comportamento fractal e também por um amplo espectro de amplitude, indicando que a evolução dinâmica de tais objetos é não linear (ou seja, descrito por equações diferenciais estocásticas não lineares). Além disso, observa-se que as fontes de rádio extragalácticas são intermitentes em escalas de tempo de 104 -105 anos. Apesar da natureza complexa dos AGNs, astrônomos têm tentado investigar suas propriedades usando técnicas lineares, entre as quais análise de Fourier. No entanto, a informação mais valiosa em um sinal de sistema complexo é contida em suas estruturas e fenômenos transitórios chamados singularidades. Assim, particularmente em física, é importante analisar estruturas irregulares em um sinal para deduzir propriedades sobre os fenômenos físicos subjacentes. Além disso, entre outras evidências, a correlação, recentemente descoberta, entre a massa de um buraco negro supermassivo e as propriedades da protuberância da galáxia hospedeira revelaram o fato de que os AGNs não são objetos isolados -eles interagem e coevoluem com suas galáxias hospedeiras.  Os mecanismos de interação, supostos terem origem no feedback e alimentação do AGN, são conhecidos por afetar tanto as propriedades observacionais de AGNs, quanto as propriedades e cinemática do gás no ambiente circundante, regulando assim a coevolução do sistema AGN-galáxia hospedeira. Nesse contexto, compreender os tipos de variabilidades junto com os  mecanismos físicos e a física por trás da interação AGN-galáxia hospedeira (feedback e alimentação AGN) pode fornecer informações potencialmente significativas sobre a natureza dos AGNs, oferecendo um cenário completo para o desenvolvimento de modelos para estudo da coevolução dos dois sistemas fisicamente conectados. A interação da galáxia e do AGN pode ser facilmente estudada modelando a cinemática do gás (em todas as formas) nas regiões nucleares e circumnucleares da galáxia hospedeira.

    Nesta tese efetuamos um estudo sobre a presença de assinaturas não lineares (multifractal) em curvas de luz de diferentes classes de AGNs, sua correlação com diferentes parâmetros observacionais, tentando entender, em particular, se a multifractalidade é um comportamento intrínseco de AGNs e pode ser afetada por variações extrínsecas (por exemplo, lentes gravitacional ). Além disso, também é efetuada uma análise da cinemática do gás molecular CNO nas regiões nuclear e circumnuclear de três regiões próximas a galáxias do tipo Seyfert, NGC 4968, NGC 4845 e MCG-06-30-15, usando a linha de emissão de CO (2-1) como base.

    Como resultados principais, mostramos que os AGNs são sistemas fortemente não lineares e intermitentes, onde o grau de não linearidade não muda com o redshift cosmológico. Mostramos também que comportamento não linear dos AGNs é afetado por variações extrínsecas, como por exemplo por lentes gravitacionais, e que o grau de não linearidade é inversamente correlacionado com o comprimento de onda analisado. Também, não encontramos nenhuma correlação significativa entre o grau de não linearidade e parâmetros de AGN, como massa do buraco negro, tamanho da região de linha larga (BLR) e luminosidade do contínuo. No entanto, uma correlação importante é observada entre o grau de não linearidade e a razão de Eddington.


  • Mostrar Abstract
  • Active galactic nuclei (AGNs), a compact regions that consist of a super-massive
    black hole surrounded by an accretion disk in the center of massive galaxies, have
    long been known in their unique observational properties. Strong variability has
    been identified as one of those properties that can be used to probe the interior of
    the system. Also, most astrophysical objects, like AGNs, are possibly associated
    with continuous nonlinear stochastic systems due to their complexity in nature. It
    has been indicated that quasars, a sub-class of AGN, are among complex systems
    that have nonlinear time series characterized by fractal behavior and also by sudden
    bursts of very large amplitude, implying that the dynamical evolution of quasars
    is nonlinear (i.e., described by nonlinear stochastic differential equations). Addi-
    tionally, there is a suggestion that extragalactic radio sources are intermittent on
    timescales of ∼ 10 4 - 10 5 yr. Despite the complex nature of AGNs, astronomers
    have been trying to investigate the variability properties of AGNs using linear tech-
    niques, such as structure function, periodogram, Fourier analysis, etc. However,
    most valuable information in a complex system signal is contained by its irregu-
    lar structures and transient phenomena called singularities. Thus, particularly in
    physics, it is important to analyze irregular structures in a signal to deduce proper-
    ties about the underlying physical phenomena. Moreover, among other evidences,
    the recently discovered tight correlation between super-massive black hole mass and
    the host galaxy bulge properties revealed the fact that AGNs are not isolated objects
    -they interact and co-evolve with their host galaxies. The interaction mechanisms
    are thought to be through AGN feedback and feeding, and have been known to af-
    fect both the observational properties of AGNs, and the properties and kinematics
    of the gas in the surrounding environment, thereby regulating AGN- host galaxy
    co-evolution. Thus, understanding the types of variabilities along with their driv-
    ing physical mechanisms and the physics behind the AGN-host galaxy interaction
    mechanisms(AGNfeedbackandfeeding)providesapotentiallysignificantinforma-
    tion to constrain the nature of AGNs and get a full picture to construct a universal
    model to study the co-evolution of the two physically connected systems. The AGN-
    host galaxy interaction can easily be studied by modelling the kinematics of gas (in
    all form) in the nuclear/circumnuclear regions of the host galaxy.
    In this thesis I studied the nonlinear (multifractal) signature printed in the long-
    term light curves of different classes of AGNs and its correlation with different AGN
    and other observational parameters, and whether multifractality is an intrinsic be-
    haviour of AGNs and it can be affected by extrinsic variations (e.g., gravitational
    lensing). I applied the one-dimensional multifractal detrended moving average and
    the wavelet transform modulus maxima approachs to characterize the nonlinearity
    presented in the light curves. In addition, I also present the analysis of the kinemat-
    ics of CO molecular gas in the nuclear and circumnuclear regions of three nearby
    Seyfert galaxies, NGC 4968, NGC 4845, and MCG-06-30-15, by using their bright
    CO(2-1) emission line as a tracer. I used two different softwares, the 3D-Based Anal-
    ysis of Rotating Object via Line Observations (3 D BAROLO) and DiskFit, to model
    the kinematics of cold CO molecular gas in these three galaxies.
    I found that AGNs are strongly nonlinear and intermitent systems, and nonlinearity
    is an intrinsic behaviour of AGNs (i.e., the degree of nonlinearity does not change
    with cosmological redshift), indicating that AGNs are really complex systems, and
    the information contained in their light curves cannot be fully captured by linear
    analysis techniques. The nonlinear behaviour of AGNs is found to be affected by
    extrinsic variation (gravitational lensing). Moreover, the degree of nonlinearity is
    found to be inversly correlated with wavelength, the shorter the wavelength the
    vii
    stronger the nonlinearity, and strongly correlated with fractaional variability ampli-
    tude. I did not find any significant correlation between the degree of nonlinearity
    and AGN parameters such as black hole mass, the size of the Broad-Line Region
    (BLR), and continuum luminostiy. However, an important correlation is observed
    between the degree of nonlinearity and the Eddington ratio. I also found that re-
    processing in the BLR introduces additional nonlinearity, i.e., the reprocessing in the
    BLR increases the nonlinearity of the ionizing continuum.
    Circular motion is found to be the dominant kinematics of the CO molecular gas
    in the inner molecular disk of the three nearby Seyfert galaxies, NGC 4968, NGC
    4845 and MCG-06-30-15, mainly in NGC 4845 and MCG-06-30-15. However, there
    is a clear evidence for the presence of non-circular motions in the central regions of
    NGC 4968 and NGC 4845. The strongest non-circular motion is detected in the nu-
    clear region of NGC 4968, mainly in the minor kinematic axis, with velocity ∼ 115
    km s
    − 1 . For NGC 4968, the Ω b
    pattern speed for the bar put corotation at 3.5 kpc
    and inner Lindblad resonance (ILR) ring at R = 300pc, which corresponds to the CO
    ring. Moreover, of all DiskFit models, bisymmetric model is found to be the best-
    fit model, indicating that the observed non-circular motions, mainly in NGC 4968,
    could be due the molecular gas in the disk of the galaxy being perturbed by the nu-
    clear barred structure. Considering the CO-to-H 2 conversion factor α in the interval
    [0.8, 3.2], the molecular mass in the molecular disk of each galaxy is estimated to be
    ∼ 2.8 × 10 9 (α= 0.8) and ∼ 11 × 10 9 (α=3.2) for NGC 4968, ∼ 4 × 10 9 (α= 0.8) and ∼ 16
    × 10 9 (α= 3.2) for NGC 4845, and ∼ 0.3 × 10 9 (α= 0.8) and ∼ 1.2 × 10 9 (α= 3.2) for
    MCG-06-30-15. For the galaxy NGC 4968, the computation of the torques exerted by
    the stellar bar on the gas are positive inside the molecular ring, and negative inside,
    revealing that the gas is accumulating in the inner Lindblad resonance.

3
  • LESSANDRO JORGE DE LIMA
  • Modelos Computacionais para Estudos de Efeitos Termoelétricos em Filmes Finos e o Modelo de Potts de Médio Alcance (q=3)

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • LÚCIO STRAZZABOSCO DORNELES
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • Data: 25/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • Nesta tese apresentamos os resultados de dois trabalhos em física computacional sobre os efeitos termoelétricos em filmes finos e o modelo de Potts de médio alcance (q = 3). No primeiro, buscamos obter o comportamento magnético e a resposta termoelétrica dos filmes Co2FeAl/W a partir de cálculos numéricos, comparamos experimento e teoria, exploramos a possibilidade de obter evolução da resposta magnética e da tensão termoelétrica com a magnitude e a direção do campo magnético. Mostramos que as curvas de tensão termoelétrica podem ser obtidas  a partir de uma de uma alteração no modelo de Stoner-Wohlfarth pela associação e parâmetros experimentais empregados no experimento efeito Seebeck de spin longitudinal. No segundo, buscamos encontrar os chamados expoentes X e Y , para o modelo de Potts de médio alcance, que descreve a passagem de uma classe de universalidade para outra a medida que o alcance das interações aumenta. Tal efeito é chamado de fenômeno de crossover. Apresentamos os resultados obtidos até o momento para o modelo de Potts de médio alcance. Usamos o algoritmo de Metropolis para realizar simulações numéricas de Monte Carlo do modelo de Potts do estado q = 3. Com esse algoritmo simulamos sistemas com tamanhos de redes, L, iguais a 32, 46, 64, 92, 128, 182 e 256. Verificamos que a medida em que o alcance das interação, Rm aumenta, os expoentes críticos α/ν, β/ν e γ/ν variam. Portanto, neste trabalho procurar-se usar dois algoritmos em duas aplicações envolvendo filmes finos e modelo de Potts (q = 3).


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis we present the results of two works in computational physics on the thermoelectric effects in thin films and the medium-range Potts model (q = 3). In the first, we seek to obtain the magnetic behavior and thermoelectric response of Co2FeAl/W films from numerical calculations, we compare experiment and theory, we explore the possibility of obtaining evolution of the magnetic response and the thermoelectric voltage with the magnitude and direction of the magnetic field. We show that the thermoelectric voltage curves can be obtained from a change in the Stoner-Wohlfarth model by the association and experimental parameters used in the longitudinal spin Seebeck effect experiment. In the second, we seek to find the so-called X and Y exponents, for the medium-range Potts model, which describes the transition from one universality class to another as the range of interactions increases. Such an effect is called a crossover phenomenon. We present the results obtained so far for the medium-range Potts model. We use the Metropolis algorithm to perform numerical Monte Carlo simulations of the Potts model of the state q = 3. With this algorithm we simulate systems with network sizes, L, equal to 32, 46, 64, 92, 128, 182 and 256. We found that as the range of interactions, Rm increases, the critical exponents α/ν, β/ν and γ/ν vary. Therefore, in this work we try to use two algorithms in two applications involving thin films and the Potts model (q = 3).

4
  • LEANDRO DE ALMEIDA
  • Aplicação de Microlentes Gravitacionais na Busca de Exoplanetas de Baixa Massa

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDER MARTIOLI
  • FRANCISCO JOSÉ JABLONSKI
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • JOAO RODRIGO SOUZA LEAO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • Data: 18/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • As lentes gravitacionais foram propostas por Albert Einstein no percurso da elaboração da teoria da relatividade
    geral. Einstein observou que os objetos massivos curvam o espaço-tempo e desta forma o caminho da luz que passa próximo desses objetos sofre efeitos de deflexão e a luz é desviada nestas proximidades. O regime das lentes gravitacionais pode ser dividido em três regimes básicos: lentes fortes, lentes fracas e microlentes. Esta tese é focada nesta última, as microlentes gravitacionais. Estes eventos de Microlentes Gravitacionais (MG) acontecem quando, a partir da perspectiva do observador, há um alinhamento entre duas estrelas, uma mais ao fundo (fonte) e outra no meio do caminho (lente). Esse alinhamento faz com que a luz da fonte sofra um desvio do seu caminho original. Este desvio da luz gera uma magnificação do brilho da estrela do fundo e se as duas estrelas possuem movimentos relativos, uma curva de luz característica é produzida. Se a estrela lente
    possui um planeta, podemos inferir a sua presença através da análise cuidadosa dessa curva de luz e determinar as frações de massa do sistema e também o semi-eixo maior aparente. Esta técnica se diferencia das outras pois, é a única que consegue detectar planetas pequenos além da linha do gelo de suas estrelas. Esses planetas são essenciais para o preenchimento do censo de exoplanetas que temos em nossa galáxia. Neste trabalho nos focamos em buscar planetas de baixa massa em estrelas do tipo solar. Para isso, utilizamos o método semi-analítico de resolução da equação da lente e propomos a parametrização da menor distância entre o trajeto da estrela fonte e a lente principal (parâmetro de impacto $\mu_0$) e o ângulo que o caminho da fonte
    faz com o eixo relativo do sistema (ângulo de impacto $\alpha$). Esta parametrização força o caminho da fonte a passar pela região de interesse do evento em que seria possível a detecção de planetas de baixa massa, aumentando a probabilidade de detecção de planetas com a massa da Terra. Aplicamos nossa parametrização em eventos de MG disponíveis na literatura e também em curvas de luz de eventos observados no Observatório Pico dos Dias (OPD) nas campanhas observacionais de 2018, 2019 e 2020, que fizeram parte deste doutorado em conjunto da colaboração MicroFun da "Ohio State University". Nesta tese, apresentamos uma discussão detalhada sobre as curvas de cáusticas planetárias em eventos de MG e os efeitos na formação das curvas de luz de um evento envolvendo um planeta com a massa similar à da Terra. Apresentamos também
    detalhadamente a metodologia de observação fotométrica de eventos de microlentes gravitacionais acompanhados no OPD. Apresentamos ainda uma possível detecção de 3 candidatos à exoplanetas, um deles utilizando dados observados no OPD durante o doutorado. Neste trabalho analisamos a topologia de eventos de MG que produzem curvas de luz em que a detecção de planetas com a massa similar à da Terra é possível.


  • Mostrar Abstract
  • Gravitational lenses were proposed by Albert Einstein in the course of developing the theory of general relativity.
    Einstein observed that massive objects curve space-time and thus the path of light that passes close to these objects undergo deflection effects and the light is then deflected in these vicinities. The gravitational lens regime can be divided into three categories: strong lenses, weak lenses, and microlensing. This thesis is focused on the latter, the gravitational microlensing.
    Gravitational Microlensing (GM) events happen when, from the observer's perspective, there is an alignment between two stars, one in the background (source) and another in the foreground (lens). This alignment causes the light from the source to deviate from its original path. This deviation of light generates a magnification of the brightness of the background star and if the two stars have relative movements, a characteristic light curve is then produced. If the lens star has a planet, we can infer its presence by carefully analyzing this light curve and determining the mass fractions of the system and also the apparent major semi-axis. This technique differs from the others because it is the only one that can detect small planets beyond the snow line of its stars. These planets are essential for filling the census of exoplanets that we have in our galaxy. In this work, we focus on
    finding low-mass planets in solar-type stars. For this, we use the semi-analytical method of solving the lens equation and we propose the parameterization of the shortest distance between the path of the source star and the main lens (impact parameter $\mu_0 $) and the angle that the source path makes with the relative axis of the system (angle of impact $\alpha$). This parameterization forces the source path to pass through the region of interest of the event in which it would be possible to detect low mass planets, increasing the probability of detecting planets with the mass of the Earth. We applied our parameterization in GM events available in the literature and also in light curves of events observed at the Pico dos Dias Observatory (OPD) in the observational campaigns of 2018, 2019, and 2020, which were part of this doctorate together with
    the MicroFun collaboration from "Ohio State University ". In this thesis, we present a detailed discussion of planetary caustic in GM events and the effects on the formation of light curves in an event involving a planet with a mass similar to that of Earth. We present in detail the methodology for photometric observation of GM events monitored at the OPD. We also present a possible detection of 3 candidates for exoplanets, one of them using data observed in the OPD during this doctorate. In this work, we analyze the topology of GM events that produce light curves in which the detection of planets with a mass similar to that of Earth is possible.

5
  • GABRIEL CAMPELO DE MELO FERRAZ
  • Construção de Líquidos de Spin Quirais por Junções de Cadeias de Spin

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMIR ORDACGI CALDEIRA
  • MARIANA MALARD SALES
  • RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • TOMMASO MACRI
  • Data: 26/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • Nesse trabalho de tese, buscou-se apresentar um novo método de construção de um líquido quântico de spin quiral (CSL) formado a partir de cadeias de spin de Heisenberg. As cadeias de spin, reunidas inicialmente em trios, eram acopladas na forma de junções Y. Em cada junção Y foi adicionada uma interação quiral entre os três spins das bordas de cada cadeia, além da interação de troca entre os spins vizinhos no bulk das cadeias. Através do estudo anterior de uma junção Y isolada investigou-se aqui sua extensão, estabelecendo o conjunto dessas junções na forma de uma rede hexagonal de cadeias de spin. A análise teórica foi baseada em baixas energias, através da técnica de bosonização e aplicando-se condições de contorno conforme invariantes aos modos bosônicos ou correntes de spin das cadeias. Concluiu-se que o CSL é do tipo de Kalmeyer-Laughlin, com suas excitações elementares correspondendo a spinons, excitações magnéticas fracionárias de estatística semiônica. O líquido de spin quiral encontrado também é acompanhado de uma condutância de spin de Hall quantizada e modos de borda nas fronteiras da rede. Estudou-se o espectro (com gap ) dos spinons e a estabilidade do líquido quiral através da perturbação de backscattering entre os campos bosônicos quirais de hexágonos vizinhos, e de um modelo de tight-binding efetivo para spinons. A teoria foi capaz de prever uma transição de fase quando o gap de spinons se fecha, resultando na condensação dos spinons ou formação de um CSL estável. Como perspectiva, o método desenvolvido neste trabalho pode ser estendido para outras fases topológicas da matéria e eventualmente ser útil na aplicação de computação quântica topológica.


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis work, it was sought to present a new construction method of a chiral spin quantum liquid formed from Heisenberg spin chains. The spin chains, initially assembled in trios, were coupled in the form of Y junctions. In each Y junction, a chiral interaction was added between the three spins at the edges of each chain, in addition to the exchange interaction between neighbouring spins in the bulk of the chains. Through the previous study of an isolated Y junction its extension was investigated here by establishing the set of these junctions in the form of a hexagonal network of spin chains. The theoretical analysis was based on low energies using the bosonization technique and applying invariant boundary conditions to the bosonic modes or the chains' spin currents. It was concluded, with the established chiral spin liquid, that the CSL is of the Kalmeyer-Laughlin type, which its elementary excitations correspond to spinons, fractional magnetic excitations of semonic statistics. The chiral spin liquid found is also accompanied by a quantized spin Hall conductance and edge modes at the network boundaries. The (gapped)spectrum of the spinons and the stability of the chiral liquid were studied through the backscattering perturbation between the chiral bosonic fields of neighboring hexagons and an effective tight-binding model for spinons. The theory was able to predict a phase transition when the spinon gap closes, resulting in the condensation of the spinons or the formation of a stable CSL. As a perspective, the method developed in this work can be extended to other topological phases of matter and eventually be useful in the application of topological quantum computing.

6
  • MÁRCIO ASSUNÇÃO TEIXEIRA
  • SIMUTOOLS: Uma ferramenta para simulação de espectros do NIRPS

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • HELOISA MARIA BOECHAT-ROBERTY
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 07/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • Com a possibilidade da utilização da variação da velocidade radial para encontrar exoplanetas, iniciado com a
    descoberta do 51 Pegasi b, o cenário da exoplanetologia é alvo de grande interesse. Dessa descoberta pionera até os dias atuais, vários espectrômetros foram e têm sido construídos com o intuito específico de buscar por exoplanetas. Nesse contexto, insere-se o NIRPS (Near Infra-Red Planet Searcher), um espectrômetro que será montado juntamente ao HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), no Chile, e irá operar na faixa do infravermelho próximo, com o intuito de buscar exoplanetas orbitando estrelas de baixa massa. Nesse trabalho, apresentamos um programa desenvolvido para o NIRPS, o SIMUTOOLS, que simula o espectro que chega no detector (H4RG). Essas simulações tem como objetivos: antecipar qualquer particularidade que possa haver no instrumento, ou no detector, de modo que possa ser corrigido de antemão, antes do funcionamento do NIRPS; como também no teste e calibração do programa de redução de dados (DRS). O programa foi bem sucedido nas simulações, mostrando as particularidades de cada tipo de observação, apresentando efeitos intrínsecos ao instrumento, a diferença no modo de observação de alta precisão e de alta eficiência, e, por último, a simulação de espectros de diferentes estrelas tipo M, onde podemos também observar como a absorção atmosférica influencia na observação.


  • Mostrar Abstract
  • With the possibility of using the variation in radial velocity to find exoplanets, that has begun with the discovery of 51 Pegasi b, the exoplanet scene has been a target of great interest. From this pioneer discovery up to now, various spectrometers were and have been built with the purpose of searching for exoplanets. In this context, NIRPS (Near Infra-Red Planet Searcher) is included, a spectrometer which will be mounted jointly to HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), in Chile, and will operate in the near infrared range, with the goal of searching for explanets orbiting low mass stars. In this work, we present a program developed for NIRPS, SIMUTOOLS, which will simulate the specter that reachs the detector (H4RG). These simulations expect to: anticipate any particularity that may happen to the instrument, or the detector, so that it may be corrected beforehand, prior to NIRPS’ functioning; and also test and calibrate the data reduction software (DRS). This code was successful in its simulations, presenting the particularities of each type of observation, showing intrinsic
    effects due to the instrument, the difference between high accuracy and high efficiency modes and, lastly, the simulation of specters from different M stars, in which we may also realize the influence from atmospheric absorption in the observation.

7
  • DESIANE MAIARA GOMES DOS SANTOS
  • Comportamento livre de escala nas sequências de hailstone usando o mapa de Collatz

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • RICARDO VIANA
  • Data: 23/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • A conjectura de Collatz, possivelmente o problema mais elementar na matemática ainda não resolvido, afirma
    que para todos os inteiros positivos $n$, o mapa $n\mapsto n/2$ ($n$ par) e $n \mapsto 3n+1$ ($n$ ímpar) atinge 1 após um número finito de iterações. As órbitas do mapa de Collatz que aqui consideramos, também conhecidas como sequências de granizo, foram observadas do ponto de vista se apresentam comportamento invariante de escala, em analogia com certos processos observados em sistemas físicos reais. Desenvolvemos uma maneira eficiente de gerar órbitas para $n$'s extremamente grandes (por exemplo, maior do que $n \approx 10^{3,000}$), permitindo analisar estatisticamente sequências muito longas. Com essa maneira eficiente, encontramos evidência muito forte de uma lei de potência sem escala para o mapa de Collatz. Derivamos analiticamente os expoentes de escala, apresentando excelente concordância com as estimativas numéricas. As sequências sem escala vistas na dinâmica de Collatz são consistentes com o Movimento Browniano Geométrico com \textit{Drift}, que é compatível com a validade da conjectura de Collatz. Nossos resultados levam a outra conjectura (concebivelmente testável por meio de simulações numéricas diretas, embora demoradas): dado uma inicial $n$, o número médio de iterações necessárias para chegar a $1$ é proporcional, para a ordem mais baixa, a $log[n]$.


  • Mostrar Abstract
  • The Collatz conjecture, perhaps the most elementary unsolved problem in mathematics, claims that for all positive integers $n$, the map $n\mapsto n/2$ for even $n$ and $n \mapsto 3n+1$ for odd $n$ reaches 1 after a finite number of iterations. We examine the Collatz map's orbits, known as hailstone sequences, and ask whether or not they exhibit scale-invariant behavior, in analogy with certain processes observed in real physical systems. We develop an efficient way to generate orbits for extremely large $n$'s (e.g., higher than $n \approx 10^{3,000}$), allowing to statistically analyze very long sequences. We find strong evidence of a scale-free power law for the Collatz map. We analytically derive the scaling exponents, displaying excellent agreement with the numerical estimations. The scale-free sequences seen in the Collatz dynamics are consistent with geometric Brownian motion with drift, which is compatible with the validity of the Collatz conjecture. Our results lead to another conjecture (conceivably testable through direct, nonetheless very time consuming, numerical simulations): given an initial $n$, the average number of iterations needed to reach $1$ is proportional, to lowest order, to $log[n]$.

8
  • MARCUS VINÍCIUS PINHEIRO LOPES
  • Efeitos termoelétricos em bicamadas de Co2FeAl/W com anisotropias uniaxial e cúbica

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • THIAGO JOSÉ DE ALMEIDA MORI
  • FELIPE BOHN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MAURICIO ROBERTO BOMIO DELMONTE
  • MÁRCIO MEDEIROS SOARES
  • Data: 26/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • A conversão de gradientes de temperatura aplicados em materiais magnéticos vem sendo tema de estudo pela sua importância na possibilidade de construção de dispositivos que se aproveitem da mesma. A aplicação dessas variações de temperatura geram respostas elétricas devido à produção de correntes de spin e de carga que deram origem a uma área da spintrônica, a caloritrônica de spin. A partir dessas correntes é possível medir a tensão termoelétrica em materiais magnéticos, produzida pela conversão direta do gradiente de temperatura em tensão elétrica. Neste trabalho, essa termovoltagem está associada principalmente a dois fenômenos, os efeitos Seebeck de spin (SSE) e anômalo Nernst (ANE). Ambos são investigados em amostras de Co2FeAl/W (CFA/W) crescidas sobre substratos de silício (Si) e arseneto de gálio (GaAs). As amostras foram preparadas via técnica de magnetron sputtering com o substrato sob condições distintas de temperatura durante a deposição, de 300 K até 773 K. Aqui, as bicamadas foram depositadas em substratos orientados com o intuito de induzir anisotropia magnetocristalina, permitindo assim a obtenção de sistemas com uma sobreposição de anisotropias tais como uniaxial e cúbica. As amostras foram caracterizadas do ponto de vista estrutural e magnético. Especificamente, a caracterização estrutural foi realizada por difratometria de Raios-X (XRD), enquanto o comportamento magnético quase-estático foi estudado através de curvas de magnetização medidas por um Magnetômetro de Amostra Vibrante (VSM). A resposta termoelétrica foi explorada através do efeito longitudinal Seebeck de spin (LSSE) juntamente com o ANE. Nesta configuração, o gradiente de temperatura é normal ao plano do filme, e o campo magnético externo é aplicado paralelamente ao plano. Então, a tensão termoelétrica é medida com contatos elétricos fixados no plano do filme. Foram realizadas também simulações computacionais utilizando o modelo de Stoner-Wohlfarth adaptado que juntamente com os dados experimentais mostram que a resposta termoelétrica das amostras é resultado da interação entre as contribuições uniaxial e cúbica da anisotropia magnetocristalina. Os resultados colocam a bicamada de CFA/W crescida no substrato de GaAs como um candidato promissor para elementos ativos em dispositivos spintrônicos.


  • Mostrar Abstract
  • The conversion of temperature gradients applied to magnetic materials has been the subject of study for its importance in the possibility of building devices that take advantage of it. The application of these temperature variations generate electrical responses due to the production of spin and charge currents that gave rise to an area of spintronics, the spin caloritronics. From these currents it is possible to measure the thermoelectric voltage in magnetic materials, produced by the direct conversion of the temperature gradient into electrical voltage. In this work, this thermovoltage is mainly associated with two phenomena, the Seebeck spin (SSE) and anomalous Nernst (ANE) effects. Both are investigated in samples of Co2FeAl/W (CFA/W) grown on silicon (Si) and gallium arsenide (GaAs) substrates. The samples were prepared by magnetron sputtering with the substrate under to distinct temperature conditions during deposition, from 300 K up to 773 K. Here, the bilayers were deposited onto oriented substrates in order to induce magnetocrystalline anisotropy, thus allowing the obtainment of systems with an overlap of anisotropies such as uniaxial and cubic. The samples were characterized from the structural and magnetic point of views. Specifically, the structural characterization was performed by X-ray diffractometry (XRD), while the quasi-static magnetic behavior was obtained through magnetization curves measured using a Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Thermoelectric response was explored via longitudinal Spin Seebeck effect (LSSE). In this configuration, the temperature gradient is normal to the plane of the film, and the external magnetic field lies in the plane. Then, the thermoelectric voltage is measured with electrical contacts fixed in the film plane. Computer simulations were also carried out using the adapted Stoner-Wohlfarth model, which together with the experimental data show that the thermoelectric response of the samples is the result of the interaction between the uniaxial and cubic contributions of magnetocrystalline anisotropy. The results place CFA grown onto GaAs substrate as a promising candidate for active elements in spintronic devices.

9
  • REBECCA DE MOURA BRAZ DINIZ
  • TRANSIÇÃO DE FASE NO MODELO DO GRUPO VOTANTE DILUÍDO COM APLICAÇÕES SOCIOFÍSICAS E BIOFÍSICAS

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE DA SILVA ROSAS
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • Data: 26/05/2021

  • Mostrar Resumo
  • Propomos o Modelo do Grupo Votante Diluído e sugerimos uma interpretação biofísica de uma transição de fase contínua em um sistema de rede magnética, também sugerimos alguns insights sobre o contexto socio físico das eleições. No Modelo do Grupo Votante Diluído, simulamos uma rede regular quadrada de N spins variáveis com dois estados σi = ±1 e rede de lado L =  . O estado de cada sítio pode ser modificado devido a influência vizinha do persuasive cluster spins NPCS, um bloco quadrado escolhido aleatoriamente. Esse spin, adjacente ao PCS, possui resistência q a aceitar esse fluxo de influência externa, logo, ele rejeita a influência dos PCS com probabilidade q e concorda com a maioria dos PCS com probabilidade (1-q). A diluição do sistema se dá pela fração f de sítios que não possuem resistência alguma (q = 0). Complementariamente, 1-f possuem efetivamente a resistência q, sendo qc seu valor crítico onde ocorre transição de fase. Nossos parâmetros de interesse são qc, f e NPCS. Calculamos a magnetização, susceptibilidade e o cumulante de Binder do sistema para mapear a transição de fase mostrando que determinada configuração dos parâmetros leva a uma região de magnetização nula. Comparamos os resultados de grandes grupos de influência com a teoria de campo médio e utilizamos teoria de escala de tamanho finito. Em termos biofísicos, em algumas configurações de eficiência da vacina q, grupo de contágio NPCS e ausências de campanha f, temos uma fase ordenada (magnetização > 0) onde há uma propagação epidêmica. Em termos sociais, para determinadas configurações de q(temperatura social), NPCS (pressão social) e f (descaso social), temos a fase desordenada(Magnetização nula) onde não ocorre consenso.


  • Mostrar Abstract
  • The Diluted Block Voter Model gives a biophysical interpretation of a continuous phase transition in a magnetic network system, we also give some insights into the sociophysical context of elections. We simulated a regular square lattice of N spins variable with two states σi = ±1, and edge L = √N . Each spin can receive the outflow influence of the persuasive cluster spins (NPCS), a randomly chosen square block. This chosen adjacente spin have q resistance to accept the outflow influence. So, it rejects the PCS influence with probability q and agrees with the majority of PCS with probability (1 - q). The dilution is due to the fraction f of sites with no resistance q = 0 while the complementary 1 - f sites effective have q resistance, named qc its critical value when phase transition occurs. Our parameters of interests are qc, f and NPCS. We calculate the magnetization, susceptibility and Binder’s cumulant of the system to map the phase transition showing that some configuration of parameters lead us to a null magnetization region. We compare the results of large groups of influence with the mean-field theory and we use the finite scale size theory. In biophysical terms, in some configurations of vaccine efficiency q, contagion group NPCS, and campaign absences f, we have an ordered phase (magnetization > 0) Where there is an epidemic propagation. In social terms, for some configuration of social temperature q, Social pressure NPCS and social neglect f, we have a disordered phase (null magnetization)where there is no consensus.

10
  • ACÁCIO SILVEIRA DE MELO
  • Efeito Nernst Anômalo em Fílmes magnetostrictivos sobre substratos Flexíveis

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • FELIPE BOHN
  • JOAO PAULO SINNECKER
  • JULIAN PENKOV GESHEV
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MATHEUS GAMINO GOMES
  • Data: 04/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • O efeito Nersnt anômalo (ANE) em materiais magnéticos nanoestruturados é um fenômeno chave para otimizar o controle e empregar a energia interna em dispositivos eletrônicos. Neste trabalho, vamos explorar as propriedades magnéticas e o ANE em filmes magnetostrictivos flexíveis com anisotropia uniaxial induzida e submetidos a um estresse mecânico. Além disso, vamos promover uma integração entre o ANE e os fenômenos magnetostrictivos, que por sua vez, influenciam na anisotropia magnética efetiva dos filmes. Sendo assim, será apresentado um estudo teórico do comportamento da magnetização nesse sistema, de modo que possamos entender como esta influenciará na resposta da tensão termoelétrica. Ao mesmo tempo, vamos integrar esse estudo aos dados experimentais obtidos, desse modo podemos manipular o ANE através do campo magnético e do estresse mecânico aplicado. Teoricamente, calculamos o comportamento da magnetização e a resposta da tensão termoelétrica para uma geometria planar, com densidade de energia livre magnética, que leva em consideração as contribuições induzidas de anisotropia uniaxial e magnetoelástica. Experimentalmente, verificamos modificações na anisotropia magnética efetiva, alterando o estresse aplicado, e exploramos a resposta do efeito Nernst anômalo como uma ferramenta poderosa para investigar as propriedades magnéticas de materiais magnetostrictivos. Encontramos concordância entre o experimento e os cálculos numéricos, elucidando assim o comportamento magnético e a resposta da tensão termoelétrica. Por fim, foram fornecidas evidências que confirmam a validade da abordagem teórica para descrever as propriedades magnéticas e o efeito Nernst anômalo em filmes magnetostritivos ferromagnéticos com anisotropia magnética uniaxial e submetidos a estresse mecânico.


  • Mostrar Abstract
  • The anomalous Nersnt effect (ANE) in nanostructured magnetic materials is a key phenomenon for optimizing control and using internal energy in electronic devices. In this work, we will explore the magnetic properties and ANE in a flexible magnetostrictive film with uniaxial anisotropy induced and subjected to mechanical stress, in addition, we will promote an integration between the ANE effect and the magnetostrictive phenomena, which in turn, in_uences the effective anisotropy of Films. Therefore, a theoretical study of the behavior of magnetization in this system will be presented, so that we can understand how it will influence the thermoelectric voltage response. At the same time, we will integrate this study with the experimental data obtained, in this way we can manipulate the ANE through the magnetic field and the applied mechanical stress. Theoretically, we calculate the magnetization behavior and the thermoelectric voltage response from the theoretical approach to planar geometry, with magnetic free energy density that takes into account the induced contributions of uniaxial and magnetoelastic anisotropy. Experimentally, we verified changes in the effective magnetic anisotropy, changing the applied stress, and explored the anomalous Nernst effect, as a powerful tool to investigate the magnetic properties of magnetostrictive materials. We found agreement between the experiment and the numerical calculations, thus elucidating the magnetic behavior and the thermoelectric voltage response. Finally, evidence was provided to confirm the validity of the theoretical approach to describe the magnetic properties and the anomalous Nernst effect in ferromagnetic magnetostrictive films with uniaxial magnetic anisotropy and subjected to external stresses.
11
  • ANA CAROLINA MATTIUCI FIGUEIREDO
  • Um estudo da rotação de sistemas binários e sua relação com os parâmetros estelares e orbitais

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GABRIEL ARMANDO PELLEGATTI FRANCO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MARCELO EMÍLIO
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • SILVIA HELENA PAIXAO ALENCAR
  • Data: 10/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • A rotação estelar é um parâmetro importante a ser considerado no estudo de evolução e estrutura estelar, uma vez que ela se relaciona com diversos parâmetros igualmente relevantes como massa e temperatura e influencia na composição química da estrela. Em sistemas binários o estudo da rotação nos permite compreender os efeitos de maré que um sistema pode sofrer e o processo que faz com que o sistema alcance a sincronização e a circularização. Para entender como a rotação se comporta e se relaciona com outros parâmetros estelares em sistemas binários, utilizamos um método de análise de curvas de luz e medição do período de rotação. Aplicamos esse método em curvas de luz das missões espaciais CoRoT e TESS em estrelas pertencentes a sistemas binários eclipsantes e espectroscópicos. Além disso, analisamos as relações entre outros parâmetros como, período orbital e excentricidade, velocidade rotacional projetada e temperatura efetiva, entre outros. Fizemos medidas espectroscópicas para três sistemas binários eclipsantes no intuito de obter a quantidade de lítio e reconfirmar parâmetros como temperatura efetiva e gravidade superficial. Finalizamos este estudo com diagramas de correlação para ter uma visão geral entre os diferentes grupos de binárias . Obtivemos ótimos resultados na determinação do período de rotação para 70 sistemas binários eclipsantes, 26 sistemas binários espectroscópicos e 15 sistemas pertencentes à região de Taurus-Auriga. Reafirmamosos valores das excentricidades para 18 sistemas binários eclipsantes e encontramos 38 sistemas sincronizados dos quais 12 se encontram sincronizados e circularizados. Já para os sistemas espectroscópicos, constatamos que para as estrelas da sequênciaprincipal, quanto menor o período orbital maior a probabilidade do sistema estar sincronizado, no entanto, é possível encontrar gigantes vermelhas de longo período sincronizadas. Os espectros dos três sistemas binários eclipsantes mostraram divergências nos valores de temperatura efetiva encontrados na literatura, além disso, conseguimos fornecer os valores da metalicidade e da abundância superficial de lítio para as componentes primárias destes sistemas. Verificamos ainda que as correlações entre rotação, parâmetros orbitais, massa e temperatura mudam de acordo com os diferentes tipos de sistemas binários.


  • Mostrar Abstract
  • Stellar rotation is an important parameter to be considered in the study of stellar evolution and structure, as
    it relates to several equally relevant parameters such as mass and temperature and influences the chemical composition of the
    star. In binary systems the study of rotation allows us to understand the tidal effects that a system can suffer and the process
    that makes the system achieve synchronization and circularization. To understand how rotation behaves and relates to other
    stellar parameters in binary systems, we use a method of analyzing light curves and measuring the rotation period. We apply
    this method to light curves of the CoRoT and TESS space missions in stars belonging to eclipsing and spectroscopic binary
    systems. In addition, we analyzed the relationships between other parameters such as orbital period and eccentricity, projected
    rotational velocity and effective temperature, among others. We finished this study with correlation diagrams to have an
    overview between the different groups of binaries. We obtained excellent results in determining the rotation period for 70
    eclipsing binary systems, 26 spectroscopic binary systems and 15 systems belonging to the Taurus-Auriga region. We reaffirm
    the values of the eccentricities for 18 eclipsing binary systems and found 38 synchronized systems of which 12 are
    synchronized and circularized. For the spectroscopic systems, we found that for the stars of the main sequence, the shorter the
    orbital period, the greater the probability of the system being synchronized, however, it is possible to find red giants of long
    period synchronized. We also found that the correlations between rotation, orbital parameters, mass and temperature change
    according to the different types of binary systems.

12
  • RAFAEL RAMON FERREIRA
  • ESTUDO ESPECTROSCÓPICO DA ATIVIDADE CROMOSFÉRICA EM ESTRELAS DO TIPO SOLAR: A busca por caracterizar estrelas análogas em mínimo de Maunder

  • Orientador : MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANA BENETTI MARQUES VALIO
  • GUSTAVO FREDERICO PORTO DE MELLO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • SILVIA HELENA PAIXAO ALENCAR
  • Data: 11/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • Desde as primeiras observações das manchas solares realizadas por Thomas Harriot e subsequentemente por Galileu e diversos outros cientistas, os astrônomos buscam métodos para se compreender melhor os fenômenos magnéticos no Sol e em estrelas do tipo solar. Os primeiros indicadores usados para caracterizar a atividade foram as manchas solares. Também vale a pena destacar um dos mais intrigantes fenômenos da evolução do magnetismo solar conhecido como mínimo de Maunder, que ocorreu especificamente entre 1645 e 1715. O que faz este mínimo de atividade ser enigmático é o registro de pouquíssimas manchas solares e praticamente nenhuma variabilidade ao longo de 70 anos, permanecendo até hoje sem explicação consolidada. No século XX, com o avanço das técnicas observacionais referentes à espectroscopia, os astrônomos passaram realizar observações da atividade solar/estelar também através dos espectros. A atividade cromosférica solar/estelar, tem sido assunto tratado exaustivamente ao longo das últimas seis décadas na literatura. Os principais indicadores espectroscópicos são oriundos das linhas ressonantes do Ca II H&K, particularmente os indicadores SMW e o índice com correção fotosférica RHK são os principais. Medidas espectroscópicas de atividade das estrelas do tipo solar vem sendo realizadas desde 1960, em busca de responder a questão de quão singular é a evolução magnética do Sol em relação as outras estrelas do tipo solar. Todo este plano de fundo tem permitido determinar que estrelas do tipo solar possuem ciclos de atividade, no caso do Sol é bem estabelecido um ciclo primário de 11 anos e um possível ciclo secundário de 88 anos. Em nosso trabalho obtivemos como principais resultados: 1) A caracterização e determinação do ciclo de atividade da análoga solar HD43587, bem como estimativas de seu período rotacional e caracterização do campo magnético; 2) Desenvolvimento de ferramentas teóricas para se estimar as observações de manchas estelares globalmente em outras estrelas do tipo solar; 3) Análise e determinação do ciclo de atividade de 30 estrelas do tipo solar indicadas na literatura como em estado de Mínimo de Maunder; 4) Calibração dos índices de atividade baseados nas linhas do Ca II H\&K utilizando o espectrógrafo Coudé localizado no Observatório do Pico dos Dias.

     


  • Mostrar Abstract
  • Since the first observations of sunspots made by Thomas Harriot and subsequently by Galileo and several other scientists, astronomers looking for methods to better understand the magnetic phenomena in the Sun and in solar-type stars. It is well established that the first indicators used to characterize magnetic activity were sunspots. It is also worth highlighting one of the most intriguing phenomena of the evolution of solar magnetism known as Maunder's minimum, which occurred specifically between 1645 and 1715. What makes this minimum of activity is enigmatic is the registration of very few sunspots and practically no variability in the area. over 70 years, remaining to this day without a consolidated explanation. In the twentieth century, with the advancement of observational techniques related to spectroscopy, astronomers began to make observations of solar/stellar activity also through the spectra. The solar/stellar chromospheric activity, has been the subject of exhaustive treatment over the last six decades in the literature. The main spectroscopic indicators come from the Ca II H\&K resonant lines, particularly the indicators SMW and the index with photosphere correction RHK are the main ones. Spectroscopic measurements of the activity of solar-type stars have been carried out since 1960, in an attempt to answer the question of how unique the magnetic evolution of the Sun is in relation to other solar-type stars. All this background has allowed to determine that stars of the solar type have activity cycles, in the case of the Sun a primary cycle of 11 years is well established and a possible secondary cycle of 88 years. In our work we obtained as main results: 1) The characterization and determination of the activity cycle of the solar analog HD43587, as well as estimates of its rotational period and characterization of the magnetic field; 2) Development of theoretical tools to estimate the observations of stellar spots globally in other stars of the solar type; 3) Analysis and determination of the activity cycle of 30 stars of the solar type indicated in the literature as in the state of Maunder Minimum; 4) Calibration of activity indexes based on the Ca II H&K lines using the Coudé spectrograph located at the Pico dos Dias Observatory.

13
  • ANDRÉ CHAVES DE BRITO
  • Sobre o Excesso no Infravermelho Médio em Sistemas Binários Espectroscópicos

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARCOS PEREZ DIAZ
  • Data: 30/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • A presença de material circunstelar é vista como um poderoso indicativo para a formação de

    sistemas planetários semelhantes ao nosso Sistema Solar. Sabe-se que estrelas binárias próximas

    têm zona de habitabilidade mais extensa quando comparadas às estrelas individuais, tornando-as

    alvo de diversas pesquisas, no entanto, estudos sobre discos de detritos em sistemas dessa natureza

    ainda são incipientes. Diante dessa conjuntura, busca-se através desta tese, discos de detritos em

    sistemas binários espectroscópicos. A amostra foi obtida do banco de dados WEBDA, contendo

    inicialmente 25 aglomerados abertos com as maiores populações de estrelas binárias espectros-

    cópicas disponíveis, totalizando 1033 candidatas. A busca por excesso no infravermelho ocorreu

    nas bandas 3,4 μm, 4,6 μm, 12 μm e 22 μm do WISE e foi realizada através de um comparativo

    a partir das SEDs (Spectral Energy Distribution) obtidas pelos dados fotométricos oriundos das

    missões GAIA, 2MASS e WISE e da curva sintetizada gerada pelo modelo BT-Settl, disponível na

    plataforma virtual VOSA (Observatory Sed Analyzer). As estrelas com excesso no infravermelho

    passaram por inspeção visual e tiveram suas latitudes galácticas verificadas, resultando em uma

    amostra final com 6 sistemas binários espectroscópicos com presença de disco confirmadas. Após

    esses procedimentos, foram calculados os principais parâmetros que caracterizam os discos de de-

    tritos e, dentre outros resultados, foi possível verificar que sistemas binários espectroscópicos não

    evoluídos, pertencentes a aglomerados abertos, podem abrigar discos circumbinários estáveis.


  • Mostrar Abstract
  • The presence of circumstellar material is seen as a powerful indicator for the formation of

    planetary systems similar to our Solar System. It is known that nearby binary stars have a more extensive

    habitability zone when compared to individual stars, making them the target of several researches,

    however, studies on debris discs in systems of this nature are still incipient. Faced with this con-

    juncture, it is sought through this thesis, debris discs in spectroscopic binary systems. The sample

    was obtained from the WEBDA database, initially containing 25 open agglomerates with the lar-

    gest populations of spectroscopic binary stars available, totaling 1033 candidates. The search for

    excess in the infrared occurred in the 3.4 μm, 4.6 μm, 12 μm and 22 μm bands of WISE and was

    performed through a comparison from the SEDs (Spectral Energy Distribution) obtained by the

    photometric data from the GAIA missions, 2MASS and WISE and the synthesized curve genera-

    ted by the BT-Settl model, available on the virtual platform VOSA (Observatory Sed Analyzer).

    The stars with excess in the infrared have passed through visual inspection and had their galactic

    latitudes checked, resulting in a final sample with 6 confirmed spectroscopic binary systems with

    disc presence. After these procedures, the main parameters that characterize the debris discs were

    calculated and, among other results, it was possible to verify that non-evolved binary spectroscopic

    systems, belonging and open agglomerates, can house stable circumbinary debris discs.

14
  • EVERSON FRAZÃO DA SILVA
  • Absorção em Quasi-Cristais Fotônicos

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • JOAO MILTON PEREIRA JUNIOR
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • Data: 27/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • Depois do trabalho pioneiro de Yablonovitch (em 1987) sobre cristais fotônicos, houve um interesse crescente nos estudos
    sobre a propagação de ondas eletromagnéticas em multicamadas periódicas, principalmente pela possibilidade de guiar,
    permitir ou proibir a propagação da luz em determinadas faixas de frequência com o uso dos band gaps. Por outro lado, após os
    trabalhos pioneiros de Kohmoto (também em 1987), o estudo dos quasi-cristais fotônicos vem recebendo bastante destaque. Os
    quasi-cristais fotônicos exibem ordem de longo alcance, simetria não translacional e uma característica nos espectros ópticos
    de auto-similaridade, uma propriedade bastante interessante nos estudos dos fractais. Nesta tese de doutorado, abordaremos um
    estudo sobre o espectro de absorção e transmissão óptica em multicamadas, utilizando a teoria dos quasi-cristais fotônicos. A
    técnica que utilizamos para o cálculo do espectro óptico é a técnica da matriz transferência. Os quasi-cristais fotônicos que
    estudamos são formados pelas sequências de Octonacci e Dodecanacci. Também, os grafenos são materiais que receberam
    bastante atenção por suas propriedades optoeletrônicas, mesmo com ausência de band gap. Nesta tese usamos o Grafeno nas
    interfaces entre as camadas para obtenção dos espectros e comparamos os resultados com o caso sem grafenos. Investigamos
    também o efeito do potencial químico para o controle dos band gaps nessas estruturas, bem como a influência da incidência
    oblíqua. O estudo da absorção coerente perfeita tem recebido também bastante destaque nos últimos anos, sobretudo por
    diversas aplicações tecnológicas, como moduladores, refletores de Bragg, estruturas plasmônicas, entre outras. Por outro lado,
    sistemas hermitianos, anteriormente presentes apenas na mecânica quântica, tiveram seus estudos se expandindo para sistemas-
    acústicos e eletrônicos. Os sistemas não hermitianos, tiveram seu equivalente em sistemas ópticos onde ocorre o que
    chamamos de simetria de paridade-tempo (simetria PT), onde os índices de refração do material satisfazem a condição n(x) =
    n * (-x). Nesta tese calculamos ainda o espectro de transmissão em um cristal fotônico com simetria PT que são formados por
    sequências quasi-periódicas bastante conhecidas na literatura, a saber: Fibonacci, Thue Morse e Duplo Período. Em nossos
    resultados mostramos a existência de picos de alta transmissão em conseqüência da definição da simetria PT nos quasi-cristais
    fotônicos.


  • Mostrar Abstract
  • After Yablonovitch's pioneering work (in 1987) on photonic crystals, there was a growing interest in studies on the propagation
    of electromagnetic waves in periodic multilayers, mainly because of the possibility of guiding, allowing or prohibiting the
    propagation of light in certain frequency bands with the use of band gaps. On the other hand, after Kohmoto's pioneering work
    (also in 1987), the study of photonic quasi-crystals has been receiving a lot of attention. Photonic quasi-crystals exhibit long-
    range order, non-translational symmetry and a characteristic in the auto-similarity optical spectra, a very interesting property in
    fractal studies. In this doctoral thesis, we have study absorption and optical transmission spectra in multilayers, by using the
    theory of photonic quasi-crystals. The technique that we use for the calculation of the optical spectrum is the technique of the
    transfer matrix. The photonic quasi-crystals we studied are formed by the sequences of Octonacci and Dodecanacci. Also,
    Graphenes are materials that have received a lot of attention for their optoelectronic properties, even in the absence of a band
    gap. In this thesis we use graphene at the interfaces between the layers to obtain the spectra and compare the results with the
    case without Graphenes. We also investigated the effect of the chemical potential for the control of band gaps in these
    structures, as well as the influence of the oblique incidence. The study of coherent perfect absorption has been quite
    highlighted also in recent years, mainly for several technological applications, such as modulators, Bragg reflectors, plasmon
    structures, among others. On the other hand, Hermitian systems, previously present only in quantum mechanics, had their
    studies expanded to acoustic and electronic systems. Non-Hermitian systems had their equivalent in optical systems where
    what we call parity-time symmetry (PT symmetry) occurs, where the refractive indices of the material satisfy the condition n
    (x) = n * (- x). In this thesis, we also calculated the transmission spectrum in a photonic crystal with PT symmetry, which are
    formed by quasi-periodic sequences well known in the literature, namely: Fibonacci, Thue Morse and Double Period. In our
    results, we have shown the existence of high transmission peaks as a result of the definition of PT symmetry in photonic quasi-
    crystals.

15
  • ALINE NASCIMENTO LINS
  • Short distance tests of General Relativity From Astronomy

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DMITRY MELNIKOV
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • GEORGE EMANUEL AVRAAM MATSAS
  • RAISSA FERNANDES PESSOA MENDES
  • RICCARDO STURANI
  • Data: 25/08/2021

  • Mostrar Resumo
  • As recentes detecções de ondas gravitacionais, juntamente com o aumento da precisão das observações eletromagnéticas de estrelas de nêutrons e buracos negros, ampliaram a possibilidade de testar a teoria da relatividade geral. Neste trabalho, parametrizamos extensões da Relatividade Geral (RG), adicionando termos de alta curvatura, construídos a partir das quartas potências do tensor de Riemann, portanto, partindo de GR em ultravioleta (UV). A presença desses operadores modifica o potencial gravitacional entre objetos compactos, bem como seus momentos de multipolo. Através de uma abordagem da Teoria do Campo Efetivo, calculamos as correções para potencial gravitacional e multipolo com a aproximação pós-Newtoniana da RG, e obtemos também as equações de movimento para o spin, essas grandezas são diretamente comparáveis com as  observações


  • Mostrar Abstract
  • Recent detections of gravitational waves, together with the increasing precision of electromagnetic observations of neutron
    stars and black holes, have expanded the possibility of testing the theory of General Relativity. In this work, we parameterize
    extensions of General Relativity (GR), adding terms of high curvature, built from the fourth powers of the Riemann tensor,
    therefore, departing from GR in the ultraviolet (UV). The presence of these operators modifies the gravitational potential
    between compact objects, as well as their multipole moments. Through an Effective Field Theory approach, we calculate the
    corrections to the gravitational potential and radiative multipole within the post-Newtonian approximation to GR and obtain
    also the equations of motion for the spin and these quantities are directly comparable with astronomical observations.

16
  • HEBERTT LEANDRO SILVA
  • Fundamentos das Ondas Gravitacionais: Aplicações em Astrofísica e Cosmologia

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICCARDO STURANI
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • VALERIO MARRA
  • Data: 16/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • A detecção de ondas gravitacionais prevista pela Relatividade Geral, abriu possibilidades para o estudo de uma Física até então inexplorada. Com base nesta afirmação, o presente trabalho está dividido em duas partes. Primeiramente, analisamos um efeito derivado na equação do desvio geodésico, denominado efeitos de memória. Propomos um modelo que representa uma descrição simplificada da fonte astrofísica que emite radiação e analisamos seu efeito no detector muito longe da fonte após a passagem da radiação. O efeito de memória particular que investigamos é devido a mudança nos modos longitudinais, ao invés do efeito de memória considerado na literatura. O modelo proposto assume simetria esférica em que toda a fonte inicialmente em repouso é convertida em radiação. Os modos longitudinal e transversal(radiativo) contribuem no tensor de Riemann e interagem com o detector e a possibilidade de detectar modos longitudinais variáveis no tempo é estudada. Na segunda parte desta tese, propomos uma forma de medir a constante de Hubble que entra na relação entre o redshift e a distância de luminosidade $d_L$, e é um parâmetro crucial na Cosmologia que fornece uma medida da taxa de expansão do Universo. A aplicacação consiste em medir $H_0$ usando as detecções de ondas gravitacionais de coalescências de binárias de buracos negros cuja amplitude depende inversamente da distância de luminosidade $d_L$ sem a contraparte eletromagnética permitindo uma medida do {\it{redshift}}. O método consiste em quebrar a degenerescência entre $H_0$ e o redshift usando as informações estatísticas proveniente da população de binárias de buracos negros astrofísicos usando a distribuição da fonte em função do redshift.


  • Mostrar Abstract
  • The detection of gravitational waves, predicted by General Relativity, opened up possibilities to study physics previously unexplored. Based on affirmation, the present work is divided into two parts. First, we analyze an effect derived from geodesic deviation equation, called memory effects. We propose a model, representing a simplified description of astrophysical source emitting radiation and analyse its effect on detector a far away from the source after the radiation has passed. The particular memory effect we investigate is due to the change in longitudinal modes, rather than the well-study memory effect in radiative modes. The toy model proposed assumes spherical symmetry in which the entire source initially at rest is converted into radiation. Both longitudinal and transverse(radiative) modes contribute to the Riemann tensor and interact with the detector and the possibility of detecting time varying longitudinal modes is studied. In the second part of the  thesis, we propose a way to measure the Hubble constant,which enters the relationship between the redshift z and luminosity distance $d_L$, and it is a crucial parameter in Cosmology that provides a measure of the Universe expansion rate. The application consists of measuring $ H_0 $ using the gravitational wave detections from binary black hole coalescences whose amplitude depends inversely on the luminosity distance $d_L$ without electromagnetic counterparts enabling a measure of the {\it{redshift}}. The method consists of breaking the degeneracy between $H_0$ and the redshift by using the statistical information on the astrophysical binary black hole population using the source distribution as a function of redshift.

17
  • JOSÉ CARLOS DE SOUZA CARNEIRO
  • Sínteses de Nanopartículas de Magnetita Superparamagnéticas: revestidas com PVP e dopadas com Neodímio e Gadolínio.

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDIMILSON FÉLIX DA SILVA
  • IGOR FROTA DE VASCONCELOS
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • JOÃO MARIA SOARES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 24/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • A síntese de nanopartículas de magnetita superparamagnéticas têm sido tema pujante na pesquisa devido a sua aplicabilidade em biomedicina dentre outras tecnologias. Neste trabalho relatamos a síntese de nanopartículas de magnetita pura, magnetita revestida com PVP, e magnetita revestida com PVP e dopadas com neodímio e gadolínio. As propriedades magnéticas e estruturais foram estudadas por difração de raios-X (DRX), medidas de magnetização (VSM), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e espectroscopia Mössbauer. As nanopartículas apresentaram comportamento superparamagnético à temperatura ambiente. Os valores obtidos de magnetização de saturação, coercividade e remanência indicaram a natureza superparamagnética das amostras obtidas. A abordagem apresentada fornece uma rota fácil para preparar nanopartículas de magnetita revestidas com PVP e dopadas com neodímio e gadolínio.


  • Mostrar Abstract
  • The synthesis of superparamagnetic magnetite nanoparticles has been a prominent topic in the field of condensed matter research due to its applicability in biomedicine and other technologies. In this work, we describe the synthesis of nanoparticles of pure magnetite, magnetite coated with polyvinylpyrrolidone polymer (PVP), and PVP-coated magnetite doped with neodymium and gadolinium. We studied the structural and magnetic properties by X-ray diffraction (XRD), magnetization measurements (VSM), transmission electron microscopy (MET), and Mössbauer spectroscopy. The nanoparticles showed superparamagnetic behavior at room temperature. The values obtained for saturation magnetization, coercivity, and remanence indicated the superparamagnetic nature of the samples obtained. The presented approach provides an easy route to prepare PVP-coated magnetite nanoparticles, as well as ones doped with neodymium and gadolinium.

18
  • MICHELLE QUEIROZ DA SILVA
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL E MAGNÉTICA DE COMPÓSITOS DO TIPO xTiO2-(1-x)Fe3O4

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDIMILSON FÉLIX DA SILVA
  • FELIPE BOHN
  • JOÃO MARIA SOARES
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • SUZANA ARAÚJO BARBOSA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 30/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • Óxidos de ferro e de titânio são de grande importância científica devido às suas propriedades magnéticas, elétricas, morfológicas e físico-químicas, as quais possibilitam diversas aplicações em processos catalíticos, obtenção de semicondutores, spintrônica, dentre outras. Dentre os óxidos mistos binários, sistemas do tipo Fe2-yTiyO3, uma série de soluções sólidas com composições entre a hematita (α-Fe2O3) e a ilmenita (FeTiO3) vêm despertando o interesse de estudos teóricos e experimentais devido às suas características magnéticas (antiferromagnética com “weak ferro”). Neste trabalho, sintetizamos, por meio de moagem mecânica de alta energia, compósitos do tipo xTiO2-(1-x)Fe3O4, com x = 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8, sendo selecionada a concentração x = 0,2 para uma análise mais detalhada. Para a síntese dos compósitos, utilizamos os pós precursores de TiO2 (anatase) e Fe3O4 (magnetita),  esta última sintetizada por meio do método de coprecipitação, os quais foram estequiometricamente misturados e moídos em moinho de bolas por 24 h. Posteriormente, as amostras resultantes passaram por tratamento térmico nas temperaturas de 700°C, 900°C e 1100°C por um intervalo de 3 h. Os compósitos obtidos foram caracterizados estruturalmente através das técnicas de difratometria de raios X (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Na caracterização magnética, foram obtidas curvas ZFC/FC, de susceptibilidade magnética AC, de magnetização em diferentes temperaturas e de magnetização em temperatura ambiente usando um sistema de medidas físicas (Physical Properties Measurements System – PPMS). Os perfis por difração de raios-X das amostras moídas não indicaram a formação de novas fases cristalinas. Para a amostra moída submetida a tratamento térmico, observou-se a presença da ilmenita (FeTiO3) e da hematita (α-Fe2O3), com a primeira apresentando concentração de fase de 100% na temperatura de 1100°C. As análises magnéticas e a espectroscopia Mössbauer revelaram a presença dos íons Fe2+ e Fe3+. O sistema combinado FeTiO3 - α-Fe2O3 é caracterizado como titanohematita. A amostra calcinada na temperatura de 700°C também apresentou comportamento compatível com a dinâmica de vidros de spin. Os resultados encontrados apontam a obtenção de compósitos de FeTiO3-αFe2O3 e FeTiO3 de alta qualidade a partir de sínteses e tratamentos térmicos acessíveis com diversas aplicações na área de estudo de Física da Matéria Condensada.


  • Mostrar Abstract
  • Iron oxides and titanium oxides are of great scientific importance due to their magnetic, electrical, morphological, and physical-chemical properties, all of which enable various applications such as catalytic processes, semiconductors, spintronics, among others. Among the mixed binary oxides, systems of the type Fe2-yTiO3, a series of solid solutions with compositions between hematite (α-Fe2O3) and Ilmenite (FeTiO3), have attracted the interest of theoretical and experimental areas due to their magnetic characteristics (antiferromagnetic with weak ferromagnetism). In this work, we synthesized compounds of the type xTiO2-(1-x) Fe3O4 by means of high-energy ball milling, with x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8, of which we selected the concentration x = 0.2 for a more detailed analysis. For the synthesis of the composites, we used the precursor powders TiO2 (anatase) and Fe3O4 (synthesized here by means of co-precipitation), and both were stoichiometrically mixed and milled in a ball mill for 24 hours. Subsequently, we submitted  he resulting samples to heat treatment at temperatures of  700°C, 900°C and 1100°C for 3 h. After that, the composites were characterized through X-ray diffraction, vibrant sample magnetometry, and Mössbauer spectroscopy. We used the Physical Properties Measurements System – PPMS to obtain ZFC/FC curves, magnetic susceptibility, and magnetization by different treatment temperatures. For just milled samples, the X-ray diffraction analysis did not show the formation of new crystalline phases. For the milled sample submitted to heat treatment, the presence of ilmenite (FeTiO3) and hematite (α-Fe2O3) was observed, with the former presenting phase concentration of 100% at the temperature of 1100°C. Magnetic analysis and Mössbauer spectroscopy revealed the presence of Fe2+ and Fe3+ ions. The combined system FeTiO3 - α-Fe2O3 is characterized as titanohematites. The sample calcined at a temperature of 700°C also showed behavior compatible with the dynamics of spin glasses. The results found suggest to the obtainment of high-quality FeTiO3-αFe2O3 and FeTiO3 composites from syntheses and accessible thermal treatments with several applications in the field of Condensed Matter Physics.

19
  • EDWIN HUMBERTO FAGUA DUARTE
  • Métodos otimizados para inversão completa das formas de onda em 3D

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • GILBERTO CORSO
  • JESSÉ CARVALHO COSTA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • JORGE LUIS LOPEZ
  • REYNAM DA CRUZ PESTANA
  • Data: 21/10/2021

  • Mostrar Resumo
  • A inversão de forma de onda completa (FWI) é uma das técnicas mais estudadas na atualidade para recuperar
    parâmetros do subsolo que afetam a propagação da onda. Uma das principais dificuldades da aplicação da FWI em levantamentos
    sísmicos 3D é o alto custo computacional desta. Este problema tem sido contornado com o avanço da tecnologia computacional
    mas ainda existem dificuldades para aplicar a FWI em dados reais 3D. Neste trabalho são estudadas estratégias para otimizar a
    FWI, as quais são baseadas nas propriedades físicas das ondas. Com este fim, este trabalho foi feito em duas partes. Na primeira
    parte foi usada a técnica de fontes simultâneas codificadas, na qual o cálculo do gradiente da FWI é feito propagando
    simultaneamente a informação de várias fontes agrupadas em um ou vários subgrupos aproveitando o princípio de superposição
    da equação da onda. Para reduzir o ruído de conversa cruzada ou ”crosstalk" que aparece no cálculo do gradiente usando fontes
    simultâneas, foram propostos dois esquemas de codificação, por rotação de fase e por estática limitada a um período da frequência
    dominante. Na codificação por rotação de fase é aplicada uma rotação de fase em cada tiro onde o ângulo de rotação é escolhido
    aleatoriamente para cada tiro. No caso da codificação por estática os traços de cada tiro são deslocados temporalmente e o valor
    deste deslocamento é escolhido aleatoriamente para cada tiro tendo um valor máximo de um período da frequência dominante
    do dado. Com ajuda de testes numéricos em dados sintéticos 2D foi demonstrado que os esquemas propostos apresentam uma
    convergência mais rápida que as codificações por polarização (multiplicar por +1 ou -1 aleatoriamente cada tiro) e por estática
    sem ser limitada. Na segunda parte foi desenvolvido um fluxograma para aplicar a FWI em um dado real adquirido na região do
    pré-sal brasileiro. Este dado foi obtido com aquisição tipo OBN 3D, onde os receptores são espalhados no assoalho oceânico.
    No fluxograma desenvolvido, são combinadas várias técnicas existentes para otimizar o uso de memória e de processamento, as
    quais aproveitam propriedades da propagação das ondas. Sobre o dado OBN foram feitas inversões usando estratégias de
    dizimação de fontes e receptores para reduzir o custo computacional. Também foram testados os esquemas de fontes codificadas
    estudadas na primeira parte. Esses testes foram feitos também usando várias funções objetivo com a intenção de melhor a
    resolução das inversões. Foi verificado que as inversões recuperaram informação relacionada ao reservatório pré-sal e que tanto
    as estratégias de dizimação como de codificação de fontes reduziram o custo computacional da FWI sem comprometer a
    qualidade da inversão.


  • Mostrar Abstract
  • Full waveform inversion (FWI) is one of the most studied techniques today to recover subsurface parameters that affect
    wave propagation. One of the main difficulties in applying FWI in 3D seismic surveys is its high computational cost. This
    problem has been solved with the advancement of computational technology, but there are still difficulties to apply a FWI to real
    3D data. In this work are studied implemented to optimize a FWI, as which are based on the physical properties of waves. To
    this end, this work was done in two parts. In the first part, the encoded simultaneous sources technique was used, in which the
    FWI gradient is calculated by simultaneously propagating information from several sources grouped in one or several subgroups,
    taking advantage of the superposition principle of the wave equation. In order to reduce the crosstalk noise that appears in the
    gradient calculation using simultaneous sources, two encoding schemes have been proposed, by phase rotation and by static
    limited to a period of the dominant frequency. In phase rotation encoding a phase rotation is applied to each shot where the
    rotation angle is chosen randomly for each shot. In static coding the traces of each shot are temporally shifted and the value of
    this shift is chosen randomly for each shot having a maximum value of one period of the dominant frequency of the data. With
    the help of numerical tests on synthetic 2D data to demonstrate that the proposed schemes have a faster convergence than
    encodings by polarization (multiply by +1 or -1 randomly each shot) and by static without being limited. In the second part, a
    workflow was developed to apply a FWI to real data acquired in the Brazilian pre-salt region. This data was obtained with an
    Ocean Bottom Node (OBN) 3D acquisition, where the receivers are spread at the ocean bottom. In the developed workflow,
    several existing techniques are combined to optimize the use of memory and processing, which take advantage of wave
    propagation properties. On the OBN data for inversions made using sources and receivers decimation strategies to reduce
    computational cost. The encoded source schemes studied in the first part were also tested. These testicles also use various
    functions with the objective of an intention of melody and a resolution of inversions. It was verified that the inversions recovered
    information related to the pre-salt reservoir and that both decimation and source coding strategies reduced the computational cost
    of FWI without compromising the quality of the inversion.

20
  • FRANCISCO ALEXANDRE DE OLIVEIRA FEITOSA
  • Propagação de ondas eletromagnéticas em quasicristais de Kolakoski com grafeno

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS HUMBERTO OLIVEIRA COSTA
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 22/10/2021

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho simulamos a incidência de ondas eletromagnéticas em quasicristais fotônicos unidimensionais segundo a sequencia de Kolakoski com grafeno na interface. O sistema é formado pela superposição de dois blocos dielétricos, A e B, sendo A o dióxido de silício (SiO2) e B o dióxido de titânio (T iO2). Entre os blocos A e B inserimos uma camada de grafeno. Utilizamos o método da Matriz Transferência na geração dos dados analisados neste trabalho, pois esta metodologia simplifica o aparato algébrico e oferece excelentes resultados. Nesse trabalho temos três objetivos principais. Primeiro, vamos construir e analisar os espectros de transmissão e reflexão da onda eletromagnética através do quasicristal de Kolakoski com e sem grafeno. Segundo, vamos analisar os efeitos específicos da presença do grafeno no sistema. Terceiro, vamos analisar as consequências próprias da quasiperiodicidade de Kolakoski sobre o sistema. Para atingir os objetivos, analisamos vários cenários. Inicialmente, montamos dez gerações de Kolakoski, analisamos os modos de propagação, T E e TM, ambos com e sem grafeno. Em seguida, utilizamos quatro ângulos de incidência e quatro potenciais químicos diferentes do grafeno. Os resultados obtidos revelam que a presença do grafeno reduz a transmissividade por toda escala de frequência e ainda induz um band gap na transmissão em baixa frequência. Além disso, observamos que o band gap produzido pelo grafeno é omnidirecional e que sua largura cresce com o aumento do potencial químico que pode ser ajustado pela aplicação de uma tensão elétrica. Além disto, identificamos intervalos de frequência que apresentam gap de Bragg


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we simulate the incidence of electromagnetic waves in an one-dimensional photonic quasicrystal composed of multilayers following the Kolakoski sequence with graphene embedded at the interfaces. The system is formed by the juxtaposition of two blocks of different dielectric materials, A and B, with A being silicon dioxide, (SiO2) and B being titanium dioxide, (T iO2). Between the blocks A and B we insert layers of graphene. We used the Transfer Matrix Method, which simplifies the algebra involved, to perform the numerical calculation that generated the data analyzed in this work. Next, we present the objectives of this work: generate the necessary data to establish the transmission and reflection spectra, investigate the effects of the graphene monolayer and evaluate the effects of the quasiperiodicity on the physical behavior of the system. To do so, we impose variations on the following parameters of the system: angle of incidence, chemical potential of graphene, Kolakoski generation index and the type of electromagnetic propagation mode. The results obtained reveal that the presence of graphene reduces the transmissivity across the entire frequency range and also induces a band gap in the low frequency transmission. Furthermore, we observe that the band gap produced by graphene is omnidirectional and that its thickness increases with the increase of graphene’s chemical potential, which can be adjusted by the value of the electrical voltage. Furthermore, we identified frequency ranges that present a Bragg gap

21
  • NIZOMAR DE SOUSA GONÇALVES
  • Busca por discos circunstelares em torno de estrelas cromosfericamente ativas.

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARCELO BORGES FERNANDES
  • Data: 22/11/2021

  • Mostrar Resumo
  • Os discos circunstelares são componentes da formação de sistemas planetários e, ao mesmo tempo, um produto destes
    processos. Por outro lado, os discos de detritos são vestígios do processo de formação planetária, indicando a formação de
    sistemas planetários. Nota-se que os estágios mais importantes dos discos circunstelares são: o disco protoplanetário e o disco
    secundário (ou disco de detritos), os quais podem ser associados às idades estelares. O índice de atividade cromosférica,
    logR’ HK , é utilizado como um traçador de idade estelar. Dessa forma, é razoável buscar uma relação entre a atividade
    cromosférica e a presença de um disco circunstelar, contudo, estudos dessa natureza ainda são raros. Nesse cenário, buscamos
    por discos circunstelares em uma amostra de 2845 estrelas de campo com atividades cromosféricas conhecidas. Buscamos
    excesso no infravermelho, foram utilizados dados do WISE nas bandas 3, 4 μm, 4, 6 μm, 12 μm e 22 μm. Esses dados, por sua
    vez, foram combinados com dados das missões 2MASS e GAIA para gerar uma Distribuição Espectral de Energia (SED) na
    plataforma virtual VOSA e as curvas das SEDs foram sintetizadas pelo modelo BT-Settl. O excesso no infravermelho foi
    caracterizado pela significância do excesso e as estrelas candidatas a hospedar discos circunstelares passaram por inspeção
    visual das imagens, bem como foram verificadas suas latitudes galácticas. Ao final deste processo, foram confirmadas quatro
    estrelas com discos circunstelares, classificados como discos de detritos. Os parâmetros que caracterizam os discos detritos
    (temperatura, fração de luminosidade, raio e massa) foram calculados e comparados com os resultados da literatura.
    Observamos que a fração de luminosidade e a massa dos discos de detritos decrescem com a idade dos sistemas estelares. Por
    fim, constatamos que os discos de detritos da nossa amostra foram encontrados em torno de estrelas cromosfericamente mais
    ativas. Em comparação com os resultados da literatura, parece haver anticorrelação entre a fração de luminosidade dos discos
    de detritos e o índice de atividade cromosférica.


  • Mostrar Abstract
  • Circumstellar disks are components of the formation of planetary systems and, at the same time, a product of these processes.
    On the other hand, debris disks are vestiges of the planetary formation process, indicating the formation of planetary systems.
    Note that the most important stages of circumstellar disks are: the protoplanetary disk and the secondary disk (or debris disk),
    which can be associated with stellar ages. The chromospheric activity index, logR’HK, is used as a star age tracer. Thus, it is
    reasonable to seek a relationship between chromospheric activity index and the presence of a circumstellar disc, however,
    studies of this nature are still rare. In this scenario, we look for circumstellar disks in a sample of 2845 field stars with known
    chromospheric activities. We searched for infrared excess, using WISE data in the bands 3.4 μm, 4.6 μm, 12 μm and 22 μm.
    These data, in turn, were combined with data from the 2MASS and GAIA missions to generate a Spectral Energy Distribution
    (SED) on the VOSA virtual platform and the SED curves were synthesized by the BT-Settl model. The infrared excess was
    characterized by the excess significance and the stars that were candidates to host circumstellar disks underwent visual
    inspection of the images, as well as their galactic latitudes were verified. At the end of this process, four stars were confirmed
    with circumstellar disks, classified as debris disks. The parameters that characterize the debris disks (temperature, luminosity
    fraction, radius and mass) were calculated and compared with the results in the literature. We observe that the luminosity
    fraction and mass of debris disks decrease with the age of the star systems. Finally, we found that the debris disks in our
    sample were found around more chromospherically active stars. In comparison with the results in the literature, there seems to
    be an anti-correlation between the luminosity fraction of the debris disks and the chromospheric activity index.

22
  • FRANCISCO DE ASSIS CHAVES DE BRITO
  • Excesso Infravermelho e Discos de Detritos em Estrelas do Aglomerado M67

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HELIO JAQUES ROCHA PINTO
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • HELOISA MARIA BOECHAT-ROBERTY
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 21/12/2021

  • Mostrar Resumo
  • A busca por material circunstelar, orbitando diferentes famílias de estrelas é hoje um dos tópicos mais estudados em
    Astronomia Estelar, sobretudo porque a presença desse material é um sólido indicativo da existência de exoplanetas. Além
    disso, suas propriedades físicas podem informar o quanto um sistema planetário pode se parecer com o Sistema Solar,
    indicando como este sistema pode evoluir. A literatura atual mostra a presença de material circunstelar com temperaturas pró-
    ximas àquelas encontradas no cinturão de asteroides do Sistema Solar, porém com dimensões e composições bastante variadas.
    Enquanto a maioria dos estudos sobre poeira e discos circunstelares revela que tal material tende a desaparecer para idades
    estelares superiores a 300-400 milhões de anos, algumas pesquisas mostram que discos de detritos podem ser encontrados
    orbitando estrelas com idades da ordem da idade solar, ou seja, 4 a 5 bilhões de anos. O objetivo central desta Tese é a busca
    por discos de detritos orbitando estrelas do aglomerado estelar aberto M67, que tem idade próxima à idade do Sol. Nessa
    perspectiva, o aglomerado M67 pode conter estrelas em diferentes estágios evolutivos e oferecer condições únicas para a busca
    por discos de detritos. Frise-se que tal aspecto nos oferecerá condições para melhor entendermos como discos de detri-
    tos circunstelares evoluem com a idade. A estratégia do presente trabalho consistiu na busca de excesso no infravermelho em
    estrelas de M67, usando observações coletadas pela missão WISE, que oferece fluxos nos comprimentos de onda 3,3 - 4,7 - 12
    e 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia,
    construídas a partir de modelos teóricos, e fluxos observacionais obtidos em diferentes comprimentos de onda,
    estendendo-se de 0,5 a 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, cobrindo observações feitas pela missão Gaia, projeto 2MASS e missão WISE. A partir de uma
    amostra inicial de 1520 estrelas, consideradas membros de M67, foram identificadas 1380 estrelas, apresentando-se
    observações nos comprimentos de onda WISE 3,3 - 4,7 - 12 e 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, definidas como bandas W1, W2, W3 e W4,
    respectivamente. As referidas estrelas com medidas WISE também apresentaram observações nas bandas G, G RP e G BP
    do Gaia, bem como nas bandas J, H e K do 2MASS. Da amostra de 1380 estrelas, três objetos, quais sejam,
    J085103.24+114547.3, J085202.94+105932.7 e J085116.70+114529.6, mostram excessos com sentido físico (SNR > 3),
    ausência de contaminação por outras fontes ou artefatos e imagens circulares. Esses resultados apontam para uma fração de
    0,2% de estrelas de M67 com excesso em 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, um valor bem abaixo daquele citado na literatura para estrelas com idades
    da ordem ou superiores à idade solar, cerca de 4%. Considerando que tal excesso é associado à presença de material
    circunstelar, definido como disco de detritos, usamos modelos padrões para estimar os seguintes parâmetros físicos associados
    aos discos: fração de luminosidade, raio, massa e temperatura. Apesar das temperaturas do material, entre 225 e 300 K, serem
    da ordem das temperaturas conhecidas para a Nuvem Zodiacal solar, os valores obtidos para a fração de luminosidade e a
    massa, respectivamente, 10 4 e 10 5 vezes superiores aos valores da Nuvem Zodiacal, mostram que o material em torno das
    estrelas J085103.24+114547.3, J085202.94+105932 .7 e J085116.70+114529.6 é bem mais luminoso e denso do que aquilo
    esperado na idade de M67. Tal material observado deve também ser composto por poeira e detritos de segunda-geração, e não
    mais por material proveniente da fase de formação planetária. Esta característica incomum, ou seja material muito denso e
    luminoso, parece indicar a presença de um ou mais mecanismos de reabastecimento de material, nessas regiões, através de
    colisões violentas entre asteroides, planetesimais e planetas.


  • Mostrar Abstract
  • The search for circumstellar material orbiting different star families is one of the most studied topics in Stellar
    Astronomy, mainly because the presence of this material indicates the existence of exoplanets. In addition, their physical
    properties can tell us how much a planetary system may resemble the Solar System, indicating how this system may evolve.
    Current studies show the presence of circumstellar material with temperatures close to those found in the asteroid belt of the
    Solar System, but with widely varying dimensions and compositions. Although most studies of circumstellar dust and disks
    reveal that this material tends to disappear for stellar ages exceeding 300-400 million years, there are research showing that
    debris disks can be found orbiting stars with ages on the order of the solar age, i.e., 4 to 5 billion years. The main objective of
    this doctoral thesis is to search for debris disks that orbit stars of the Open Cluster M67, which is close to the age of the Sun.
    From this point of view M67 Cluster may contain stars at different evolutionary stages and may offer unique conditions to
    search for debris disks. It should be noted that this aspect will offer conditions to better understand how circumstellar debris
    disks evolve with age. This study adopted the strategy of searching for infrared excess in M67 stars, using observations
    collected by the WISE Mission, which provides fluxes at wavelengths corresponding to the bands 3.3 - 4.7 - 12 and 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m.
    The diagnostics to identify the excess in M67 stars compared the spectral distributions of energy, built from theoretical models, and observational fluxes obtained at different wavelengths, extending from about 0.5 to 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, covering observations made by
    the Gaia Mission, 2MASS Project and WISE Mission. From an initial sample of 1520 stars, members of M67, 1380 stars were
    identified, presenting observations at WISE wavelengths 3.3 - 4.7 - 12 and 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, defined as bands W1, W2, W3 and W4
    respectively. These stars with WISE measurements also showed observations in the G, G RP and G BP bands of Gaia, as well
    as in the J, H and K bands of 2MASS. From the sample of 1380 stars, three objects designated J085103.24+114547.3,
    J085202.94+105932.7 and J085116.70+114529.6 show excesses with physical meaning (SNR > 3), absence of contamination
    by other sources or artifacts and circular images. These results point to a fraction of 0.2% of M67 stars with an excess at 22
    μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, a value far below that cited in the literature for stars on the order of or with greater ages than the solar age, which is about
    4%. Considering that this excess is associated with the presence of circumstellar material, defined as debris disk, we used
    standard models to estimate the physical parameters associated with the disks: luminosity fraction, radius, mass and
    temperature. Although the temperatures of the material, between 225 and 300 K, are on the order of the temperatures known
    for the solar Zodiacal Cloud, the values obtained for the luminosity fraction and the mass, respectively 10 4 and 10 5 times
    higher than the Zodiacal Cloud values, show that the material around the stars J085103.24+114547.3, J085202.94+105932.7
    and J085116.70+114529.6 is brighter and denser than what is expected at the age of M67. Such material must also be
    composed of second-generation dust and debris and no longer be composed of material from the planetary formation phase.
    This unusual characteristic, that is, brighter and denser material, seems to indicate the presence of one or more replenishment
    mechanisms in these regions, through violent collisions between asteroids, planetesimals and planets.

2020
Dissertações
1
  • BRUNO HENRIQUE SOUSA NOGUEIRA
  • Conectividades no Modelo de Q-Potts Crítico Bidimensional

  • Orientador : JACOPO VITI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JACOPO VITI
  • MOHAMMAD ALI RAJABPOUR
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 12/03/2020

  • Mostrar Resumo
  • A teoria de campos conformes tem se mostrado um recurso valioso para física teórica ao longo das últimas décadas. Neste trabalho essa teoria foi utilizada como uma forma de calcular conectividades num modelo bidimensional, com quatro pontos no bordo, cuja as ligações da rede são regidas pelo modelo Q-Potts. Esse modelo tem valores de Q inteiros e 1 ≤ Q ≤ 4, que definem modelos estatísticos unitários. Neste trabalho foi feito o uso de uma extensão formal para Q ter valores reais e 0 ≤ Q ≤ 4 intervalo no qual ainda conseguimos calcular as conectividades como soluções de uma equação diferencial da teoria de campos conformes. Esses cálculos foram feitos com o intuito de obtermos a razão global e verificarmos a existência de uma coerência dos resultados para valores de Q real entre dois inteiros. Com isso, conseguimos encontrar a razão global para variados modelos estatísticos e obtemos resultados pertinentes, no sentido de mostrar a existência de uma coerência ou uniformidade entre a razão global e os valores de Q.


  • Mostrar Abstract
  • The conformal field theory has been show as a valuable asset in theoretical physics over the course of the last decades. In this work such theory was used as a way to evaluate four-point boundary connectivities in a two-dimensional model, where bonds are dictated by the Q-Potts model. For this model Q has integer values and 1 ≤ Q ≤ 4, that define unitary statistical models. In this paper we use a formal extension that Q  have real values and  0 ≤ Q ≤ 4$, range were still possible to evaluate connectivities as solutions of a differential equation  in conformal field theory. Such computations were made in order to obtain the universal ratio and inspect the consistency of results for $Q$ enclosed by two integers. Thereby, we were able to evaluate the universal ratio for diversified statistical models and achieve relevant results, in the sense that we showed the existence of a consistency or uniformity between the universal ratio and Q.

2
  • ÁLVARO SANTOS DE JESUS
  • Fenomenologia do Mecanismo Seesaw Tipo-I

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • CARLOS ANTÔNIO DE SOUSA PIRES
  • DIEGO ALEJANDRO COGOLLO APONTE
  • Data: 22/05/2020

  • Mostrar Resumo
  • Os neutrinos são partículas elementares envolvidas em grande parte dos fenômenos da natureza, desde processos da física nuclear, tal como o decaimento beta, até problemas em escalas cosmológicas, onde os neutrinos possuem um papel essencial na evolução do universo. Pelo Modelo Padrão da Física de Partículas, os neutrinos são partículas que não possuem massa e, por razões históricas, são partículas de mão esquerda. Porém, descobriu-se que os neutrinos são partículas que oscilam entre si, o que é uma evidência direta de que os neutrinos possuem massa, em contradição ao Modelo Padrão. Isto implica na necessidade de que seja feita uma extensão ao modelo para explicar a geração de massa dos neutrinos. Neste trabalho abordaremos o Mecanismo Seesaw tipo-I que explica a geração de massa para os neutrinos e que consiste na adição de neutrinos de mão-direita e na suposição que os neutrinos são partículas de Majorana. Apesar de ser um modelo que inicialmente tem como objetivo apenas a geração de massa para os neutrinos, o Mecanismo Seesaw Tipo-I também prediz a existências de eventos inicialmente considerados proibidos pelo Modelo Padrão, tais como processos de violação de número e sabor leptônico. De forma a fazer uma análise das consequências dessa extensão, será realizado um estudo de processos que contém a assinatura dos neutrinos de mão direita, assim como sua fenomenologia proveniente de colisores e decaimentos raros, de forma a obter limites sobre as propriedades físicas dos neutrinos de mão direita.


  • Mostrar Abstract
  • Neutrinos are elementary particles present on many phenomena in nature, from nuclear physics, such as the beta decay, to cosmology, where neutrinos have an essential role in the evolution of theuniverse.IntheStandardModelofParticlePhysics,neutrinosarehypothesizedtobemassless left-handed particles. However, with the discovery of the neutrino oscillations, it became known that the neutrinos are massive particles, which is direct evidence against the Standard Model. Therefore, there is a necessity for models beyond the Standard Model that can explain how the neutrinos become massive. In this work, we are going to study the Type-I Seesaw Mechanism, which is a model that explains how the neutrinos become massive by adding right-handed neutrinos (RHN) and the hypothesis that neutrinos can be Majorana particles. Even though this is a very simple model to explain the neutrinos masses, it also predicts the existence of several prohibited events, such as lepton flavor violation and lepton number violation processes. To analyze the consequences of the Type-I Seesaw Mechanism, we are going to study processes that have the RHN signature, as well as its phenomenology by using colliders and rare decays, so that we can obtain bounds on the RHN physical properties

3
  • FABRIZIO GIOVANNI OLIVIERO
  • Gapless chiral spin liquid from a parton mean-field theory on the kagome lattice

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • ERIC DE CASTRO E ANDRADE
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 17/06/2020

  • Mostrar Resumo
  • Quantum spin liquids are among the most studied phases of matter which depart from the paradigm of symmetry
    breaking order and Fermi-liquid theory. In this work, we investigated a spin-1/2 Heisenberg model on the kagome lattice with
    exchange interaction Jd between spins connected by the diagonals of the hexagons and a staggered chiral interaction Jχ that
    couples the three spins in the triangles. Applying parton construction, we show that the model can exhibit a gapless chiral
    quantum spin liquid phase in the regime of dominant Jχ . The gapless phase is equivalent to the one found in other mean-field
    solutions based on Majorana fermions with symmetry protected line Fermi surfaces. Our goal is to study the changes in the
    spectrum of the spinons as a function of the ratio Jd/Jχ for two different cases of a specific ansatz in the mean-field theory. We
    expect that in the regime of relevant Jd , a non-coplanar ordered magnetic state appears, the cuboc-2 state. The apparent phase
    transition is analyzed in terms of the mean-field orders parameters and the search for instabilities in generalized susceptibility.
    This work provides a unique example of a phase transition between a chiral spin liquid and a non-trivial ordered magnetic
    state.


  • Mostrar Abstract
  • Quantum spin liquids are among the most studied phases of matter which depart from the paradigm of symmetry
    breaking order and Fermi-liquid theory. In this work, we investigated a spin-1/2 Heisenberg model on the kagome lattice with
    exchange interaction Jd between spins connected by the diagonals of the hexagons and a staggered chiral interaction Jχ that
    couples the three spins in the triangles. Applying parton construction, we show that the model can exhibit a gapless chiral
    quantum spin liquid phase in the regime of dominant Jχ . The gapless phase is equivalent to the one found in other mean-field
    solutions based on Majorana fermions with symmetry protected line Fermi surfaces. Our goal is to study the changes in the
    spectrum of the spinons as a function of the ratio Jd/Jχ for two different cases of a specific ansatz in the mean-field theory. We
    expect that in the regime of relevant Jd , a non-coplanar ordered magnetic state appears, the cuboc-2 state. The apparent phase
    transition is analyzed in terms of the mean-field orders parameters and the search for instabilities in generalized susceptibility.
    This work provides a unique example of a phase transition between a chiral spin liquid and a non-trivial ordered magnetic
    state.

4
  • RAPHAEL BENJAMIM DE OLIVEIRA
  • Armazenamento e liberação de H2 em materiais bidimensionais

  • Orientador : LEONARDO DANTAS MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAIANE DAMASCENO BORGES
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • Data: 10/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • Materiais bidimensionais (2D) baseados em carbono têm sido extensivamente investigados nos últimos anos, graças a suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e eletrônicas. Dentre as descobertas que surgiram destas investigações, gostaríamos de destacar aqui a possibilidade de controlar diversas propriedades nestes materiais utilizando deformação mecânica. Em nosso trabalho, utilizamos o programa Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) para analisar se a deformação poderia ser utilizada para liberar gases adsorvidos em materiais 2D. Para determinar se isto era possível, primeiro examinamos se o puxamento alterava a interação entre o gás adsorvido e quatro estruturas: grafeno, α-grafino, β-grafino e ɣ-grafino. Para isto, inserimos uma molécula de H2 a uma altura z da superfície de cada material, e alteramos a sua posição para determinar a energia de interação ao longo de toda a superfície. A análise dos resultados revelou que o puxamento reduziu a interação atrativa entre o H2 e todos os materiais 2D investigados. Para confirmar que a quantidade de gás adsorvida seria diferente na presença de deformação, realizamos simulações de Monte Carlo no ensemble grande canônico, para estruturas com e sem deformação. Nossos resultados confirmaram que a deformação reduziu a quantidade de gás adsorvida na superfície de todos os materiais investigados. Desta forma, concluímos que deformação pode ser aplicada em qualquer um dos materiais estudados para liberar parcialmente o gás adsorvido. Comparando os materiais estudados, observamos que o ɣ-grafino apresentou o melhor desempenho em baixas pressões, e que o α-grafino apresentou o melhor desempenho à pressão de uma atmosfera.


  • Mostrar Abstract
  • Two-dimensional (2D) carbon-based materials have been extensively investigated in recent years, due to their excellent mechanical, thermal and electronic properties. Among the discoveries that have emerged from these investigations, we would like to highlight here the possibility of controlling several properties in these materials using mechanical strain. In our work, we used the Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) program to analyze whether  deformation could be used to release adsorbed gases in 2D materials. To determine if this was possible, we first examined whether the strain altered the interaction between the adsorbed gas and four structures: graphene, α-graphyne, β-graphyne, and ɣ-graphyne. Towards this end, we inserted a H2 molecule at a height z from the surface of each material, and changed its position to determine the interaction energy throughout the surface. Analysis of the results revealed that the strain reduced the attractive interaction between H2 and all of the investigated 2D materials. To confirm that the amount of adsorbed gas would decrease in the presence of deformation, we performed Monte Carlo simulations in the grand canonical ensemble, using structures with and without deformation. Our results confirmed that the strain reduced the amount of adsorbed gas on the surface of all of the investigated materials. Thus, we conclude that deformation can be applied to any of the studied materials to partially release the adsorbed gas. Comparing the studied materials, we observed that ɣ-graphyne showed the best performance at low pressures, and that α-graphyne showed the best performance at pressures near one atmosphere.

Teses
1
  • ALYSON BRUNO FONSECA NEVES
  • Teoria efetiva de campos e geometria de moléculas longas

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIONISIO BAZEIA FILHO
  • DMITRY MELNIKOV
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RICCARDO STURANI
  • VITOR BARBANTI PEREIRA LEITE
  • Data: 03/03/2020

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo desta tese é construir uma teoria efetiva de curvas da dinâmica de curva em três dimensões aplicáveis no contexto de física de proteínas. O modelo pretende reproduzir uma variedade de características geométricas observadas em proteínas reais, assumindo que proteínas podem ser aproximadas por curvas contínuas longas. Os graus de liberdade efetivos na descrição efetiva são parametrizados por funções curvatura e torção. O modelo mínimo necessário é construído em termos de um funcional da energia dependendo de quatro parâmetros fenomenológicos. Discutimos configurações estáticas do modelo efetivo, na qual aparecem duas diferentes classes: mínimos do potencial efetivo e configurações tipo-soliton, interpolando entre pares de mínimos. Em proteínas, tais classes correspondem as mais comuns estruturas secundárias (alfa-hélices e beta-strands) e motifs, conectando estas estruturas (loops, turns, hairpins, etc). Para obtenção dos valores dos parâmetros, as soluções do modelo são comparadas com estruturas de proteínas reais extraídas do Banco de Dados de Proteínas. Uma relação muito específica entre curvatura e torção previsto pelo modelo nos permite, universalmente, fixar três dos parâmetros do modelo. Mostramos que os quatro parâmetros não são universais. Eles controlam o tamanho característico das motifs conectando alfa-hélices e beta-strands, e podem serem usados para explicar a ausência de beta-strands em algumas proteínas e abundância em outra. No cenário mais atraente, o modelo apresenta alfa-héllices “estáveis” e beta-strands “instáveis”. Estudamos a estabilidade clássica e quântica das configurações metaestáveis. Derivamos estimativas para temperaturas de transição de fase e mostramos que transições quânticas são suprimidas. Também discutimos como proteínas discretas realísticas “estabilizam” beta-strands e motifs hairpin.


  • Mostrar Abstract
  • The goal of this thesis is to construct an effective description of the dynamics of curves in three dimensions applicable in the context of protein physics. The model is intended to reproduce a variety of geometric characteristics observed in real proteins, assuming that proteins can be approximated by long continuous curves. The degrees of freedom in the effective description are parameterized by the curvature and torsion functions. The minimal necessary model is constructed in terms of an energy functional depending on four phenomenological parameters. We discuss static configurations of the effective model, which appear in two different classes: minima of the effective potential and soliton-like configurations interpolating between pairs of minima. In proteins such classes correspond to most common secondary structures (alpha-helices and beta-strands) and motifs connecting those structures (loops, turns, hairpins etc.) In order to obtain the values for the parameters, the solutions of the model are compared with real protein structures extracted from the Protein Data Bank. A very specific relation between the curvature and torsion predicted by the model allows us to universally fix three of the parameters of the model. We show that the fourth parameter is not universal. It controls the characteristic size of the motifs connecting alpha-helices and beta-strands and may be used to explain the absence of beta-strands in some proteins and their abundance in the others. In the most appealing scenario the model features ``stable'' alpha-helices and ``metastable'' beta-strands. We study the classical and quantum stability of the metastable configurations. We derive estimates for the temperatures of classical phase transitions and show that quantum transitions are suppressed. We also discuss how realistic discrete proteins “stabilize” beta strands and hairpin-like motifs.

2
  • GIVAL PORDEUS DA SILVA NETO
  • Teoria e Aplicações do Gás Relativístico Reduzido na Cosmologia

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • LUCIANO CASARINI
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • RONALDO CARLOTTO BATISTA
  • Data: 06/03/2020

  • Mostrar Resumo
  • O Gás Relativístico Reduzido (RRG) é uma versão simplificada do gás relativístico ideal, onde se supõe que todas as partículas tenham o mesmo módulo de momento. Embora esta seja uma situação muito idealizada, o modelo resultante preserva a fenomenologia da distribuição de Maxwell-Boltzmann e, em algumas situações, pode ser descrito como um fluido perfeito, sem introduzir grandes erros. A descrição via fluido perfeito do modelo RRG já era usada para estudar o movimento térmico da matéria escura, neutrinos maciços e interação de bárions e fótons antes da recombinação, mostrando-se em boa concordância com trabalhos anteriores baseados no sistema completo de equações de Einstein-Boltzmann. Para entender esses resultados e construir uma estrutura mais geral e formal para o RRG, desenvolvemos uma descrição teórica de perturbações cosmológicas de primeira ordem para o mesmo, baseada em uma função de distribuição que codifica a suposição simplificadora de que todas as partículas possuem o mesmo módulo de momento. A partir dessa função derivamos o conjunto completo de equações de Einstein-Boltzmann para o RRG e estudamos quantidades além da aproximação de fluido perfeito. Derivamos uma expressão analítica que relaciona o parâmetro de movimento térmico à massa da partícula e também verificamos explicitamente que os limites não-relativísticos e ultra-relativísticos são recuperados. Além disso, usando o RRG para descrever matéria escura morna (WDM), mostramos que para partículas com m keV, a aproximação de fluido perfeito é válida em escalas com k 10 h/Mpc durante a maior parte da evolução do universo. Nós também determinamos as condições iniciais para RRG no universo primordial e estudamos a evolução do potencial em um modelo de brinquedo composto apenas por RRG. Por fim, estudamos de forma semi-analítica a evolução sub-horizonte do contraste de densidade da WDM em um modelo com WDM, radiação e , onde a WDM é descrita pelo RRG.


  • Mostrar Abstract
  • The Reduced Relativistic Gas (RRG) is a simplified version of the ideal relativistic gas, where it is assumed that all particles have the same momentum magnitude. Although this is a very idealized situation, the resulting model preserves the phenomenology of the Maxwell-Boltzmann distribution and, in some situations, can be described as a perfect fluid, without introducing large errors. The perfect fluid description of RRG model was already used to study the warmness of dark matter, massive neutrinos and interaction of baryons and photons before recombination, showing very good agreement with previous works based on the full Einstein-Boltzmann system of equations. In order to understand these results and construct a more general and formal framework for RRG, we develop a theoretical description of first-order cosmological perturbations of RRG, based on a distribution function which encodes the simplifying assumption that all particles have the same momentum magnitude. From this function, we derive the full set of Einstein-Boltzmann equations for RRG and study quantities beyond the perfect fluid approximation. We derive an analytical expression that relates the parameter of warmness to the mass of the particle and also we explicitly verify that the non-relativistic and ultra-relativistic limits are recovered. Furthermore, using RRG to describe warm dark matter (WDM), we show that for particles with m keV, the perfect fluid approximation is valid on scales with k 10 h/Mpc, for most of the universe evolution. We also determined the initial conditions for RRG in the early universe and studied the evolution of the potential in a toy model composed only of RRG. Finally, we study in a semi-analytical way the sub-horizon evolution of the density contrast of the WDM in a model with WDM, radiation, and , where the WDM is described by the RRG.

3
  • RAFAELA MEDEIROS DE SOUZA
  • Nucleação de Paredes de Domínio e Produto Energético Máximo em Nanocilindros Magnéticos tipo Núcleo@Casca

     

     

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • FELIPE BOHN
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • SILAS SARMENTO PEDROSA
  • Data: 06/03/2020

  • Mostrar Resumo
  • Estruturas ferromagnéticas em geometrias confinadas têm atraído grande interesse, uma vez que o confinamento geométrico abre novas rotas para manipulação de propriedades magnéticas fundamentais exigidas pelas principais aplicações, tais como dispositivos lógicos, sensores magnéticos, nano-osciladores e memórias magnéticas. Neste trabalho, realizou-se primeiramente um estudo teórico do impacto da interação dipolar nas fases magnéticas de nanocilindros retangulares do tipo núcleo@casca (Fe@Py). Nossos resultados indicam que a interação dipolar entre o núcleo e a casca é capaz de provocar mudanças significativas nas fases magnéticas do cilindro isolado de Fe e do anel de Py. Mostramos que os parâmetros geométricos do sistema podem ser escolhidos de tal forma a controlar a nucleação de paredes de domínio na casca de Py. É possível, também, ajustar a posição e a largura da parede de domínio utilizando apenas energias magnéticas. Por outro lado, nanopartículas bimagnéticas, que combinam diferentes funcionalidades de dois materiais magnéticos, abrem novas perspectivas para aplicações importantes, como ímãs permanentes, mídia de gravação e hipertermia magnética. Foi realizada uma análise teórica do impacto da composição de nanocilindros bimagnéticos FePt@CoFe2 e FePt@Fe no produto energético máximo (BH)max. O (BH)max é o parâmetro determinante da qualidade de um ímã permanente. A composição ideal é determinada pelas tendências concorrentes entre a energia dipolar e a energia de troca na interface do sistema núcleo@casca. Observou-se que a interação dipolar apresenta um impacto negativo na intensidade do (BH)max para espessuras da casca acima de um valor limite, que depende do material. Os resultados mostram que o melhor material para revestimento do núcleo é aquele que apresenta uma maior rigidez de troca.


  • Mostrar Abstract
  • Ferromagnetic structures in confined geometries have attracted great interest, as geometric confinement opens new routes for manipulating fundamental magnetic properties required by major applications such as logic devices, magnetic sensors, nano-oscillators and magnetic memories. We report a theoretical study of the impact of dipolar interaction on the magnetic phases of the core@shell (Fe@Py) rectangular nanocylinders.Our results indicate that the dipolar interaction between the core and the shell is capable of causing significant changes in the magnetic phases of the isolated Fe cylinder and the Py ring. We show that the geometric parameters of flat Fe@Py core@shell cylinders can be chosen in such a way to control the nucleation of domain walls in the Py shell. It is also possible to fine-tuning the domain wall position and width by using only magnetic energies. On the other hand, bimagnetic nanoparticles combining different functionalities of two magnetic materials opens new perspectives for key applications such as permanent magnets, recording media, and magnetic hyperthermia. A theoretical analysis of the impact of the composition of FeP t@CoFe2 and FeP t@Fe bimagnetic nanocylinders on the maximum energy product (BH)max was performed. (BH)max is the determining parameter of the permanent magnet quality. The best composition is determined by the competing trends imposed by the dipolar energy and a ferromagnetic core@shell interface exchange energy. It was observed that the dipolar interaction has a negative impact on the intensity of (BH)max for shell thicknesses above a theresehold value, which depends on the material. The results show that the best shell material is the one with highest exchange stiffness.

4
  • ARTHUR GONÇALVES CAVALCANTI
  • Estudo de Propriedades de Defeitos Quânticos na Abordagem Holográfica

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO CARNEIRO DA CUNHA
  • DMITRY MELNIKOV
  • JACOPO VITI
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • THIAGO SIMONETTI FLEURY
  • Data: 09/06/2020

  • Mostrar Resumo
  • Nesta tese apresentamos uma revisão do AdS/BCFT proposta por T. Takayanagi para a descrição holográfica de
    sistemas com fronteiras, em particular, teorias de campo conformes com fronteiras (BCFTs). Motivado pela melhor
    compreensão da dualidade proposta, empregamos a entropia de emaranhamento como uma sonda de propriedades familiares de
    impurezas e defeitos. Discutimos as configurações que fornecem exemplos de fluxos do grupo de renormalização (GR) da
    entropia do defeitos, bem como pontos fixos de GR. Além disso, construímos novas soluções na holografia dual do BCFT
    através da aplicação de difeomorfismos entre sistemas sem temperatura e com temperatura. Com isto, estudamos alguns
    sistemas termodinâmicos fora do equilíbrio, em particular quenchs locais, apresentando um modelo para o comportamento
    dinâmico do próprio emaranhamento devido ao defeito quântico.


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis, we present a review of the proposal for AdS/BCFT by T. Takayanagi for the holographic description of
    boundary systems, in particular, boundary conformal field theories (BCFTs). Motivated by a better understanding of the
    proposed duality, we employ entanglement entropy as a probe of familiar properties of impurities and defects. We discuss the
    configurations that provide examples of the renormalization group (GR) flow of defect entropy, as well as fixed points of GR.
    In addition, we built new solutions in BCFT’s dual holography through the application of differenteomorphisms between
    systems without temperature and with temperature. With that, we studied some thermodynamic systems far from equilibrium,
    in particular local quenchs, showing a model for the dynamic behavior of the entanglement itself due to the quantum defect.

5
  • JADSON TADEU SOUZA DANTAS
  • Estabilização de Vórtices em Nanoestruturas Ferromagnéticas Cilíndricas Acopladas

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • FABIO HENRIQUE SILVA SALES
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • MARIA DAS GRACAS DIAS DA SILVA
  • SERGIO MURILO DA SILVA BRAGA MARTINS JUNIOR
  • Data: 31/07/2020

  • Mostrar Resumo
  • Grandes descobertas em pesquisa fundamental muitas vezes levam a uma nova era da tecnologia. Isso está prestes a acontecer no nanomagnetismo. Atualmente, existem perspectivas promissoras do design de nanoantenas de micro-ondas, com base no uso de sistemas que consistem em nanoelementos ferromagnéticos, adequadamente projetados para conter vórtices magnéticos em interação. Além disso, há demandas para controlar as quiralidades dos vórtices. Relatos experimentais indicam que o espectro de excitação do par de vórtices e a resistência magnética dependem das quiralidades dos vórtices. Além disso, a sincronização da dinâmica dos vórtices, devido à interação dos vórtices, leva a espectros de micro-ondas de alta qualidade, com linhas de emissão estreitas, conforme desejado para nano-antenas. O perfil magnético do vórtice resulta de uma competição entre as tendências impostas pela energia de troca e a energia dipolar. A nano-estruturação traz novos elementos e perspectivas promissoras para personalizar o perfil magnético do vórtice de nanoelementos ferromagnéticos para atender às demandas de novos dispositivos. Colocando dois nanoelementos juntos, se a distância dos nanoelementos for comparável às suas próprias dimensões geométricas, pode-se modificar o perfil intrínseco do vórtice do material ferromagnético, porque o campo dipolar em cada nanoelemento pode ter uma contribuição considerável emanada do outro nanoelemento. Investigamos a estrutura magnética na remanência de pares de vórtices de um par de nanocilindros circulares Fe, idênticos e coaxiais, de 21 nm de altura com diâmetro variando de 81 nm a 129 nm, e o eixo fácil de anisotropia uniaxial no plano das faces circulares. Mostramos que, escolhendo valores apropriados da distância entre os nanocilindros, é possível controlar a intensidade da interação dipolar, permitindo definir a quiralidade relativa dos vórtices em pares de nanoelementos circulares de Fe, conforme necessário para aplicações de dispositivos. Além disso, mostramos que as quiralidades e localizações dos vórtices nos nanocilindros podem ser controladas usando campos externos de intensidade moderada. Para pares de nanocilindros circulares de Fe, usamos rotas de preparações com o campo externo alinhado na direção do eixo x, paralelo ao eixo fácil da anisotropia uniaxial de Fe ou na direção do eixo y, perpendicular ao eixo fácil do Fe anisotropia uniaxial. Mostramos que, devido ao impacto da anisotropia uniaxial na sequência de fases magnéticas ao longo da rota de preparação do eixo x ou do eixo y, o estado remanescente pode ser um par de vórtices de mesma quiralidade ou um par de vórtices de quiralidades opostas. Além disso, investigamos pares de nano-cilindros de Py para fins de comparação. No caso dos nanocilindros Py, não há anisotropia uniaxial. Nossos resultados mostram que, para pares de nanocilindros Py, o padrão magnético na remanência não depende da direção do campo externo no plano usado na rota de preparação. Notamos que podemos ter características surpreendentes da interação dipolar entre os nanoelementos de Fe. Por exemplo, descobrimos que os nanocilindros isolados de 21 nm de altura e 129 nm de diâmetro mantêm um vórtice na remanência. No entanto, ao contrário da intuição, pares coaxiais desses nanocilindros, colocados um em cima do outro em distâncias pequenas, podem exibir, em vez disso, um estado quase uniforme na remanência. Isso pode ser uma informação valiosa para projetar nano-osciladores com base em par de vórtices. Também investigamos o estado remanente de pares de nanocilindros elípticos idênticos de Fe de 25nm de altura e distâncias de face a face variando de 20nm a 60nm. A anisotropia uniaxial dos nanocilindros de Fe está no plano das faces elípticas apontando ao longo da menor direção do eixo. Para induzir a nucleação do vórtice, usamos a rota de preparação com o campo externo ao longo da direção do eixo menor. Mostramos que, ao controlar a intensidades da interação dipolar, alterando a distância dos nanoelementos elípticos, pode-se projetar a estrutura magnética de quatro vórtices interagentes na remanência. Por exemplo, investigamos pares de nanocilindros de Fe (195 nm x 305 nm x 25 nm), cada um com eixos menor e maior de 195 nm e 305 nm de comprimento, respectivamente. Os nanocilindros de Fe isolados mantêm um único vórtice no centro na remanência. Um par desses nanocilindros, com uma distância face a face de 35 nm, mostra um par de vórtices de quiralidades opostas em cada nanocilindro. Mostramos que há alterações relevantes nas intensidades do campo dipolar e do campo efetivo local, devido à alteração da estrutura magnética resultante do movimento dos vórtices. Sugerimos que isso possa afetar os torques restauradores das oscilações dos vórtices ao redor das posições de equilíbrio.


  • Mostrar Abstract
  • Great discoveries in fundamental research very often lead to a new technology era. This is about to happen in nanomagnetism. Currently, there are promising perspectives of micro-wave nanoantenna’s design, based on the use of systems consisting of soft ferromagnetic nanoelements suitably designed to hold interacting magnetic vortices. Besides, there are demands for controlling the vortices chiralities. Experimental reports indicate that the vortex pair excitation spectra and magnetoresistance depend on the vortices chiralities. Furthermore, the synchronization of the vortex’s dynamics, owing to vortices interaction, leads to high-quality microwave spectra, with narrow emission lines, as desired for nanoantennas. The vortex magnetic profile results from a competition between the trends imposed by the exchange and the dipolar energies. Nanostructuring brings new elements and promising perspectives of tailoring the vortex magnetic profile of soft ferromagnetic nanoelements to suit device application demands. Placing two nanoelements together, if the nanoelements distance is comparable to its own geometrical dimensions, one may modify the intrinsic vortex profile of the soft material, because the dipolar field in each nanoelement may have a considerable contribution emanating from the other nanoelement. We have investigated the magnetic structure at remanence of pairs of vortices of a pair of identical and coaxial 21 nm height Fe circular nanocylinders with the diameter ranging from 81 nm to 129 nm, and the uniaxial anisotropy easy axis in the plane of the circular faces. In addition, we have investigated similar Py systems for comparison purposes. We have shown that by choosing appropriate values of the nanocylinders distance, one may control the dipolar interaction strength, allowing to set the relative chirality of the vortices in pairs of circular Fe nanoelements, as required for device applications. Furthermore, we have shown that the vortices chiralities and locations in the nanocylinders may be controlled by using external fields of moderate strength. For circular nanocylinders pairs, we have used preparations routes with the external field-aligned either in the x-axis direction, parallel the easy axis of the Fe uniaxial anisotropy, or in the y-axis direction, perpendicular to the easy axis of the Fe uniaxial anisotropy. We have shown that owing to the impact of the uniaxial anisotropy in the sequence of magnetic phases along either the x-axis or the y-axis preparation route, and the remnant state may be either a same chirality vortex pair or an opposite chirality vortex pair. In the case of Py nanocylinders, there is no uniaxial anisotropy. Our results show that for Py nanocylinder pairs, the magnetic pattern at remanence does not depend on the direction of the in-plane external field used in the preparation route. We notice that one may have surprising features from the dipolar interaction between the Fe nanoelements. For instance, we have found that isolated 21 nm height and 129 nm diameter Fe nanocylinders hold a vortex at remanence. However, contrary to intuition, coaxial pairs of these nanocylinders, placed one on top of the other at short distances, may display, instead, an almost uniform state at remanence. This might be valuable information for designing nano-oscillators based on pair of vortices. We have also investigated the remnant state of pairs of identical elliptical 25nm height Fe nanocylinders with face-to-face distance ranging from 20nm to 60nm. The Fe nanocylinders uniaxial anisotropy easy axis is in the plane of the elliptical faces pointing along the minor axis direction. To induce vortex nucleation, we have used the preparation route with the external field along the minor axis direction. We have shown that controlling the dipolar interaction strength by changing the elliptical nanoelements distance, one may design the magnetic structure of four interacting vortices at remanence. For instance, we investigated pairs of Fe (195 nm x 305 nm x 25 nm) nanocylinders, each with a 195 nm and 305nm long minor and major axes, respectively. The isolated Fe nanocylinders hold a single vortex at the center at remanence. A pair of these nanocylinders, with a 35 nm face-to-face distance, instead, shows a pair of opposite chirality vortices in each nanocylinder. We have shown that there are relevant changes in the strength of the dipolar and local fields, owing to the change of the magnetic structure that results from vortices motion. We suggest that this may affect the restoring torques for vortices oscillations around the equilibrium positions.

6
  • ISAAC DE MACÊDO FÉLIX
  • Condução de Calor em Nanofitas Quase-Periódicas de Grafeno-hBN

  • Orientador : LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE FONTES DA FONSECA
  • ANDERSON LUIZ DA ROCHA BARBOSA
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 04/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • O desenvolvimento da nanotecnologia tem exigido uma compreensão cada vez maior dos fenômenos ligados ao transporte de calor em nanoescala, a fim de encontrar estratégias promissoras para o gerenciamento térmico em dispositivos eletrônicos miniaturizados. Nesse sentido, super-redes semicondutoras (cujos fônons são os principais portadores de calor) têm se mostrado uma plataforma ideal para a exploração desses fenômenos, pois permitem controlar suas propriedades físicas ajustando unicamente o seu período de super-rede (tamanho da supercélula). No presente estudo, foram realizadas simulações de dinâmica molecular de não-equilíbrio para investigar o transporte térmico em super-redes de grafeno-hBN (nitreto de boro hexagonal) frente à quebra gradual da sua periodicidade. Para isso, foram construídas nanofitas quase-periódicas, situadas entre um meio periódico e desordenado, distribuindo os domínios de grafeno e hBN em suas supercélulas conforme as sequências de Fibonacci, Thue-Morse e Período-Duplo, que exibem um crescimento controlado a partir do caso periódico. Os resultados revelaram um comportamento semelhante para as três sequências analisadas. No caso periódico, há um comportamento não-monotônico da condutividade térmica em função do período de super-rede, que é uma consequência da transição do regime de transporte térmico coerente (fônons como ondas) para incoerente (fônons como partícula), como tem sido relatado na literatura. No entanto, à medida que a simetria de translação das nanofitas se degrada com a quase-periodicidade da supercélula, o regime de transporte térmico coerente é gradualmente suprimido devido ao espalhamento de fônons em diferentes escalas de comprimentos. Isso permite reduzir sua condutividade térmica de maneira controlada, podendo fornecer valor até 60 % menor do que a condutividade térmica da sua contraparte periódica. Esse achado abre um novo horizonte para o controle do transporte calor em nanoescala e apresenta uma estratégia valiosa para o desenvolvimento de novos materiais termoelétricos.


  • Mostrar Abstract
  • The development of nanotechnology requires an increasing understanding of the phenomena related to nanoscale heat transport, in order to find promising strategies for thermal management in miniaturized electronic devices. In this sense, semiconductor superlattices (whose phonons are the main heat carriers) have been shown to be an ideal platform for the exploration of these phenomena, as they allow to control their physical properties by adjusting only their superlattice period (supercell size). In the present study, non-equilibrium molecular dynamics simulations were performed to investigate thermal transport in graphene-hBN superlattices in the face of a gradual deviation from their periodicity. For this purpose, quasiperiodic nanoribbons were built, which lie between periodic and disordered medium, distributing the domains of graphene and hBN in their supercells according to the Fibonacci, Thue-Morse and Double-Period sequences, which exhibit controlled growth from the periodic case. The results revealed a similar behavior for the three sequences analysed. In the periodic case, there is a non-monotonic behavior of the thermal conductivity with the superlattice period, which is a consequence of the crossover from the coherent (phonons wave-like) to incoherent (phonons particle-like) thermal transport regime, as has been reported in the literature. However, as the translation symmetry of the nanoribbons degrade with the quasiperiodicity of the supercell, the coherent thermal transport regime is gradually suppressed due to the diffuse scattering of phonons in different length scales. This allows to reduce its thermal conductivity in a controlled manner, being able to provide a value up to 60 % smaller than the thermal conductivity of its periodic counterpart. This finding opens a new horizon for the control of nanoscale heat transport and presents a valuable strategy for the development of new thermoelectric materials.

7
  • DIEGO ALVES DE BARROS
  • Síntese e Caracterização de Nanoestruturas Magnéticas de NdCo Recobertas com PVP

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • LÁZARO LUIS DE LIMA SOUSA
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • THOMAS DUMELOW
  • Data: 31/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • Compostos intermetálicos de terras raras (TR) e metais de transição (MT) são bastante utilizados na produção de ímãs permanentes e apresentam, em geral, comportamento ferromagnético. A maioria destes compostos é produzida em forno a arco ou em moinhos de bolas, métodos físicos que não permitem controlar muitas variáveis no processo. Atualmente, grande parte da pesquisa nessa área, está relacionada à produção destes compostos através de métodos químicos. Neste trabalho, propõe-se um processo para a síntese de nanopartículas magnéticas do tipo NdCo via o método poliol, com a utilização do PVP, para cinco amostras com variação das proporções molares dos compostos. O PVP foi utilizado para a proteção das partículas contra a agregação e a oxidação. Foram realizadas medidas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) para análises estrutural e morfológica, respectivamente. Medidas de magnetização DC, magnetometria de amostra vibrante a 5 K e a 300 K e termogravimetria magnética (TGM), foram realizadas para caracterização magnética. As medidas de DRX mostraram a formação das fases NdCo2, Nd2Co7, Nd5Co19 e Nd2Co17, com predominância da fase Nd2Co17, para quatro das cinco amostras. Os parâmetros de rede do difratograma foram obtidos através do refinamento rietveld e mostrou que os tamanhos médios dos cristalitos variaram de 6,5 nm a 20,7 nm. Pela MET foi possível observar nanopartículas do tipo elipsoidais e esféricas, distribuídas em matriz de PVP, com distribuições de tamanhos variando de 6,1 nm a 12,4 nm, e quais planos cristalográficos e suas respectivas fases contribuíram para a formação das imagens. As medidas de magnetização DC em função da temperatura indicaram as temperaturas de Curie (Tc) das fases e estão de acordo com a literatura e as medidas de DRX, os valores de magnetização apresentaram elevações nas proximidades de Tque estão relacionados a mudança de fase do PVP para elevadas temperaturas, e a consequente formação de fases metaestáveis, ricas em Cobalto, reportadas na literatura. O comportamento ferromagnético foi observado em todas as amostras tanto a 5 K como a 300 K nas medidas de magnetometria de amostra vibrante. Com as medidas de termogravimetria magnética (TGM) foram obtidas as temperaturas de transição para as fases reportadas nas medidas anteriores, inclusive para as fases metaestáveis através do método de interpolação simples.


  • Mostrar Abstract
  • Rare earth (RE) intermetallic compounds and transition metals (TM) are widely used in the production of permanent magnets and have, in general, ferromagnetic behavior. Most of these compounds are produced in an arc furnace or in ball mills, physical methods that do not allow controlling many variables in the process. Currently, much of the research in this area is related to the production of these compounds through chemical methods. In this work, we propose a process for the synthesis of magnetic nanoparticles of the NdCo type via the polyol method, with the use of PVP, for five samples with variation in the molar proportions of the compounds. PVP was used to protect the particles against aggregation and oxidation. X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) measurements were performed for structural and morphological analysis, respectively. DC magnetization measurements, vibrant sample magnetometry at 5 K and 300 K and magnetic thermogravimetry (MTG), were performed for magnetic characterization. The XRD measurements showed the formation of the NdCo2, Nd2Co7, Nd5Co19 and Nd2Co17 phases, with predominance of the Nd2Co17 phase, for four of the five samples, for four of the five samples. The diffractogram network parameters were obtained through the rietveld refinement and showed that the average crystallite sizes ranged from 6.5 nm to 20.7 nm. Through TEM it was possible to observe ellipsoidal and spherical nanoparticles, distributed in a PVP matrix, with size distributions ranging from 6.1 nm to 12.4 nm, and which crystallographic planes and their respective phases contributed to the formation of the images. The DC magnetization measurements as a function of temperature indicated the Curie temperatures (Tc) of the phases and are in accordance with the literature and XRD measurements, the magnetization values showed elevations in the vicinity of Tc which are related to the PVP phase shift to high temperatures, and the consequent formation of metastable phases, rich in Cobalt, reported in the literature. The ferromagnetic behavior was observed in all samples at both 5 K and 300 K in the measurements of magnetometry of vibrant sample. With the TGM magnetic thermogravimetry measurements, the transition temperatures for the phases reported in the previous measurements were obtained, including for the metastable phases, through the simple interpolation method.

8
  • ÉRIC CARVALHO ROCHA
  • Estrutura analítica complexa das distribuições estáveis de Lévy

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • Data: 23/09/2020

  • Mostrar Resumo
  • A quase onipresente distribuição α-estável de Lévy não tem uma expressão de forma fechada geral em termos de funções elementares – os casos Gaussiana e Cauchy são exceções notáveis. Para melhor entender este dilema de quase 80 anos, nós estudamos a continuação analítica complexa pα (z), z ∈ C , da distribuição α-estável de Lévy pα (x), x ∈ R, parametrizado por 0 < α ≤ 2. Primeiramente, estendemos resultados conhecidos mas intricados e damos uma nova prova de que pα (z) é holomórfica no plano complexo inteiro para 1 < α ≤ 2, enquanto que pα (z) não é nem mesmo meromórfica em C para 0 < α < 1. Em seguida, revelamos a estrutura analítica complexa completa de pα (z) usando a técnica domains coloring. Finalmente, motivados por essas ideias, argumentamos sobre a possível não existência de uma expressão de forma fechada em termos de funções elementares para pα (x) para um α geral.


  • Mostrar Abstract
  • The almost ubiquitous Lévy α-stable distributions lack general closed-form expressions in terms of elementary functions—Gaussian and Cauchy cases being notable exceptions. To better understand this 80-year-old conundrum, we study the complex analytic continuation pα (z), z ∈ C , of the Lévy α-stable distribution family pα (x), x ∈ R, parametrized by 0 < α ≤ 2. We first extend known but intricate results, and give a new proof that pα (z) is holomorphic on the entire complex plane for 0 < α ≤ 2, whereas pα (z) is not even meromorphic on C for 0 < α < 1. Next, we unveil the complete complex analytic structure of pα (z) using domain coloring. Finally, motivated by these insights, we argue, that possibly, there cannot be closed-form expressions in terms of elementary functions for pα (x) for general α.

9
  • IVANDSON PRAEIRO DE SOUSA
  • Estatı́sticas de avalanches e intervalos interavalanches em séries temporais

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • GILBERTO CORSO
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • JOSÉ GARCIA VIVAS MIRANDA
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • SERGIO R. LOPES
  • Data: 23/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho apresentamos resultados empı́ricos obtidos por meio da análise de séries temporais de três diferentes sistemas complexos: sinais de ruı́do barkhausen em sistemas magnéticos, sinais de acelerômetro que registraram a atividade motora em roedores e sinais acústicos que registraram o ruı́do de fundo em alguns ecossistemas (soundscapes). Em particular, verificamos que as séries temporais desses três sistemas possuem uma caracterı́stica em comum: a intermitência, todas com algum intervalo temporal distribuı́do segundo uma lei de potências. Mais precisamente, no caso do ruı́do Barkhausen em filmes ferromagnéticos, obtivemos uma distribuição exponencial para os waiting times, contrastando com a já bem conhecida lei de potências para as durações das avalanches. Para os sinais de acelerômetro obtido em camundongos, mostramos que há uma alternância entre uma distribuição da forma de lei de potências para as durações das avalanches de atividade motora e uma distribuição exponencial para os intervalos de quietude. Já para o caso das séries temporais acústicas, mostramos que ocorre uma alternância entre uma distribuição lognormal para os intervalos de atividade acústica (os sound times) e uma lei de potências para os intervalos de quietude para todos os ecossistemas analisados.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we present empirical results obtained through the analysis of time series of three different complex systems: barkhausen noise signals in magnetic systems, accelerometer signals that recorded motor activity in rodents and acoustic signals that recorded background noise in some ecosystems ( soundscapes). In particular, we found that the time series of these three systems have a common feature: intermittency, all with some time interval distributed according to a power law. More precisely, in the case of Barkhausen noise, we obtained an exponential distribution for waiting times, in contrast to the already well-known power law for avalanche durations. For the accelerometer signals obtained in mice, we show that there is an alternation between a distribution of the
    power law form for the durations of the avalanches of motor activity and an exponential distribution for the quiet intervals. In the case of acoustic time series, we show that there is an alternation between a lognormal distribution for the intervals of acoustic activity (the sound times) and a power law for the intervals of quiet for all analyzed ecosystems.

10
  • NÚBIA RIBEIRO MACHADO
  • Dinâmica da magnetização e ruído Barkhausen em multicamadas ferromagnéticas

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • RUBEM LUÍS SOMMER
  • SERGIO LUIZ ALVES DE QUEIROZ
  • Data: 03/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Desde sua descoberta em 1919, o ruído Barkhasen (BN) tem sido vastamente utilizado como uma importante ferramenta para caracterizar materiais magnéticos macios, compreender o complexo processo de magnetização e, em particular, investigar a dinâmica de paredes de domínio. Nos últimos anos, o BN tem atraído grande interesse como um exemplo da manifestação do “crackling noise” em sistemas magnéticos. No caso particular da dinâmica de paredes de domínio e BN, a maioria dos estudos concentra-se em explicar propriedades estatísticas como as distribuições de área e duração dos saltos, área média e espectro de potência, que podem ser descritas por leis de potência com expoentes, τ , α, 1/σνz e ϑ, respectivamente. Estas leis de potência, que apresentam “cutoff”, são consideradas como uma característica do comportamento crítico do processo de magnetização. Neste trabalho, nos concentramos no estudo do ruído Barkhausen em filmes de multicamadas ferromagnéticas através do tradicional método indutivo e das propriedades estatísticas dos saltos Barkhausen. Especificamente, foram obtidas séries temporais do ruído Barkhausen para filmes de multicamadas com composição Co77Fe23B10(10nm)/Ag(2 nm), Co77Fe23B10(10 nm)/Ta(2 nm), Ni81Fe19(10 nm)/Ag(2 nm) e Ni81Fe19(10nm)/Ta(2 nm)  e estruturas consistindo de 10, 15, 25 e 50 bicamadas empilhadas. Motivados pelos resultados obtidos em filmes policristalinos e amorfos com diferentes espessuras, através do método, investigamos a dinâmica da magnetização através de expoentes críticos das distribuições de área, duração, área média e espectro de potência, obtidos experimentalmente, a fim de compreender os efeitos da dimensionalidade do sistema e do alcance das interações sobre os expoentes devido ao movimento de paredes de domínio. A partir de previsões teóricas de modelos que descrevem a dinâmica de uma parede de domínio ferromagnética impulsionada por um campo magnético externo através de um meio desordenado, foram observados que os expoentes obtidos experimentalmente, quando comparados aos modelos teóricos, apresentam comportamento magnético tridimensional com interação do tipo dipolar de longo-alcance, independente do número de bicamadas empilhadas, do espaçador e da frequência de campo, sugerindo uma única classe de universalidade para o conjunto de expoentes. Em particular, não foram observados a dependência dos expoentes τ e α com a frequência de campo para as multicamadas policristalinas, uma impressão digital da teoria de campo-médio que descreve materiais magnéticos policristalinos tridimensionais. Os dados nos revelam uma dinâmica DWs tridimensional artificialmente estruturada devido ao ato de empilhar  bicamadas com comportamento magnético bidimensional. Por fim, são feitas considerações sobre um possível acoplamento entre as camadas como um indicativo da estabilidade do expoentes


  • Mostrar Abstract
  • Since its discovery in 1919, Barkhasen noise (BN) has been widely used as an important tool to characterize soft magnetic materials, to understand the complex magnetization process and, in particular, to investigate the dynamics of domain walls. In recent years, BN has attracted great interest as an example of the manifestation of crackling noise in magnetic systems. In the particular case of the dynamics of domain walls and BN, most studies concentrate on explaining statistical properties such as the distributions of area and duration of jumps, average area and power spectrum, which can be described by power laws with exponents, τ, α, 1/σνz e ϑ  respectively. These power laws, which present a cutoff, are considered as a characteristic of the critical behavior of the magnetization process. In this work, we focus on the study of  Barkhausen noise in ferromagnetic multilayer films using the traditional inductive method and the statistical properties of  Barkhausen jumps. Specifically, were obtained Barkhausen noise time series for multilayer films with Co77Fe23B10(10 nm)/Ag(2 nm), Co77Fe23B10(10 nm)/Ta(2 nm) ,  Ni81Fe19(10nm)/Ag(2 nm) e Ni81Fe19(10nm)/Ta(2 nm) and structures consisting of 10, 15, 25 and 50 stacked bilayers. Motivated by the results obtained in polycrystalline and amorphous films with diferent thicknesses, through the method, we investigate the dynamics of magnetization through critical exponents of the distributions of area, duration, average area and power spectrum, obtained experimentally, to understand the efects the dimensionality of the system and the range of interactions on exponents due to the movement of domain walls. From theoretical predictions of models that describe the dynamics of a ferromagnetic domain wall driven by an external magnetic field through a disordered environment, it was observed that the exponents obtained experimentally, when compared to theoretical models, present three-dimensional magnetic behavior with long-range dipolar interaction, regardless of the number of stacked bilayers, the spacer and the field frequency suggesting a single universality class for the set of exponents. In particular, dependence on exponents τ and α for polycrystalline multilayers was not observed, a fingerprint of field theory-medium that describes three-dimensional polycrystalline magnetic materials. Our resuls reveal an artificially structured three-dimensional DWs dynamics due to the act of stacking bilayers with two-dimensional magnetic behavior. Finally, we raise possibilities of the coupling between the layers as an indicator of the stability of the exponents

11
  • LEONARDO RIBEIRO COLAÇO
  • VÍNCULOS COSMOLÓGICOS SOBRE  UMA POSSÍVEL VARIAÇÃO TEMPORAL DA CONSTANTE DE ESTRUTURA FINA E DA  RELAÇÃO DE DUALIDADE DAS DISTÂNCIAS CÓSMICAS

  • Orientador : RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • RONALDO CARLOTTO BATISTA
  • SAULO HENRIQUE PEREIRA
  • Data: 11/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Nos últimos anos, com o advento de observações astronômicas cada vez mais robustas e  precisas, a investigação mais profunda do papel das constantes fundamentais da natureza tornou-se um  campo fascinante de pesquisa, pois qualquer variação espaço-temporal destas constantes indicaria a presença de uma nova física e colocaria em cheque a própria cosmologia relativística, alicerçada no Princípio Cosmológico.Nesta tese, utilizando observações de aglomerados de galáxias, medidas de Supernovas tipo Ia e Sistemas de Lentes Gravitacionais Fortes propomos três métodos para sondar uma possível variação temporal da constante de estrutura fina (). Tal possível variação é investigada no contexto específico do modelo Runaway Dilaton, originado de teorias de cordas. Concluímos que, embora os vínculos observacionais obtidos sobre uma possível variação de () não sejam competitivos com os da espectroscopia de quasares (), nossas propostas fornecem vínculos completamente independentes e com intervalos de redshifts distintos. Por fim, também é proposto um teste para sondar possíveis desvios da relação de dualidade das distâncias cósmicas,, utilizando medidas da relação de escala advindas das propriedades de aglomerados de galáxias mais supernovas do tipo Ia. Os vínculos cosmológicos obtidos sobre possíveis desvios da relação são compatíveis com os limites presentes na literatura e apontam para a validade da relação de dualidade. 


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, with the advent of increasingly robust and accurate astronomical observations, further investigations of the role of fundamental constants of nature has become a fascinating field of research, because any space-time variation of these constants would indicate the presence of a new physics and would put in check the relativistic cosmology itself, based on the Cosmological Principle.In this thesis, by using galaxy clusters observations, type Ia Supernovae measurements, and Strong Gravitational Lensing Systems we propose three methods to probe a possible time variation of the fine structure constant (). Such possible variation is investigated in the specific context of the Runaway Dilaton model, which was originated from string theories. We conclude that, although the observational bounds obtained on a possible variation of  () are not competitive with those from quasar spectroscopy (), our proposals provide completely independent bounds with different redshift intervals. Finally, a test to probe a possible deviation of the cosmic distance duality relation (CDDR) is also proposed, , by using scaling-relation measurements from galaxy clusters properties plus type Ia supernova. The cosmological bounds obtained on possible deviations from the relation are compatible with the limits present in the literature and point to the validity of the duality relation.

12
  • CORNÉLIO RODRIGUES FILHO
  • Pseudo-Escalares na Teoria de Klebanov-Strassler

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DMITRY MELNIKOV
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RICCARDO STURANI
  • HORATIU STEFAN NASTASE
  • NELSON RICARDO DE FREITAS BRAGA
  • Data: 17/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Nesta tese descrevemos o setor pseudo-escalar $0^{-+}$ da teoria de Klebanov-Strassler. Este setor completa a construção holográfica para os estados mais leves de glueballs, que são singletos perante a simetria global $SU(2)\times SU(2)$. Nós derivamos as equações lineares da supergravidade para o setor pseudo-escalar e analisamos o seu espectro. O sistema de equações apresenta compatibilidade com seis automodos, como esperado pela supersimetria. Nossa análise numérica permite de forma confiável extrair quatro torres de autovalores. Tais valores mostram boa compatibilidade com os resultados do setor  escalar $0^{++}$, que já são conhecidos através de outro trabalho. Assumindo as massas de $0^{++}$ como uma referência, nós comparamos os estados mais leves do espectro holográfico com os resultados de Yang-Mills na rede para $SU(3)$ e $SU(\infty)$.


  • Mostrar Abstract
  • Nesta tese descrevemos o setor pseudo-escalar $0^{-+}$ da teoria de Klebanov-Strassler. Este setor completa a construção holográfica para os estados mais leves de glueballs, que são singletos perante a simetria global $SU(2)\times SU(2)$. Nós derivamos as equações lineares da supergravidade para o setor pseudo-escalar e analisamos o seu espectro. O sistema de equações apresenta compatibilidade com seis automodos, como esperado pela supersimetria. Nossa análise numérica permite de forma confiável extrair quatro torres de autovalores. Tais valores mostram boa compatibilidade com os resultados do setor  escalar $0^{++}$, que já são conhecidos através de outro trabalho. Assumindo as massas de $0^{++}$ como uma referência, nós comparamos os estados mais leves do espectro holográfico com os resultados de Yang-Mills na rede para $SU(3)$ e $SU(\infty)$.

13
  • ANTONIA VERUSKA BENEVIDES PINHEIRO
  • Estudo dos acoplamentos magnéticos em nanoestruturas CoFe2O4@CoFe2 dispersas em matriz de Ag

  • Orientador : SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIR MACÊDO
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • FELIPE BOHN
  • JOÃO MARIA SOARES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 18/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Usando o método de coprecipitação foram sintetizadas amostras (precursoras) do nanocompósito CoFe2O4-Ag variando-se a concentração de CoFe2O4. Estas amostras foram submetidas à redução térmica, sob atmosfera de H2 à 350 °C, por diferentes tempos a fim de obtermos uma nanoestrutura núcleo-casca da CoFe2O4@CoFe2 dispersa na matriz de Ag. Através de difratometria de Raios X observou-se a formação das fases CoFe2O4, CoFe2 e Ag, onde o pico da CoFe2 (casca) se torna mais evidentes para amostras reduzidos por um tempo mais prolongado. Os refinamentos Rietveld forneceram valores para o tamanho das nanopartículas de CoFe2O4 (núcleo) que diminuem com o acréscimo, de 30 para 90 minutos, no tempo de redução. Esta diminuição também foi observada em imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão, e é em torno de 0,5 nm. Enquanto isso, a espessura da casca (δCF) passa de 2,5 nm para 3 nm entre as amostras com menor concentração de CoFe2O4 reduzidas por 30 e 90 minutos, respectivamente. As nanopartículas de Ag, nas amostras precursoras, apresentam diâmetros de 11 nm, mas este valor aumenta para ≈ 15 - 20 nm após o tratamento térmico. As medidas de Magnetização, em 300 K, revelam uma diminuição no campo coercivo (Hc) a medida que δCF  aumenta, e o comportamento das curvas sugere um acoplamento do tipo exchange spring. Foi elaborado um modelo fenomenológico para descrever o comportamento das interações magnéticas em relação à distância entre as nanopartículas núcleo casca, Dnc, a partir das análises dos Plots de Henkel e gráficos de δm, que são obtidos através da relação entre as magnetizações remanentes inversa e direta. Para distâncias pequenas Dnc há uma maior contribuição das interações dipolares. Quando Dnc aumenta as interações de troca são mais pronunciadas, pois a contribuição devido o acoplamento na interface núcleo-casca é evidenciada. Medidas de Magnetização em Função do Campo em 4 K via zero field coolingfield cooling sob um campo de resfriamento de 1 T exibem um deslocamento horizontal nas curvas, que podem ser atribuídos à congelamento de spins na interface núcleo-casca. Verificou-se que o campo de exchange bias (HEB) em amostras com menor δCF  é aproximadamente o dobro do apresentado em amostras com δCF  mais espessas. Sendo este incremento em HEB relacionado à razão da área superficial de uma camada desordenada com o volume da camada ferromagnética.


  • Mostrar Abstract
  • Using the coprecipitation method, samples (precursors) of the CoFe2O4-Ag nanocomposite were synthesized, varying the concentration of CoFe2O4. These samples were subjected to thermal reduction, under H2 atmosphere at 350 °C, for different time intervals in order to obtain a core-shell nanostructure of CoFe2O4@CoFe2 dispersed in the Ag matrix. Through X-ray diffractometry, it was observed the phases CoFe2O4, CoFe2 and Ag,, where the peak of CoFe2 (shell) becomes more evident for samples reduced for a longer time. Rietveld refinements provide values for the size of CoFe2O4 nanoparticles (core) which decrease size with the increase in the reduction time, from 30 to 90 minutes. This decrease was also observed in Transmission Electron Microscopy images, and is around 0.5 nm. Meanwhile, the shell thickness (δCF) changes from 2.5 nm to 3 nm between samples with a lower concentration of CoFe2O4 reduced by 30 and 90 minutes. The nanoparticles of Ag, in the precursor samples, have diameters of 11 nm, but this value increases to ≈ 15 - 20 nm after the heat treatment. Magnetization measurements, at 300 K, reveal a decrease in the coercive field (Hc) as δCF increases, and the behavior of the curves suggests an exchange spring coupling. A phenomenological model was developed to describe the behavior of magnetic interactions in relation to the distance between the core shell nanoparticles, Dnc, based on the analysis of  Henkel and δm plots which are obtained through the relationship between the remaining reverse and direct magnetizations. For small Dnc distances, there is a greater contribution of dipolar interactions. When Dnc increases, the exchange interactions are more pronounced, as the contribution due to coupling at the core-shell interface is evidenced. Magnetization measurements as a function of the field in 4 K by zero field cooling and field cooling under a 1 T cooling field exhibit a horizontal shift in the curves, which can be attributed to freezing spins at the core-shell interface. It was found that the field of exchange bias (HEB) in samples with lesser δCF is approximately double that presented in samples with thicker δCF. This increase in HEB is related to the ratio of the surface area on one disordered layer to the volume of the ferromagnetic layer.

2019
Dissertações
1
  • JOSIEL MENDONÇA SOARES DE SOUZA
  • Descriminando Modelos Cosmológicos de Expansão com Detectores de Ondas
    Gravitacionais de Terceira Geração

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • RICCARDO STURANI
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 26/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • No alvorecer da Astronomia das Ondas Gravitacionais, novos caminhos têm sido abertos para
    testar e restringir modelos cosmológicos. Simulando sirenes padrões detectadas pelo detector terrestre de
    ondas gravitacionais de terceira geração, o Einstein Telescope, mostramos como podemos discriminar
    diferentes modelos cosmológicos. Neste trabalho, usamos dados projetados de 10 anos de medições pelo
    Einstein Telescope para comparar o modelo cosmológico padrão (o Lambda CDM) com modelos utilizando
    diferentes parametrizações fenomenológicas da equação de estado para a energia escura.


  • Mostrar Abstract
  • At the dawn of Gravitational Wave Astronomy, new avenues have been opened to test and
    constrain cosmological models. By simulating standard sirens detected by the third generation ground-
    based gravitational wave detector, Einstein Telescope, we show how we one can discriminate among
    different cosmological models. In this work, we use 10-year projected data of Einstein Telescope to compare
    the standard cosmological model (the Lambda CDM) with models using different phenomenological
    parametrizations of the equation of state for the dark energy.

2
  • HERNÁN GUILLERMO BUENO XAVIER
  •  An Effective Model for Strongly Correlated Electrons

  • Orientador : ALVARO FERRAZ FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • EVGENII KOCHETOV
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 28/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho examinamos uma formulação efetiva para o modelo $t$-$J$, o qual acredita-se
    capturar a física por trás do regime de baixa dopagem dos cupratos de alta-$T_c$. Depois de reformular o
    problema original nesta nova representação, verificamos a consistência de nosso procedimento e
    discutimos algumas consequências físicas dessa representação, incluindo a transição entre os regimes de
    pequena e grande superfícies de Fermi observada experimentalmente. Em seguida, exploramos a
    possibilidade de construir uma representação por integrais de caminho para a função de partição do modelo
    $t$-$J$ partindo da formulação proposta. Finalmente, fazendo uso dessa última representação derivamos
    uma teoria de campos contínua em $(2+1)$ dimensões de espaço-tempo que apresenta pequenos
    \textit{pockets} do tipo buraco próximos às regiões nodais da zona de Brillouin em conjunto com um
    mecanismo não convencional para supercondutividade.


  • Mostrar Abstract
  • In this work we examine an alternative effective formulation for the $t$-$J$ model which is believed
    to capture the essential physics behind the underdoped regime of the high-$T_c$ cuprates. After recasting
    the original problem in this new representation, we check the consistency of our procedure and discuss
    some physical consequences of such a representation including, the crossover between the regimes of small
    and large Fermi surfaces which is observed experimentally. We then explore the possiblity of constructing a
    path integral representation for the $t$-$J$ quantum partition function departing from the proposed
    formulation. Finally, we use the latter formalism to derive a continuum effective field theory in $(2+1)$
    spacetime dimensions which features small hole-like pockets near the nodal regions of the Brillouin zone
    along with an unconventional mechanism for superconductivity.

3
  • PABLO JOSÉ LIMA SOARES
  • Polaritons em cristais fotônicos intercalados com grafeno

  • Orientador : EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • FABIO FERREIRA DE MEDEIROS
  • Data: 08/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • Apresentamos a propagação de ondas eletromagnéticas em estruturas multicamadas periódicas e quasi-periódicas (tipo Fibonacci), intercaladas por uma camada de grafeno, usando um modelo teórico baseado no tratamento da matriz transferência para simplificar a álgebra, que pode ser bastante elaborada. A estrutura de multicamadas é composta por dois materiais A e B com índices de refração positivo e negativo na região de frequência terahertz (THz). A camada A é um semicondutor (carboneto de silício - SiC), com
    uma função dielétrica tipo plasmon-fônon e uma permeabilidade magnética constante. A camada B é um metamaterial (tantalato de lítio - LiTaO3) com uma função dielétrica do tipo plasmon-polariton e uma permeabilidade magnética do tipo Drude. Os espectros da banda fotônica são investigados não somente para o caso ideal, onde o índice de refração dependente da frequência de um dos materiais pode ser considerado constante na faixa de frequência considerada, bem como o caso mais realista, levando em conta um índice de refração dependente da frequência para ambos os materiais. A chamada região de zero-gap do índice de refração médio  da estrutura fotônica é também investigada. Apresentamos também uma análise quantitativa dos resultados, mostrando a distribuição das larguras de banda fotônicas permitidas para as altas gerações, o que dá uma boa visão sobre suas leis de localização e potência.


  • Mostrar Abstract
  • We presented an electromagnetic wave propagation in periodic and quasiperiodic (Fibonacci type) multilayer structures, intercalated by a graphene layer, using a theoretical model based on a transfer matrix treatment to simplify the algebra which can be otherwise quite heavy. The multilayer structure is composed by two materials A and B with positive and negative refraction indexes in the terahertz (THz) region. Medium A is a semiconductor (silicon carbide - SiC), with a plasmon-phonon dielectric function and a constant magnetic permeability. Medium B is a metamaterial (lithium tantalate - LiTaO3) with a plasmon-polariton type dielectric function and a Drude type magnetic permeability. We discussed the photonic band gap spectra for both the ideal cases, where the refractive index dependent on the frequency of one of the materials can be considered constant in the the frequency range investigated, as well as the more realistic case, taking into account a frequency-dependent refraction index for both materials. The so-called zero-gap region of the mean refractive index  of the photonic structure is also investigated. We also presented a quantitative analysis of the results, pointing out the distribution of the allowed photonic bandwidths for high generations, which gives a good insight about their localization and power laws.

4
  • SAMIHR VALENTIM HERMES
  • Equação de Boltzmann Quântica e Hierarquia BBGKY

  • Orientador : TOMMASO MACRI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • SIMONE PAGANELLI
  • TOMMASO MACRI
  • Data: 04/10/2019

  • Mostrar Resumo
  • Nesta dissertação teremos como foco ferramentas da física estatística aplicadas a problemas relacionados a condensação de Bose-Einstein em temperatura finita. Começaremos por uma breve introdução aos métodos clássicos, já conhecidas de cursos fundamentais. Em seguida, a partir de uma teoria cinética, obteremos as equações do movimento para átomos no estado condensado, bem como para as quasipartículas de Bogoliubov da nuvem térmica de átomos excitados. Através dessa descrição cinética, também vamos obter, a partir de princípios da mecânica quântica, a hierarquia de Born-Bogoliubov-Green-Kirkwood-Ygon (BBGKY), que pode ser truncada de forma que obtemos a Equação de Boltzmann-Vlasov. Por fim, iremos utilizar os mesmos princípios microscópicos para estudar o amortecimento das excitações coletivas no condensado de Bose-Einstein no regime térmico.


  • Mostrar Abstract
  • In this work we will focus in statistical physics applied to problems of Bose-Einstien condensation at finite temperatures. We begin by a brief introduction to the classical methods, already well established by fundamental courses. Afterwards, starting from a kinetic theory, we will obtain the equations of motion for the atoms in the condensate state, as well as for the Bogoliubov quasiparticles of the thermal cloud of excited atoms. Through this kinetic description, we will also obtain, from quantum principles of quantum mechanics, the Born-Bogoliubov-Green-Kirkwood-Ygon (BBGKY) hierarchy, which can be truncated to obtain the Boltzmann-Vlasov Equation. Finally, we will use the same microscopic principles to study the damping of collective excitations of the Bose-Einstein condensate in the thermal regime.

5
  • YOXARA SÁNCHEZ VILLAMIZAR
  • Phenomenology of the Type-II seesaw model

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ALEJANDRO COGOLLO APONTE
  • CARLOS ANTÔNIO DE SOUSA PIRES
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • Data: 29/11/2019

  • Mostrar Resumo
  • Nesta dissertação, serão revisados os aspectos teóricos e experimentais do modelo seesaw tipo II. O seesaw tipo II é um mecanismo que gera massas de neutrinos, adicionando um tripleto escalar fraco ao espectro do modelo padrão.  Este modelo é fenomenologicamente atraente porque pode gerar massas de neutrinos sem invocar novos efeitos físicos em escalas de energia muito alta. Revisamos as restrições provenientes dos parâmetros de precisão $\ rho $-electroweak e os dados de precisão eletrofraca. Posteriormente, discutiremos assinaturas de colisor do modelo de seesaw tipo II, com foco no Large Hadron Collider. Exibimos o espaço viável dos parâmetros do modelo seesaw tipo II e mostramos a complementaridade entre a física dos colisores e a violação do sabor do lepton. Esta dissertação representa um primeiro passo para o nosso objetivo, que é avaliar a sensibilidade do LHC de alta luminosidade e alta energia ao modelo de seesaw tipo II em conexão com a violação do sabor de lepton e a ordem de massa de neutrinos.


  • Mostrar Abstract
  • In this dissertation the theoretical and experimental aspects of the type-II seesaw model will be reviewed. The type-II seesaw is a mechanism that generates neutrino masses by adding a weak-scalar triplet to the Standard Model spectrum. This model is phenomenologically attractive  because it can generate neutrino masses without invoking new physics effects at very high energy scales. We revisit the constraints coming from the $\rho$-parameter and electroweak precision data. Later we discuss collider signatures of the type II seesaw model focusing on the Large Hadron Collider. We exhibit the viable parameter space of the type II seesaw model and show the complementarity between collider physics and lepton flavor violation. This dissertation represents a first-step to our goal which is to assess the High-Luminosity and High Energy LHC sensitivity to the type II seesaw model in connection to lepton flavor violation and neutrino mass ordering.

6
  • ARTHUR LANNE RICARDO DE SOUZA
  • Integração das técnicas tape casting e magnetron sputtering para o desenvolvimento de sistemas multifuncionais moldáveis.

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Antonio Carlos Silva da Costa
  • BRUNO RICARDO DE CARVALHO
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • Data: 17/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • A demanda crescente por sistemas eletrônicos de alto desempenho e baixo consumo de energia vêm impulsionando a descoberta de novos materiais e o estudo de suas propriedades físicas e químicas. Neste sentido, a integração de diferentes técnicas nos permite o desenvolvimento de materiais multifuncionais com propriedades e características específicas para determinadas aplicações tecnológicas. Neste cenário, esse trabalho apresenta uma proposta para produção de materiais híbridos por meio da integração entre as técnicas tape casting e magnetron sputtering. Para esta finalidade, o magnetron sputtering foi utilizado para depositar nanoestruturas na forma de filmes finos tricamadas Ni81Fe19/Cr/Ni81Fe19, utilizando como substrato fitas cerâmicas flexíveis de Al2O3 e ZrO2, produzidas via tape casting. Como padrão de comparação foram utilizados filmes semelhantes depositados sobre substrato rígido amorfo (vidro), que possuem propriedades bem exploradas na literatura. As lamas, suspensões dos materiais cerâmicos, apresentaram o comportamento pseudoplástico, que é o recomendado para o tape casting, constatado pelo ensaio de viscosidade. Os filmes foram produzidos com espessura total fixa em 300 nm, porém variando a espessura das camadas de Ni81Fe19 entre 75 e 142.5 nm e a espessura da camada de Cr entre 15 e 150 nm. A caracterização estrutural revelou que a mudança de substrato utilizado nos filmes não alterou as características estruturais do Ni81Fe19. A caracterização magnética revelou que os filmes sobre as fitas flexíveis apresentam a evolução da contribuição da anisotropia fora do plano com o crescimento da espessura das camadas Ni81Fe19, assim como a dependência das propriedades magnéticas com a espessura da camada de Ni81Fe19, resultados que refletem as propriedades magnéticas encontradas em filmes finos de Ni81Fe19 sobre vidro na literatura. Como base nestes resultados, identificamos que na deposição de filmes finos Ni81Fe19/Cr/Ni81Fe19, as fitas flexíveis conservam as características do Ni81Fe19, agregando propriedades magnéticas as fitas cerâmicas de Al2O3 e ZrO2, tornando assim estas fitas flexíveis excelentes candidatas para aplicações em dispositivos moldáveis como revestimento cerâmico-magnético


  • Mostrar Abstract
  • The increased demand for low-power and high-performance electronic systems has been driving the discovery of new materials and the study of their physical and chemical properties. In this sense, the integration of different techniques allows us to develop multifunctional materials with specific properties and characteristics for certain technological applications. In this scenario, this work presents a proposal for the production of hybrid materials through the integration between tape casting and magnetron sputtering techniques. To this end, the magnetron sputtering technique was used to grow trilayered thin films nanostructures of Ni81Fe19/Cr/Ni81Fe19, using as substrates Al2O3 and ZrO2 ceramic flexible sheet produced by the tape casting technique. As a comparison standard, similar films were grown onto amorphous rigid substrate (glass), which has been widely studied in the literature. The slurries, suspensions of ceramic materials, presented the pseudoplastic behavior, which is recommended for the tape casting technique. The films were produced with a fixed total thickness of 300 nm, but varying the thickness of the Ni81Fe19 layers between 75 and 142.5 nm and the Cr layer thickness between 15 and 150 nm. The structural characterization revealed that the change of the used substrate did not modify the structural properties of Ni81Fe19 films. The magnetic measurements reveal that films produced onto flexible sheet show an evolution of the contribution of out-of-plane anisotropy with the increase of Ni81Fe19 layer thickness, as well as the dependence of magnetic properties with the Ni81Fe19 layer thickness, results that mirroring the magnetic properties found in Ni81Fe19 thin films on the glass in the literature. Based on these results, we were able to keep the magnetic properties of the Ni81Fe19 alloy, even when the flexible sheet of Al2O3 and ZrO2 ceramic tapes were employed. Thus we conclude that the flexible sheets are excellent candidates for moldable device applications as ceramic-magnetic coating.

Teses
1
  • JOSÉ ARCÊNIO DOS SANTOS LOURENÇO
  • Efeito Kondo em um Hamiltoniano não-Hermitiano simétrico PT

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DMITRY MELNIKOV
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • LUIS GREGORIO DIAS DA SILVA
  • MARIA CAROLINA DE OLIVEIRA AGUIAR
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 19/03/2019

  • Mostrar Resumo
  • A física não-Hermitiana, juntamente com correlações fortes, possibilita o aparecimento de
    novos efeitos em sistemas quânticos abertos de muitos corpos com ganhos e perdas balanceados.
    Neste trabalho, propomos uma generalização para o modelo de impureza de Anderson que apresenta a
    inclusão de termos de hopping não-Hermitianos entre um ponto quântico e dois fios. Tais termos de
    hopping não-Hermitianos são simétricos pelo conjunto das simetrias de paridade (P) e inversão temporal
    (T ). Mapeamos o modelo no regime de um estado localizado ocupado por um único elétron levando ao
    modelo Kondo simétrico PT. Analisamos os efeitos de interação aplicando a abordagem de grupo de
    renormalização perturbativo. Encontramos que o efeito Kondo permanece se os acoplamentos estiverem
    abaixo de um valor crítico, que corresponde ao ponto excepcional da interação Kondo não-Hermitiana.
    Observamos que no regime da quebra espontânea de simetria PT , o efeito Kondo é suprimido e as
    propriedades de baixas energias são governadas por um ponto fixo de momento local com condutância
    nula.


  • Mostrar Abstract
  • The non-Hermitian physics along with strong correlations allows the appearance of new effects
    in open quantum many-body systems with balanced gain and loss. In this work, we proposed a
    generalized Anderson impurity model that presents the inclusion of non-Hermitian hopping terms between
    an embedded quantum dot and two wires. Such non-Hermitian hopping terms are symmetric under the
    combined action of parity (P) and time reversal (T ). We mapped the model in the regime of a localized
    state occupied by a single electron leading to the PT -symmetric Kondo model . We analyzed the
    interaction effects by applying the perturbative renormalization group approach. We found that the Kondo
    effect persists if the couplings are below a critical value, which corresponds to the exceptional point of the
    non-Hermitian Kondo interaction. We observed that in the regime of the spontaneous breaking of PT -
    symmetry, the Kondo effect is suppressed and the low energy properties are governed by a local-moment
    fixed point with zero conductance.

2
  • RICARDO BORGES DA COSTA
  • : Magnetoresistencia Perturbativa e Fenômenos de Caloritrônica de Spin em Nanoestruturas Magnéticas

  • Orientador : ALEXANDRE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • JOÃO MARIA SOARES
  • ROBERTO LÁZARO RODRIGUEZ SUAREZ
  • Data: 07/06/2019

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho foram realizados estudos em filmes finos magnéticos com o objetivo de abordar duas linhas de investigação: (a) entendimento do mecanismo de interação em bicamadas acopladas do tipo ferromagnética/antiferromagnética (FM/AF). Neste caso as anisotropias rotatória e unidirecional (Exchange bias) foram investigadas com uma nova técnica experimental de caracterização magnética, que permite testar os modelos teóricos usados para explicar os fenômenos decorrentes dessas anisotropias. Esta técnica recebeu o nome de magnetorresistência perturbativa (PMR) e foi desenvolvida e aprimorada durante o doutorado. Investigou-se também, com uso da PMR, filmes simples com anisotropias uniaxial e cúbica [100]. Dois tipos de medidas de PMR foram empregadas na caracterização magnética: a medida de PMR em função do módulo do campo magnético aplicado na amostra e a medida de PMR em função da variação do ângulo de aplicação desse campo magnético (PMR angular). A partir das investigações envolvendo a técnica de PMR, outras ideias surgiram, acarretando desdobramento do trabalho, como será detalhado no capítulo de resultados; a outra linha de investigação, (b) envolve o controle e o entendimento da geração/detecção de corrente de spin a partir de gradiente de temperatura. Neste caso, uma montagem experimental foi desenvolvida para aplicar gradiente de temperatura perpendicular ao plano do filme magnético. Como consequência, efeitos clássicos e quânticos são responsáveis por gerar

    diferença de potencial na superfície do filme e que pode ser medida através de um nanovoltímetro. A detecção de corrente de spin a partir de diferença de potencial elétrico necessita de uma engenharia de filme fino, pois a corrente pura de spin não gera diferença de potencial elétrico. Neste trabalho será detalhado como é possível detectar diferença de potencial elétrico devido à corrente de spin. O parâmetro que caracteriza a eficiência da conversão de corrente de spin em corrente de carga (voltagem) é de grande importância para a engenharia de futuros dispositivos baseados em corrente de spin. Particularmente neste trabalho foram realizados esforços para caracterizar a eficiência de materiais ferromagnéticos, uma vez que na literatura são utilizados materiais não-magnéticos como a platina (Pt) e o tântalo (Ta). Além disso, realizou-se um estudo a respeito da geração e detecção de corrente de spin em sistemas FM/AF/NM, onde caracterizou-se a influência da camada AF (NiO, nesse caso) sobre a voltagem medida na camada NM. Nessa investigação, verificou-se que para algumas espessuras de NiO, há uma amplificação da corrente de spin no sistema.


  • Mostrar Abstract
  • Pré-defesa Doutorado

3
  • RODRIGO DA SILVA SOBRINHO
  • Excesso de infravermelho em estrelas análogas rotacionais do Sol: à procura de exo-cinturões de asteroides

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARIA LIDUINA DAS CHAGAS
  • Data: 27/06/2019

  • Mostrar Resumo
  • Observações de discos de matéria circunstelares fornecem uma poderosa ferramenta para nossa compreensão da dinâmica dos sistemas planetários. Análogos aos cinturões de asteroides do Sistema Solar, tais discos resultam, principalmente, da colisão do material sólido remanescente do processo de formação planetária. Mesmo que a literatura atual descreva a presença de discos circunstelares em centenas de estrelas da Sequência Principal, sua detecção em torno de estrelas semelhantes ao Sol ainda é bastante incomum. Nesse contexto, o presente estudo é centrado na busca por discos de detritos orbitando estrelas com parâmetros físicos superficiais similares aos valores solares, incluindo, particularmente, o período de rotação, a partir de observações fotométricas no infravermelho, nas bandas 3,4, 4,6, 12 e 22 μm realizadas pela missão espacial WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). Como objetivo central, foi definida uma amostra de 881 estrelas com temperatura efetiva, metalicidade, gravidade e período de rotação similares aos valores solares. Essas estrelas, aqui definidas como análogas rotacionais do Sol, têm um período de rotação bem determinado, calculado a partir da modulação fotométrica identificada em curvas de luz coletadas pela sonda espacial Kepler. Seis estrelas, KIC 1868785, 7267949, 7435796, 10533222, 11352643 e KIC 11666436, apresentam indícios claros de excesso infravermelho, um diagnóstico revelador da presença de discos de matéria circunstelar orbitando as mesmas. Os discos de matéria detectados se mostram muito mais densos e brilhantes do que a poeira zodiacal do Sistema Solar, apontando para uma origem associada a eventos violentos recentes.


  • Mostrar Abstract
  • Observations of circunstelar matter disks provide a powerful tool for our understanding of planetary systems dynamics. Analogs to the Solar System asteroid belts, such disks results, mainly, from the collision of remaining solid material from the planetary formation process. Even if the current literature describe the presence of circunstelar disk in hundreds of Main Sequence stars, its detection around stars similar to the Sun is still very uncommom. In this context, this present study is focused on the search for debris disk orbiting stars with superficial physical parameters similar to solar values, including, particularly, rotation period, from photometric observations in the infrared, in
    the 3.4, 4.6, 12 and 22 μm bands, made by the space mission WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). As central object, a sample of 881 stars was defined with effective temperature, metallicity, gravity and rotation period similar to solar values. These stars, defined here as rotational analog to the Sun, have a well determined rotation period, calculated from photometric modulation identified in light curves obtained by the space telescope Kepler. Six stars, KIC 1868785, 7267949, 7435796, 10533222, 11352643, and KIC 11666436, present clear signs of infrared excess, a revealing diagnosis of the presence of circunstellar matter orbiting them. The disks of matter detected are much more dense and luminous than the Solar System zodiacal dust, pointing to a origin associated to recent violent events.

4
  • WILLIAM JOUSE COSTA DA SILVA
  • VÍNCULOS OBSERVACIONAIS EM MODELOS COSMOLÓGICOS NÃO ADITIVOS: DA VISCOSIDADE VOLUMAR À DINÂMICA

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • VALERIO MARRA
  • Data: 28/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • A partir das atuais observações cosmológicas, a matéria escura e a energia escura são as componentes energéticas que dominam a evolução e a dinâmica do universo presente, à medida que a matéria bariônica e radiação tem uma parcela menor que 5% da energia total cósmica. Ainda que necessários para descrever alguns dados observacionais, a natureza do setor escuro permanece um mistério para a Cosmologia. Nesta tese, estudamos modelos cosmológicos com viscosidade volumar. Dotado de uma interpretação alternativa da viscosidade volumar e da dinâmica do universo a partir de efeitos microscópicos baseados na
    Mecânica Estatística não-aditiva, propomos uma extensão do modelo ΛCDM. Este cenário leva em conta efeitos não-aditivos sobre a lei de equipartição de energia, bem como uma interpretação de matéria escura viscosa através da correspondência não-extensiva/dissipativa (NexDC). A fim de impor vínculos observacionais nos parâmetros do modelo e comparar modelos, realizamos uma Análise Bayesiana considerando os dados de supernova do tipo Ia, oscilações acústicas bariônicas e radiação cósmica de fundo. Os resultados obtidos foram que o efeito de viscosidade não-extensiva é descartado em 1σ de confiança, mas em 2σ de confiança temos um cenário com viscosidade. Do ponto de vista de comparação de modelos, os modelos propostos têm evidências inconclusivas desfavoráveis em respeito ao ΛCDM. Na segunda parte da tese, consideramos uma descrição de energia escura viscosa nos escopos da dinâmica do universo modificado pela teoria não-aditiva bem como a padrão. Com a finalidade de impor limites observacionais, realizamos uma Análise Bayesiana usando dados de cronômetros cósmicos, supernova do tipo Ia, oscilações acústicas bariônicas e radiação cósmica de fundo. Como decorrência da análise, obtemos que uma viscosidade volumar é descartada em 1σ no contexto de energia escura. No quesito comparação modelos, podemos concluir que os modelos de energia escura viscosa também são descartados se comparados ao modelo ΛCDM.


  • Mostrar Abstract
  • From current cosmological observations, dark matter and dark energy are the energetic components that dominate the evolution and dynamics of the present universe, as baryonic matter and radiation have a share of less than 5% of total cosmic energy. Although necessary to describe some observational data the nature of the dark sector remains a mystery to cosmology. In this thesis, we study a cosmological models scenarios with bulk viscosity. Endowed with an alternative interpretation of the bulk viscosity and the dynamics of the Universe from the microscopic effects based in the nonadditive Statistical Mechanics we propose a extended ΛCDM model. This scenario take account nonadditive effects about the energy equipartition theorem as well as an interpretation of the viscous dark matter through nonextensive/dissipative correspondence (NexDC). In order to impose observational constraints on model parameters and compare models, we implement a Bayesian Analysis considering data from the type Ia supernovae, baryon acoustic oscillations and cosmic background radiation. The results obtained were that the non-extensive viscosity effect is discarded at 1σ confidence, but at 2σ we have a scenario with viscosity. From a model comparison point of view, the proposed models have unfavorable inconclusive evidence regarding the ΛCDM. In the second part of the thesis, we consider a description of viscous dark energy in the scope of universe dynamics modified by nonadditive theory as well as the standard. In order to impose observational limits, we performed a Bayesian Analysis using data from cosmic chronometers, type Ia supernova, baryonic acoustic oscillations, and cosmic background radiation. As a results of the analysis, we obtain that a bulk viscosity is discarded in 1σ in the dark energy context. In the comparison models, we can conclude that the viscous dark energy models are also discarded compared to the ΛCDM model.

5
  • CLAUDIVAN MOREIRA DE SOUZA
  • EFEITOS TERMOMAGNÉTICOS EM AGLOMERADOS DE NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • FELIPE BOHN
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 25/10/2019

  • Mostrar Resumo
  • Pesquisas recentes tem estudado as propriedades magnéticas de aglomerados superparamagnéticos de nanopartículas com possibilidade de aplicações em sistemas de controle de administração de fármacos, ressonância magnética, hipertermia magnética, etc. Neste mesmo tempo, vários pesquisadores estudaram o fenômeno de histerese térmica em diferentes circunstâncias e sistemas. Outro objeto que tem concentrado esforços na pesquisa atual é o efeito magnetocalórico em diferentes estruturas com foco na aplicação em tecnologia de refrigeração magnética. O objetivo deste trabalho é investigar o fenômeno de histerese térmica em aglomerados superparamagnéticos de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) e de Gadolínio (Gd) de geometrias esférica e elipsoidal e analisar o impacto da interação dipolar na estabilidade térmica do sistema, assim como investigar o efeito magnetocalórico em aglomerados de nanopartículas de Gd. Para isto, investigamos a curva de magnetização térmica dos aglomerados com diferentes excentricidades, com a dimensão da ordem de centenas de nanômetros composto por partículas de Fe3O4 de 9 nm a 12 nm de diâmetro e partículas de Gd de 5.5 nm a 20 nm, com densidade variável e distribuídas nos aglomerados, uniformemente. Consideramos uma faixa de temperatura de 200 a 1200 K, calculamos as curvas de resfriamento e aquecimento, assim como analisamos as fases magnéticas do sistema sob o efeito de um campo magnético externo baixo e constante. Foi calculado a variação de entropia  para um intervalo de campo externo para sistemas de algomerados elipsoidais de Gd. Em nosso modelo, não consideramos efeitos de anisotropia magnetocristalina. A anisotropia presente no sistema é proveniente da forma dos aglomerados e da interação dipolar que naturalmente produz um efeito anisotrópico. Observamos que o campo dipolar tem uma contribuição relevante na formação da histerese térmica. Em aglomerados esféricos não observamos a formação de histerese térmica, nestes aglomerados a sequência de fases magnéticas no ramo de resfriamento e aquecimento são idênticas. Nos aglomerados elipsoidais de excentricidade 0.97 observou-se a formação de histerese térmica associada a uma sequência de fases magnéticas características da elipse e fortemente influenciada pela ação do campo dipolar das nanopartículas. Foi observado o efeito magnetocalórico inverso em aglomerados elipsoidais de alta excentricidade que tem o estado Antiferromagnético como estado natural de magnetização. Os resultados indicam que as fases magnéticas que levam ao surgimento da histerese térmica são resultantes da competição entre as energias Zeemann, térmica e dipolar associada ao efeito da topologia do aglomerado. Portanto, nos sistemas analisados neste estudo, os parâmetros acima citados podem controlar o surgimento e a caracterização da histerese térmica e do efeito magnetocalórico.


  • Mostrar Abstract
  • Recent research has studied the magnetic properties of nanoparticle superparamagnetic clusters with the possibility of applications in drug delivery control systems, magnetic resonance imaging, magnetic hyperthermia, etc. At the same time, several researchers have studied the phenomenon of thermal hysteresis under different circumstances and systems. Another object that has concentrated efforts in current research is the magnetocaloric effect on different structures focusing on the application in magnetic cooling technology. The objective of this work is to investigate the phenomenon of thermal hysteresis in superparamagnetic clusters of magnetite (Fe3O4) and Gadolinium (Gd) with spherical and ellipsoidal geometry and to analyze the impact of dipolar interaction on the thermal stability of as well as to investigate the magnetocaloric effect on Gd nanoparticle clusters. For this, we investigated the thermal magnetization curve of clusters with different eccentricities, with the size of the order of hundreds of nanometers composed of particles of Fe3O4 from 9 nm to 12 nm in diameter and Gd particles of 5.5 nm to 20 nm, with

    variable density and evenly distributed in the clusters. We consider a temperature range from 200 to 1200 K, calculate the cooling and heating curves, as well as analyze the magnetic phases of the system under the effect of a low and constant external magnetic field. The entropy range  was calculated for an external field range for Gd ellipsoidal cluster systems. In our model, we do not consider effects of magnetocrystalline anisotropy. The anisotropy present in the system comes from the shape of the clusters and the dipolar interaction that naturally produces an anisotropic effect. We observe that the dipolar field

    has a relevant contribution in the formation of thermal hysteresis. In spherical clusters we do not observe the formation of thermal hysteresis, in these clusters the sequence of magnetic phases in the cooling and heating branch are identical. In ellipsoidal clusters of eccentricity 0.97, the formation of thermal hysteresis associated with a sequence of magnetic phases characteristic of the ellipse was strongly influenced by the action of the dipolar field of the nanoparticles. The inverse magnetocaloric effect was observed in high eccentricity ellipsoidal clusters that have the Antiferromagnetic state as the natural state of magnetization. The results indicate that the magnetic phases that lead to the emergence of thermal hysteresis result from the competition between Zeemann, thermal and dipolar energies associated with the effect of the cluster topology. Therefore, in the systems analyzed in this study, the above parameters can control the appearance and characterization of thermal hysteresis and magnetocaloric effect.

6
  • SERGIO MURILO DA SILVA BRAGA MARTINS JUNIOR
  • Dinâmica Generalizada para Sistemas Magnéticos Nanoestruturados

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • SILAS SARMENTO PEDROSA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 13/11/2019

  • Mostrar Resumo
  • A emissão de microondas por materiais magnéticos em frequências bem localizadas é de grande interesse para futuras aplicações em nanotecnologia. Nesse trabalho foi desenvolvido um modelo generalizado para estudar os espectros de excitações de sistemas magnéticos nanoestruturados fazendo uso de simulações micromagnéticas, da matriz resolvente da equação de Landau-Lifshitz e do tensor de susceptibilidade dinâmica. A primeira parte do trabalho foi dedicada ao desenvolvimento analítico das equações de movimento para um sistema nanoestruturado, segundo a teoria micromagnética, e das expressões dos elementos da matriz resolvente e dos elementos do tensor de susceptibilidade dinâmica generalizado. Foram, então, feitas aplicações dos modelos teóricos a sistemas como nanofitas ferromagnéticas magnetizadas uniformemente, paredes de domínio nucleadas em nanofitas ferromagnéticas acopladas a um substrato vicinal antiferromagnético e vórtices magnéticos em nanodiscos circulares. A matriz resolvente permite obter a densidade espectral de estados, e foi aplicada ao estudo de paredes de domínio. Foram identificados alguns modos de oscilação de paredes de domínio localizados em uma faixa de frequência que antecede a banda associada aos domínios magnéticos, e, através do tensor de susceptibilidade dinâmica, puderam ser identificados a distribuição espacial das excitações ao longo de toda a nanoestrutura. Com isso, podem ser analisadas as semelhanças e diferenças entre as excitações magnéticas localizadas nos domínios, nas paredes de domínio e no centro de vórtices magnéticos. Os modelos desenvolvidos nesse estudo, poderão ser usados para prever as frequências de campos de micro-ondas e para a excitar especificamente cada um dos modos de oscilação observados.


  • Mostrar Abstract
  • Microwave emission by magnetic materials at well-localized frequencies is of great interest for future nanotechnology applications. Theoretical models were developed in this work to study the excitation spectra of nanostructured magnetic systems. We use micromagnetic simulations, the Landau-Lifshitz resolvent matrix and a generalized dynamic susceptibility tensor. The first part of this work is devoted to setting the Landau-Lifshitz equations of motion for a nanostructured system composed, according to the micromagnetic theory, and the elements of the Landau-Lifshitz equations resolvent matrix, as well as the elements of the dynamic susceptibility tensor. The theoretical models are then applied to describe the excitation spectra of systems such as uniformly magnetized ferromagnetic nanostripes, domain walls of ferromagnetic nanostripes coupled to antiferromagnetic vicinal substrates and magnetic vortices of circular nanodisks. The resolvent matrix allows obtaining the spectral density of states, and is applied to the study the spectra of domain walls, allowing the characterization of some modes of walls oscillations in a frequency range below the magnetic domain spectral band. Using the dynamic susceptibility tensor, the spatial distribution of resonance modes along the entire nanostructure could be identified. Thus, the similarities and differences between the domain, domain wall and vortex magnetic excitations can be investigated using the theoretical models developed in this study. Thus, we suggest, it possible to predict microwave field values to excite each of the observed oscillation modes.

7
  • LUCIANO LUIZ ALENCAR DE OLIVEIRA
  • A ROTAÇÃO ESTELAR REVELADA PELA MODULAÇÃO FOTOMÉTRICA

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • LEONARDO ANDRADE DE ALMEIDA
  • MARIA LIDUINA DAS CHAGAS
  • Data: 16/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • A rotação é um dos parâmetros mais importantes na astrofísica e seus efeitos são observados em toda as fases evolutivas, a partir de sua formação. O presente trabalho traz uma análise da rotação a partir de medidas fotométricas ao longo do diagrama Hertzsprung-Russell (diagrama HR), para estrelas em diferentes estágios evolutivos, tais como: sequência principal, subgigantes, gigantes, gigantes brilhantes e supergigantes Ib. Utilizamos os modelos de evolução estelar com rotação cujas metalicidades são de z = 0, 002 e z = 0, 014, apresentados respectivamente por Georgy et al. (2013b) e Ekström et al. (2012). Por intermédio das medidas de velocidade de rotação angular, Ω, presentes nos modelos, nós estimamos os períodos de rotação para cada traçado evolutivo (com massas que variam entre 0, 8M
     < M ≤ 20M
    ) e consequentemente determinamos as linhas de isoperíodos de rotação com uso da técnica de interpolação spline cúbica para a região de temperatura efetiva 3.500 < Tef ≤ 10.500 K e luminosidade −1, 0 < Log (L/L
    ) ≤ 5, 5. A técnica de interpolação foi aplicada aos valores médios de ±5% das medidas desejadas, as quais são 5, 15, 25, 50 e 100 dias. Combinando os isoperíodos à distribuição dos valores dos períodos de rotação de nossas amostras, nós observamos que há uma significativa congruência entre os dados teóricos e os dados observacionais, muito embora outras análises possam indicar divergência. Além disso, nossos resultados demonstram que a descontinuidade do período de rotação ocorre de modo gradual e em todas as classes de luminosidade, tanto no sentido vertical (dependente apenas da massa estelar), quanto horizontal (dependente da temperatura efetiva) no diagrama HR.


  • Mostrar Abstract
  • Rotation is one of the most important parameters in astrophysics and its effects are observed in all evolutionary stage, since the beginning. This present work shows an analysis of the rotation from photometric measures along the Hertzsprung-Russell diagram (HR diagram), for stars in different evolutionary stages, such as: main sequence, subgiants, giants, bright giants and supergiants Ib. We use stellar evolution models with rotation, in which the metallicity are z = 0, 002 and z = 0, 014, presented respectively by Georgy et al. (2013b) and Ekström et al. (2012). Through the measurement of angular rotation velocities, presented in the models, we estimate the rotation period for each evolutionary track (with masses ranging from 0, 8M
     < M ≤ 20M
    ) and consequently we determine the rotation isoperiodic lines using the interpolation technique cubic spline for a effective temperature region 3.500 < Tef ≤ 10.500 K and luminosity −1, 0 < Log (L/L
    ) ≤ 5, 5. The interpolation technique was utilized to the mean values ±5% of the desired measurements, which are 5, 15, 25, 50 and 100 days. Combining the isoperiods with the distribution of our sample’s rotation period values, we observe that there is a significant congruence between the theoretical data and the observational data, even though another analysis may indicate a divergence. In addition, our results show that the discontinuity of the rotation period happens gradually and in every luminosity class, in the vertical direction (depending only on the stellar mass), as well as in the horizontal direction (depending on the effective temperature) in the HR

    diagram.

8
  • SUZIERLY ROQUE DE LIRA ARAUJO
  • Sobre a variabilidade fotométrica em estrelas anãs brancas

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • LEONARDO ANDRADE DE ALMEIDA
  • MARIA LIDUINA DAS CHAGAS
  • Data: 17/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • A variabilidade fotométrica pode fornecer informações importantes acerca das anãs brancas, sejam elas relacionadas à rotação ou à presença de companheiros - planetários, subestelares ou remanescentes estelares. A rotação pode direcionar o estudo da formação das anãs brancas, uma vez que ela é um remanescente do momento angular dessas estrelas, o qual passou por várias etapas da evolução estelar. Já a presença de companheiros subestelares ou remanescentes estelares, além de fornecer informações sobre a evolução estelar nos estágios finais dessas estrelas, pode ter um papel importante nessa evolução. A alta precisão fotométrica e o grande número de dados fornecidos pelas grandes missões espaciais, como Kepler e K2, aliados às ferramentas adequadas, possibilitam a análise da variabilidade fotométrica das estrelas anãs brancas. A fim detectar as periodicidades presentes nas curvas de luz obtidas por essas missões, várias transformações matemáticas têm sido aplicadas, tais como a transformada de Fourier, uma das mais utilizadas na Astrofísica, e a transformada Wavelet, que tem sido aplicada nas mais diversas áreas, incluindo Estatística, Geofísica, codificação e compressão de imagens, turbulência e a Astrofísica. A transformada Wavelet é uma ferramenta poderosa, pois apresenta funções localizadas no tempo, possibilitando a identificação da evolução temporal de diversos fenômenos, tornando-a ideal para analisar sinais não-estacionários. Nesse contexto, utilizamos essas ferramentas com o intuito de estudar a variabilidade fotométrica de 25 anãs brancas observadas pela missão Kepler. A partir das curvas de luz dessas anãs brancas, analisamos os periodograma Lomb-Scargle, determinamos os possíveis mecanismos físicos responsáveis pelas modulações encontradas e apresentamos os espectros wavelet locais e globais. O primeiro, é interpretado como sendo a distribuição de energia do sinal, enquanto o segundo é a integração temporal do mapa local. Finalmente, discutimos significado físico desses resultados, estabelecendo um comparativo entre as periodicidades determinadas através deste trabalho e aquelas encontradas na literatura.


  • Mostrar Abstract
  • Photometric variability can provide important information about white dwarfs, whether related to rotation or the presence of companions - planetary, substellar or stellar-remnant. The rotation can provide clues to the physics of white dwarf formation, once it is a remnant of their angular momentum, which went through several stages of stellar evolution. The presence of substellar companions or stellar-remnant provides clues about the final stages of stellar evolution and plays an important role in that evolution. The high photometric precision and the large amount of data provided by space missions, such as Kepler and K2, combined with the correct tools, make it possible to analyze the photometric variability of white dwarf stars. In order to detect the relative periodicities, present in the light curve obtained by these space missions, several mathematical transformations have been applied, such as the Fourier transform, one of the most used in astrophysics, and the Wavelet, which has been applied in a wide range of areas, including Statistics, Geophysics, Image Coding and Compression, Turbulence and Astrophysics. The Wavelet transform is a powerful tool, since it has functions located in both frequency and time, allowing the detection of the temporal evolution of various phenomena, which makes it ideal for analyzing non-stationary signals. In this context, we use these tools in order to study the photometric variability of 25 white dwarf stars observed by the Kepler mission. From the light curves of these stars, we analyze the Lomb-Scargle periodograms, determine the possible physical mechanisms responsible for the detected modulations and perform local and global wavelet spectra. The first one is interpreted as the signal energy distribution, while the second one is the temporal integration of the local map. Finally, we discuss the physical meaning of the results by establishing a comparative study between the periodicities determined in this work and those found in literature.

9
  • JOSÉ EDVALDO DE LIMA JÚNIOR
  • Excesso de infravermelho e a detecção de disco circunstelares em estrelas da pós-Sequência Principal

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • LEONARDO ANDRADE DE ALMEIDA
  • RODRIGO DA SILVA SOBRINHO
  • Data: 19/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho buscamos discos circunstelares em torno de estrelas pós-sequência principal gigantes vermelhas e anãs brancas através da análise do excesso de infravermelho (IR), a partir das distribuições espectrais de energia (SED) e da inspeção visual das imagens nas bandas fotométricas do satélite WISE e da missão 2MASS. Nossa amostra das estrelas gigantes vermelhas é composta de 6676 gigantes vermelhas do catálogo de Pinsonneault et al. (2018) e de 360 gigantes vermelhas de rotação rápida do catálogo de Ceillier et al. (2017). Para as gigantes vermelhas encontramos 5 estrelas possuindo excesso de infravermelho indicativo de disco circunstelar e estimamos os parâmetros dos discos como raio interno, temperatura e massa do disco.  A amostra das anãs brancas foi retirada do catálogo de Fusillo et al. (2017) composta de 12.359 objetos, que fazem parte do catálogo VST ATLAS, 4.200 estrelas foram selecionadas através da função PWD (Probabilidade do objeto ser uma anã branca) como sendo candidatas a serem anãs brancas. Destas, 351 candidatas estão presentes no catálogo 2MASS (Cutri et al. 2003) com fluxos nas bandas 1,24 mm, 1,63 mm e 2,16 mm  (J, H e K,  respectivamente). Desta amostra, 220 estrelas possuem fluxos do satélite WISE (Cutri et al. 2013) nas bandas 3,4 mm, 4,6 mm, 12 mm e 22 mm (W1, W2, W3 e W4, respectivamente). Apenas 41 dessas estrelas tiveram significância do excesso de infravermelho  conforme Ribas et al. (2012) e 31 objetos demonstraram excesso nas bandas W1 e W2 segundo suas SEDs usando o modelo BT-Dusty. Estudamos para essas estrelas o comportamento do excesso infravermelho com relação a idade. Finalmente, 3 estrelas foram selecionadas com possível excesso a partir da inspeção visual nessas bandas. Para a amostra final de 3 anãs brancas, calculamos os parâmetros físicos do disco. Para esta amostra esses parâmetros se encontram no seguinte intervalo: temperatura  , fração de luminosidade ( , raio interno () e massa ().


  • Mostrar Abstract
  • In this work we look for debris discs around main post sequence using the infrared excess identified from the spectral energy distribution (SED) and visual inspection of the images provided by bands of the WISE satellite for each star. Our sample is compose of red giant and white dwarfs stars. The red giants sample have 6676 of Pinsonneault et al. (2018) catalog and 360 of Ceillier et al. (2018). In the catalog of  Fusillo et al. (2017) there are 12,359 stars that are inside (VST ATLAS) catalog, out of them these authors selected 4200 stars through Pwd function (probabilities of being white dwarfs). Out of the selected stars 351 of the stars are in the 2MASS (Cutri et al. 2003) catalog at the bands 1.24 mm, 1.63 mm and 2.16 mm  (J, H and K, respectively) and 220 stars have WISE (Cutri et al. 2013) fluxes at bands 3.4 mm, 4.6 mm, 12 mm and 22 mm (W1, W2, W3 and W4, respectively) where Only 41 of these stars have significance greater than   (Ribas et al. 2012) and 31 stars show excess infrared on the bands W1 and W2 according to their SEDs of the BT-DUSTY model. Finally, 7 of these stars were selected from the visual inspection for W1 and W2 bands. For the final sample of 7 stars, we calculate the disc temperature (), luminosity fraction (, inner radius () and mass of the disc ().

10
  • DANIELLY FREIRE DA SILVA
  • Excesso no Infravermelho e Discos de Detritos em Torno de Estrelas Subgigantes KEPLER

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • RODRIGO DA SILVA SOBRINHO
  • Data: 20/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • Estudos sobre material circunstelar em diferentes fases da evolução tem conhecido um crescente desenvolvimento devido ao surgimento de missões espaciais fotométricas  com alta resolução cobrindo cada vez mais um espectro maior de comprimentos de ondas no Infravermelho. Dentre elas, podem ser citadas Spitzer, Herschel e WISE que apresentam um aspecto particular ao oferecerem observações em comprimentos de ondas compatíveis com as temperaturas dos Cinturões de Asteroides e da Nuvem Zodiacal do Sistema Solar. Neste trabalho de Tese é realizada uma busca por disco de detritos em torno de 34030 objetos, definidos na literatura como sendo da Sequência Principal, observados pela missão Kepler com base em informações fotométricas da missão WISE. Primeiro foi feito um diagnóstico acerca da presença de excesso no Infravermelho dessas estrelas, esta detecção está potencialmente associada à presença de material circunstelar. Em seguida, foi feito um estudo sobre o estágio evolutivo da amostra, inclusive sua localização no Diagrama HR. Essa análise foi feita com base em dados da missão GAIA e mostrou que apenas cerca de 16500 estrelas são efetivamente da Sequência Principal com cerca de 17000 estrelas apresentando características de Subgigantes ou sistemas binários segundo as suas localizações. Utilizando ferramentas de tratamentos de dados, incluindo o VOSA, este trabalho mostrou a presença de discos de detritos em torno de 35 estrelas da Sequência Principal, 13 Subgigantes e uma estrela anômala com localizações definidas no Diagrama HR, levantando questionamentos em relação às características físicas destes discos relacionadas à idade estelar. As estrelas da Sequência Principal possuem discos de detritos mais massivos e mais luminosos que os Cinturões de Asteroides e a Nuvem Zodiacal do Sistema Solar levantando a possibilidades que o disco foi reabastecido com material adicional produzido por eventos estocásticos violentos, incluindo a desintegração de corpos grandes como planetas ou asteroides de grandes massas. Nas estrelas Subgigantes, em média, as massas e luminosidades dos discos tem a mesma ordem de grandeza dos valores observados nas estrelas da Sequência Principal, isso é incompatível com a perspectiva que estes discos sejam remanescentes da primeira geração e tenham sobrevivido às primeiras fases da evolução. Sendo assim, tais resultados parecem apontar para a presença de processos físicos dinâmicos acontecendo no ambiente circunstelar durante a fase de Subgigantes, realimentando os discos com material produzido neste estágio da evolução estelar. Os discos das Subgigantes deste trabalho não podem ser explicados unicamente por um contexto evolutivo ou sob a consideração de que foram preservados durante a passagem da Sequência Principal para a fase das Sugigantes e ao longo da evolução fora da Sequência Principal.


  • Mostrar Abstract
  • Studies about circumstellar material in different evolutionary stages has been increasingly developing due to the emergence of high photometric resolution space missions, covering an even larger spectrum of infrared wavelength. Among them, Spitzer, Herschel and WISE, for instance, present a particular aspect by offering observations in wavelength compatible to the temperature of the Solar System's Asteroid Belt and Zodiacal Cloud. In this present thesis, a search for debris disk is performed around 34030 objects, defined in the literature as being in the Main Sequence, observed by the Kepler mission and based on the WISE mission photometric information. At first, a diagnosis is performed on the presence of infrared excess on these stars, this detection is potentially associated to the presence of circumstellar material. Then, a study is made about the evolutionary stage of the sample, including their location on the HR diagram. This analysis was done based on data from the GAIA mission and showed that only about 16500 stars are actually Main Sequence, with around 17000 presenting characteristics of Subgiants or binary systems, according to their location. By utilizing data treatment tools, including VOSA, this work has shown the presence of debris disk around 35 Main Sequence stars, 13 Subgiants and one anomalous star, with well defined locations in the HR diagram, raising questions about the physical characteristics of these disks in relation to the stellar age. The Main Sequence stars possess debris disks that are more massive and more luminous than the Solar System's Asteroid Belt and Zodiacal Cloud, bringing up the possibility that the disk was refueled with additional material, produced by violent stochastic events, including the disintegration of large bodies such as planets or massive asteroids. In Subgiants stars, on average, the mass and luminosity of the disks are in the same order as the values seen in the Main Sequence stars, this is incompatible with the notion that these disks are first generation remnants and have survived the first evolutionary stages. Therefore, such results seem to point to the presence of dynamical physical processes happening in the circumstellar environment during the Subgiant stage, refueling the disks with material produced in this stellar evolutionary stage. The Subgiants' disks presented in this work can not be explained solely by the evolutionary context or under the consideration that they were preserved during the passage from the Main Sequence to the Subgiant stage and along the evolution outside the Main Sequence.

2018
Dissertações
1
  • RUTE MELO DE OLIVEIRA
  • Ligações Preferenciais em Redes Complexas: Modelo da Desafinidade

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • SAMURAÍ GOMES DE AGUIAR BRITO
  • Data: 02/03/2018

  • Mostrar Resumo
  •  Muitos sistemas podem ser representados por redes complexas, uma vez que são caracterizados
    por vários constituintes que interagem entre si. Diante disso, o estudo de redes tornou-se bastante popular na comunidade científica, nas diversas áreas de pesquisas. Buscando entender o comportamento de alguns sistemas reais, inúmeros modelos de redes foram propostos. Neste trabalho, elaboramos e discutimos um modelo dinâmico de rede complexa, baseado no modelo de Bianconi-Barabasi. Alteramos a regra de ligação preferencial inserindo um fator que representa a desafinidade entre os sítios. O fator desafinidade informa sobre a desigualdade entre os parâmetros de qualidades. Nosso modelo é representado pela seguinte regra de ligação preferencial: Πi= (|ηi-ηj|ki)\(Σ|ηi-ηj|kj). Desse modo, dois fatores são responsáveis pela competição por ligações: (i) conectividade, os sítios mais conectados são favoráveis a receber mais conexões, e (ii) desafinidade, ligações entre sítios com qualidades distintas são mais propensas a serem formadas. Por meio de simulações numéricas, calculamos a distribuição de grau P(k), evolução temporal da
    conectividade dos sítios e outras propriedades intrínsecas ao estudo de redes. Um resultado interessante estudado foi a entropia da distribuição de grau, que mostrou-se invariante pelo tamanho da rede, como esperado, no entanto, varia com m (número de conexões que o sítio faz ao chegar na rede).


  • Mostrar Abstract
  •  Many systems can be represented by complex networks once that they are characterized by
    several constituents interacting with each other. Because that, the study of the networks has become very popular in the scientific community, in the different areas of research. Seeking to understand the behavior of some real systems, many models were proposed. In this work, we elaborate and discuss a complex dynamic network model, based on the Bianconi-Barabasi model. We changed the preferential attachment rule by inserting a factor representing a dissimilarity between the sites. The dissimilarity factor informs us about the differences between the fitness parameter. Our model is represented by the following preferential attachment rule: Πi= (|ηi-ηj|ki)\(Σ|ηi-ηj|kj). In this way, two factors are responsible by the competition for links: (i) connectivity, the most connected sites are favorable to receive more connections, and (ii) dissimilarity, sites with different fitness are more likely to establish connections. We numerically computed, the connectivity distribution of the network P(k), the connectivity temporal evolution of the sites and others intrinsic properties in the study of networks. An interesting result studied was the degree distribution entropy, which revealed invariant by the network's size, as expected, however, changes with m (number of links at each step of time).

2
  • CARLOS AUGUSTO DE MORAES IGLESIAS
  • Comportamento térmico em regime não-adiabático de nanopartículas superparamagnéticas sob ação de um campo magnético oscilante

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • FELIPE BOHN
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 09/03/2018

  • Mostrar Resumo
  • O fenômeno de aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético oscilante é um tema que tem despertado grande interesse da comunidade científica nas últimas décadas. Este fato é uma consequência da existência de desafios tanto no contexto de física fundamental, quanto do ponto de vista de aplicações biomédicas, tais como no tratamento de tumores e liberação termicamente controlada de fármacos. Desta forma, a completa compreensão do comportamento destes sistemas com dimensões reduzidas se torna uma questão importante, bem como a otimização do processo de produção e das propriedades destes materiais, uma tarefa desafiadora. Neste trabalho, realizou-se uma investigação teórica e experimental relacionada à resposta térmica de nanopartículas superparamagnéticas de MgO.Fe2O3 e FeO.Fe2O3. Específicamente, buscou-se o entendimento da dependência da taxa de absorção específica com parâmetros tais como composição e diâmetro médio das nanopartículas, assim como amplitude e frequência do campo magnético aplicado. Aqui, propõe-se um modelo teórico para descrever o comportamento térmico de suspensões de nanopartículas magnéticas, fornecendo informações adicionais em termos de parâmetros bem conhecidos na literatura. Para se avaliar a consistência da teoria proposta, aplica-se o modelo teórico a fim de se descrever as curvas de hipertermia magnética obtidas experimentalmente. Para se obter as curvas de hipertermia magnética, desenvolveu-se um sistema experimental com capacidade de geração de campos magnéticos com frequências até 100 kHz e amplitudes de até 200 Oe. O excelente acordo entre os resultados teóricos e experimentais fornece suporte para confirmar a validade de nossa abordagem para a descrição do comportamento térmico de nanopartículas magnéticas sob ação de um campo magnético oscilante.


  • Mostrar Abstract
  • The phenomena of raising the temperature of magnetic nanoparticles under an alternating magnetic field, known as magnetic hyperthermia, is an outstanding field, which gives rise to challenges in the context of fundamental physics and providing new roads to applications, such as in the cancer treatment and in the control of thermally activated drug delivery. Thus, the complete understanding of the behavior of these systems with reduced dimensions becomes a key point and the optimization of the production processes and the properties of these materials, a challenging task. In this work, we perform a theoretical and experimental investigation of the magnetic hyperthermia in MgO.Fe2O3 and FeO.Fe2O3 superparamagnetic nanoparticles. Specifically, we aim to fully understand the influence of the composition, nanoparticle size, as well as amplitude and frequency of the field on the specific absorption rate of the samples. Here, we propose a theoretical model to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles, providing further insights on well-known parameters found in literature. To test the robustness of the approach, we apply the theoretical model to describe the magnetic hyperthermia curves obtained experimentally. To obtain the magnetic hyperthermia curves, an experimental system is developed, making possible to generate magnetic fields with frequency up to 100 kHz and amplitude up to 200 Oe. The excellent agreement between theoretical and experimental results provides support to confirm the validity of our approach to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles.

3
  • LUCAS MARQUES DA SILVA
  • Síntese, caracterização estrutural e magnética de hexaferritas de bário dopadas com La3+ e Co2+

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • JOÃO MARIA SOARES
  • Data: 06/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • A hexaferrita de bário, um óxido de ferro de geometria hexagonal, desempenha atualmente um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de microondas e gravação magnética. Neste trabalho, investigamos os efeitos da dopagem com íons de La3+ e Co2+ sobre as propriedades magnéticas e estruturais da hexaferrita de bário. Duas séries de amostras foram produzidas, Ba1-αLaαFe12-xCoxO19 com  α=0,30, x=(0,0; 0,25; 0,50; 0,75; e 1,0) e α=0,10, x=(0,25 e 0,50). As amostras foram sintetizadas através do método de Reação por Coordenação Iônica em matriz polimérica de quitosana e calcinados ao ar em 900 °C/4 h. A caracterização foi realizada por difratometria de raio X, microscopia eletrônica varredura, magnetometria de amostra vibrante, espectroscopia Mössbauer e sistema de medição de propriedades físicas. Os difratogramas de raio X revelaram a presença da fase cristalina do tipo BaFe12O19 em todas as amostras, com tamanho médio de partícula variando entre 71 - 58 nm, diminuindo com a dopagem. As micrografias eletrônicas apresentaram uma morfologia de partícula na forma de nanobastões e nanoplaquetas, com comprimentos e diâmetros variando em torno de 190 nm e 70 nm, respectivamente. As análises detectaram impurezas de α-Fe2O3 e γ-Fe2O3, para a série com α =0,30. Os resultados das curvas M x H mostraram uma dependência da magnetização de saturação e coercividade com a dopagem, variando entre 62,9 - 68,8 emu/g, e 5,78 - 2,79 kOe, respectivamente. Uma melhora significativa (~10%) na magnetização de saturação foi observada na amostra Ba0,9La0,1Fe11,75Co0,25O19. As investigações através da espectroscopia Mössbauer demonstraram que a substituição do íon de Fe3+ por íons de Co2+ ocorreram com maior preferência em sítios específicos da hexaferrita de bário. Nas medidas M x T foi detectado o efeito Hopkinson, um aumento da magnetização nas proximidades da temperatura de Curie.


  • Mostrar Abstract
  • The barium hexaferrite, an iron oxide of hexagonal geometry, currently plays an important technological role in applications such as permanent magnets, microwave devices, and magnetic recording. In this work, we investigated the effects of doping with La3+ and Co2+ ions on the magnetic and structural properties of barium hexaferrite. Two series of samples were produced, Ba1-αLaαFe12-xCoxO19 with α=0.30, x=(0.0, 0.25, 0.50, 0.75, and 1.0) and α=0.10, x=(0.25 and 0.50). The samples were synthesized by the Ionic Coordination Reaction technique in chitosan polymer matrix and calcined in air 900 °C/4 h. The characterization was performed by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, vibrating sample magnetometry, Mössbauer spectroscopy and physical properties measurement system. The X-ray diffractograms revealed the presence of the BaFe12O19 type crystalline phase in all samples, with mean particle size ranging from 71 - 58 nm, decreasing with doping. The electron micrographs presented a particle morphology in the form of nanorods and nanoplates, with lengths and diameters varying around 190 nm and 70 nm, respectively. The analysis detected impurities of α-Fe2O3 and γ-Fe2O3, for the series with α=0.30. 

4
  • GREYSON JANUÁRIO COELHO SILVA
  • SIMETRIAS DE GAUGE, TEORIAS DE CAMPOS EFETIVAS E CURVAS EM TRÊS DIMENSÕES

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIONISIO BAZEIA FILHO
  • DMITRY MELNIKOV
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • Data: 11/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • As teorias efetivas de curvas representadas por teoria de gauge são estudadas para serem aplicadas em sistemas físicos longos, como moléculas de proteínas, cordas elásticas, ou mesmo vórtices em supercondutividade para que, assim, se possa investigar e descrever esses fenômenos. Percebe-se também como o assunto das curvas, aparentemente simples, pode estar relacionado com temas de suma importância para a Física ou mesmo a Biologia. E neste trabalho foi apresentado as equações de Frenet que modelam as curvas, explanou-se sobre as simetrias de gauge, a quebra espontânea de simetria, bem como as ondas solitárias. Com o auxílio das teorias efetivas de gauge correlacionou-se todo esse arcabouço matemático para encontrar o funcional de energia e através deste funcional pode-se chegar nas equações de movimento que regem a dinâmica das curvas, como protótipos das moléculas longas. Mostrou-se graficamente que o modelo teórico, mais simples, pode adaptar as estruturas secundárias de proteínas que se chamam $\alpha$–hélice e $\beta$-strand. Se analisou as propriedades do potencial da teoria e algumas características das estruturas das curvas como os dobramentos que refletem estruturas proteicas super-secundárias (structural motifs). Propriedades de estabilidade clássica e quântica foram abordados pelos métodos de teoria de campos. Mostrou-se que os motifs realizados como sólitons estáticos, são configurações instáveis no limite da curva suave infinita, que preserva a simetria de translação.


  • Mostrar Abstract
  • The effective theories of curves described by gauge theories are analyzed with the intent to apply them to modeling physics of extended quasi-one dimensional systems, such as protein molecules, elastic cords, or even vortices in superconductivity. In this study one perceives how the geometry of curves, apparently simple, can be related to subjects of paramount importance for Physics or even Biology. In this work we start with Frenet equations that model curves and consequently introduce gauge symmetries, the spontaneous symmetry breaking, as well as solitary waves. With the aid of the idea of effective gauge theories, the mathematical framework is elaborated to produce an energy functional, through which one can arrive at the equations that govern the dynamics of curves, being prototypes of long molecules. It was shown graphically that the most simple theoretical model can adapt the basic secondary structures of proteins, called $\alpha$-helix and $\beta$-strand. The properties of the potential of the theory have been analyzed together with  characteristics of the structure of curves such as folds, which reflect the supersecondary structures of proteins (structural motifs). The classical and quantum stability properties have been studied using the standard field theory methods. It was shown that the motifs, realized in the model as static solitons, are unstable configurations in the limit of infinite smooth curves, which preserve translational symmetry.

5
  • JOÃO MARCELO MACHADO
  • ROTAÇÃO, ATIVIDADE MAGNÉTICA E A OCORRÊNCIA DE JÚPITERES QUENTES EM ESTRELAS FRIAS

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • THARCISYO SA E SOUSA DUARTE
  • Data: 13/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • A rotação é fundamental em Astrofísica Estelar por ser responsável por vários fenômenos com impacto na formação e evolução estelar, tais como a geração e a topologia dos campos magnéticos associados e a transferência de momentum angular. Sabe-se que todas as estrelas sofrem freio rotacional à medida que evoluem, apresentando transição nos valores das medidas de rotação a partir do tipo espectral F. Uma possível explicação para esse fenômeno é a atividade magnética, sustentada pelo processo de dínamo e pela rotação diferencial, outra diz respeito à dissipação por maré gravitacional, no caso de estrelas binárias ou com exoplanetas detectados. Neste trabalho desenvolvemos um modelo teórico para descrever as distribuições de frequência de velocidade rotacional projetada, vsini, para aproximadamente 10.000 estrelas de tipos espectrais F, G e K, incluindo uma amostra de gêmeas solares. Estudamos o freio rotacional por natureza magnética a partir do estudo da atividade cromosférica, analisando o indicador log R’HK, associado às linhas H e K do Ca II, e da atividade coronal, através de medidas de fluxo de raios-X. Para estudar o mecanismo gravitacional levamos em consideração uma amostra de 46 estrelas hospedeiras de planetas extrassolares conhecidos como Júpiteres quentes (JQs), detectados pelos métodos de trânsito e velocidade radial. Exploramos também a dependência da rotação com parâmetros orbitais e discutimos possíveis processos de formação e migração de JQs, analisando o desalinhamento spin-órbita, ou obliquidade (λ), e a excentricidade desses sistemas. Nosso modelo teórico se mostra válido por recuperar a lei de Skumanich, fundamental no contexto da girocronologia, e por descrever adequadamente as estrelas com baixas rotações. A partir da amostra de gêmeas solares, determinamos também que a distribuição interna do momentum angular pode ser um dos fatores associados à transição rotacional observada entre estrelas cujos envelopes convectivo e radiativo se encontram em diferentes profundidades. Do ponto de vista observacional, não notamos uma dependência direta entre rotação e a presença de JQs, contudo mostramos uma clara correlação entre os valores de vsini e atividade, de modo que o freio rotacional está mais provavelmente conectado à perda de massa por ventos magneticamente acoplados. Explorando a amostra planetária, percebemos uma ligeira tendência de JQs mais massivos serem encontrados em órbitas alinhadas. Revisitando trabalhos anteriores, determinamos que estrelas centrais com temperaturas menores que ~ 6020K e massas menores que ~ 1.15Mse encontram em sistemas aproximadamente alinhados, enquanto estrelas acima desses limites mostram uma grande dispersão nos valores de λ. Também foi notada uma dependência de λ com o tipo espectral, com as estrelas F apresentando um grande espalhamento nos valores de obliquidade. Esses três resultados podem estar relacionados ao fato de estrelas com essas características sofrerem fraca dissipação por maré devido a suas finas zonas convectivas, resultando em um lento realinhamento orbital nos respectivos sistemas.


  • Mostrar Abstract
  • Rotation is fundamental in Stellar Astrophysics for being responsible for several phenomena with impact on the stellar formation and evolution, such as the generation and topology of the associated magnetic fields and the angular momentum transfer. It is known that all stars undergo rotational braking as they evolve, showing a transition in the values of rotational measurements from the F spectral type. A possible explanation for this phenomenon is the magnetic activity, sustained by the dynamo process and differential rotation, another possible explanation regards the dissipation due to gravitational tides in the cases of binary stars or stars with detected exoplanets. In this work, we developed a theoretical model to describe the frequency distributions of projected rotational velocities, vsini, for approximately 10.000 stars of F, G, and K spectral types, including a sample of solar twins. We studied the rotational braking due to magnetic nature from the study of chromospheric activity by analyzing the log R’HK indicator, associated with the Ca II H and K lines, and the coronal activity through measurements of X-ray flux. To study the gravitational mechanism we take into account a sample of 46 stars hosting extrasolar planets known as hot Jupiters (HJs), detected through transit and radial velocity methods. We also explored the dependence between stellar rotation and orbital parameters and discussed possible processes of formation and migration of HJs, by analyzing the spin-orbit misalignment, or obliquity (λ), and the eccentricity of these systems. Our theoretical model is valid since it recovers the Skumanich law, which is fundamental in the context of gyrochronology, and properly describes the stars with low rotation values. From the solar twins’ sample, we have also determined that the internal distribution of angular momentum may be one of the factors associated with the rotational transition observed between stars whose convective and radiative envelopes are found in different depths. From the observational point of view, we did not notice a direct dependence between rotation and the presence of HJs, however we showed a clear correlation between the values of vsini and activity, so that the rotational braking is more probably connected to the mass loss from magnetically-coupled winds. Exploring the planetary sample we noticed a slight tendency for more massive HJs to be found in aligned orbits. Revisiting previous works, we have determined that stars with temperatures lower than ~ 6020K and masses lower than ~ 1.15M are found in approximately aligned systems, whereas stars above these limits exhibit a great dispersion in the values of λ. We also noticed a dependence between λ and the spectral type, where F stars show a great spread in the obliquity values. These three results may be related to the fact that stars with these characteristics undergo weak tidal dissipation due to their thin convective zones, resulting in a slow orbital realignment in the respective systems.

6
  • TIBÉRIO AZEVEDO PEREIRA
  • Formalismo 3+1 na Relatividade Geral

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RICCARDO STURANI
  • Maria Aldinez Dantas
  • Data: 27/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • O estudo de novas soluções na Relatividade Geral motivou investigações de problemas de Cauchy para regimes gravitacionais alternativos, o que levou à necessidade de elaborar técnicas para dividir o espaço-tempo em três mais uma dimensões. O formalismo 3+1 surge como ferramenta matemática para decompor as componentes da métrica e da curvatura. O mecanismo central encontrado na literatura é conhecido como o formalismo ADM, desenvolvido inicialmente como tentativa de construir uma teoria da gravidade quântica canônica, que mais tarde sua formulação foi aplicada para evoluir numericamente a equação de Einstein. Como um subcampo da Gravitação, a Relatividade Numérica investiga fenômenos em sistemas de campo fortes e outros cenários que não são possíveis de serem resolvidos analiticamente. Nesta dissertação, apresentaremos uma introdução ao formalismo 3+1, bem como condições iniciais e de calibre para preparar alguns sistemas gravitacionais. Para consolidar essa abordagem teórica, mostraremos técnicas de Relatividade Numérica para evoluir o espaço-tempo a partir de determinadas configurações iniciais.


  • Mostrar Abstract
  • The study of new solutions in General Relativity motivated investigations of Cauchy problems for alternative gravitational regimes, which led to the need to elaborate techniques to split the spacetime into three plus one dimensions. The 3+1 formalism arises as a mathematical tool for decomposing the components of the metric and the curvature. The central mechanism found in the literature is known as the ADM formalism, developed initially as an attempt to construct a theory of canonical quantum gravity, which later its formulation was applied to evolve the Einstein equation numerically. As a subfield of Gravitation, the Numerical Relativity investigates phenomena in strong field systems and other scenarios which are not possible to solve analytically. In this dissertation, we will present an introduction to the 3+1 formalism, as well as gauge and initial conditions to prepare some gravitational systems. To consolidate this theoretical approach, we will show techniques of Numerical Relativity to evolve the spacetime from of given initial configurations.

7
  • GESIEL RODRIGUES DA SILVA NETO
  • Soluções Esfericamente Simétricas na Gravitação de Starobinsky-Podolsky

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • CÁSSIUS ANDERSON MIQUELE DE MELO
  • Data: 02/05/2018

  • Mostrar Resumo
  • Extensões da Relatividade Geral têm recebido crescente atenção ao longo das últimas décadas devido motivações advindas da física de altas energias, da astrofísica e da cosmologia. A não renormalizabilidade da gravitação de Einstein e a busca por uma teoria de gravitação quântica coerente impulsionaram o surgimento de gravitações de ordens mais altas durante a década de 1960. Atualmente, dados observacionais robustos indicam que as teorias de gravitação estendidas são possíveis candidatas na descrição da evolução do Universo. Nesta dissertação, é proposto o modelo chamado de gravitação de Starobinsky-Podolsky, que inclui correções de ordens mais altas dos invariantes de curvatura. Aqui, a ação de Einstein-Hilbert é suplementada por uma correção quadrática no escalar de curvatura R mais um termo de contração de derivadas de R. Após uma revisão da gravitação de Einstein e uma exposição acerca de buracos negros de Schwarzschild, explora-se a gravitação proposta. As equações de campo da gravidade de Starobinsky-Podolsky são deduzidas e em seguida, estuda-se soluções esfericamente simétricas. Seu limite Newtoniano é desenvolvido e analisado. Por fim, é feita uma análise das soluções de buracos negros, em particular, sob quais condições podem ocorrer apenas buracos negros de Schwarzschild.


  • Mostrar Abstract
  • Extensions of General Relativity have received increasing attention over the last few decades due to motivations coming from high-energy physics, astrophysics, and cosmology. The non-renormalizability of Einstein’s gravitation and the search for a coherent quantum theory of gravity drove the rising of higher-derivative gravity during the 1960s. Today, robust observational data indicate that modified gravity theories are possible candidates in describing evolution of the Universe. In this dissertation, the model called Starobinsky-Podolsky gravitation is proposed, which includes higher-order corrections of the curvature invariants. Here, the Einstein-Hilbert action is supplemented by a quadratic correction of the Ricci scalar R plus a derivative contraction term of R. After a review of Einstein’s gravitation and an exposition about Schwarzschild black holes, the proposed gravitation is explored. The field equations of Starobinsky-Podolsky gravity are deduced and then spherically symmetric solutions are studied. Its Newtonian limit is developed and analyzed. Finally, an analysis of the black holes solutions is made, in particular, under which conditions only Schwarzschild black holes can occur.

8
  • POLYANNA DO VALE GUEDES
  • Estudo Via Estatística de Kaniadakis da Distribuição dos Tamanhos dos Cromossomos Humanos

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 04/05/2018

  • Mostrar Resumo
  • Nesta dissertação, investigamos o DNA não codificante dos 24 cromossomos humanos, através das estatísticas generalizadas. Esse estudo, realizado com essas recentes generalizações da Teoria Padrão da Mecânica Estatística, tem como importante ferramenta analisar as propriedades estatísticas das sequências genômicas e com isso, obter a informação sobre as distribuições de tamanhos. Em trabalhos já realizados sobre o DNA humano não codificante é relatado a utilização de distribuições q-exponenciais do formalismo generalizado de Tsallis através da maximização da entropia não-extensiva, para estudar a distribuição de tamanho dessas sequências. Nesta dissertação, ampliamos esses estudos, através da utilização da k-estatística oriunda do formalismo generalizado de Kaniadakis. A saber, é interessante uma sucinta comparação entre as duas análises. Apresentamos o valor do parâmetro de deformação k, no formalismo de Kaniadakis, e do índice entrópico q no formalismo de Tsallis, que descrevem as distribuições de tamanho para todos os cromossomos do DNA humano não codificante.


  • Mostrar Abstract
  • In this dissertation, we investigated the non-coding DNA of the 24 human chromosomes, through the generalized statistics. This study, carried out with the recent generalizations of the Standard Theory of Statistical Mechanics, has been more important and analyzed as the statistical properties of the genetic sequences, in order to obtain information about the size distributions. In works already carried out on non-coding human DNA the use of q-exponential distributions of Tsallis generalized formalism through the maximization of non-extensive entropy is reported to study the size distribution of these sequences. In this dissertation, we broaden these studies through the use of k-statistics originating from Kaniadakis generalized formalism. Namely, a brief comparison between the two analyzes is interesting. We present the values of the deformation parameters k, in Kaniadakis formalism, and the entropic index q in the Tsallis formalism, which describe the size distributions for all the chromosomes of the non-coding human DNA.

9
  • ROSEANE DE LIMA GOMES
  • Excesso Infravermelho e Atividade Magnética em Estrelas da Sequência Principal

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • Data: 20/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Resumo:

     

    Existem diversos estudos relacionados à atividade magnética cromosférica e coronal, como fator determinante da idade, além de relações com a metalicidade e rotação das estrelas. Porém, ainda não é muito conhecida a relação entre a atividade magnética e o excesso da radiação do infravermelho (IR) estelar, o qual indica possível presença de discos circunstelares ou planetas. Para a realização deste estudo inédito, selecionamos 128 estrelas, do catálogo de Eiroa et al. (2013), de tipo espectral F, G e K, classe de luminosidade V e que possuem valores para os Fluxos Ca II (-5,4 < logR’HK < -4,0) e Raio-X, indicadores da atividade magnética na cromosfera e na coroa da estrela, respectivamente. Relacionamos estes parâmetros aos fluxos no infravermelho, nas bandas fotométricas do WISE (3,4 µm e 22 µm), IRAS (12 µm e 25 µm), AKARI (9 µm e 18 µm) e SPITZER/ MIPS (24 µm e 70 µm) para uma subamostra de 33 estrelas que mostram ter excesso no IR, afim de estudarmos o comportamento da atividade magnética na presença de discos circunstelares. Nesse contexto, percebemos que os fluxos do IR médio aumentam enquanto o fluxo de Ca II decresce, esta tendência também se revela maior para as estrelas de temperatura mais altas. Além disso, percebemos semelhante anticorrelação entre a emissão coronal e o fluxo IR, porém com maior evidência para estrelas do tipo G. Para o IR distante percebemos uma fraca correlação com a atividade cromosférica e coronal. Em uma última análise, observamos a correlação entre R’HK e RX da amostra que, como esperado, concorda com diversos trabalhos presentes na literatura, vimos ainda que tal comportamento não se diferencia diante da presença ou não de discos circunstelares.

     


  • Mostrar Abstract
  • There are several studies related to chromospheric and coronal magnetic activity, as a determinant of age, as well as the relations with metallicity and rotation of stars. However, the relationship between magnetic 

    Abstract:

    There are several studies related to chromospheric and coronal magnetic activity, as a determinant of age, as well as the relations with metallicity and rotation of stars. However, the relationship between magnetic activity and the excess of stellar infrared (IR) radiation, which indicates the presence of circumstellar discs or planets, is not yet well known. For the accomplishment of this unprecedented study, we selected 128 stars, from the catalog Eiroa et al. (2013), with spectral type F, G and K, class of luminosity V and that have values for the fluxes Ca II (-5.4 < logR’HK < -4.0) and X-ray, indicators the magnetic activity in the chromosphere and in the corona of the star, respectively. These parameters were related to infrared fluxes in the WISE (3.4 µm and 22 µm), IRAS (12 µm and 25 µm), AKARI (9 µm and 18 µm) and SPITZER / MIPS (24 µm and 70 µm) photometric bands for a subsample of 33 stars that shows IR excess, in order to study the behavior of magnetic activity in the presence of circumstellar discs. In this context, we noticed that the medium IR fluxes increase as the Ca II flux decreases, this tendency is also shown to be increased for the higher temperature stars. In addition, we observed a similar anticorrelation between coronal emission and IR flux, but with greater evidence for type G stars. For the far IR, we noticed a weak correlation with the chromospheric and coronal activity. In a last analysis, we observed the correlation between R’HK and RX of the sample which, as expected, agrees with several works present in the literature, we also noticed that such behavior does not differentiate in the presence, or not, of circumstellar discs.

10
  • RENATO FERREIRA DUTRA
  • Equivalente Fotônico a Borboleta de Hofstadter

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • FABIO FERREIRA DE MEDEIROS
  • Data: 25/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • No presente trabalho fazemos o estudo teórico da propagação de ondas eletromagnética em um sistema de multicamadas, cujo o índice de refração de cada camada é modulado pela função que descreve o potencial do modelo de Harper unidimensional. Aplicamos o método da matriz de transferência para obtemos os espectros de transmitância em função da frequência reduzida w/w0. Com objetivo de identificamos possíveis estados de borda ou estados topológicos, calculamos o espectro de transmitância em função de w/w0 e do parâmetro f para três casos: o primeiro, quando espessuras das camadas são dadas pela relação de comprimento óptico Ijdj=l0/4, onde Ij é o índice de refração da camada j; o segundo, quando todas as espessuras das camadas são iguais, dj=d; por último, quando as espessuras das camadas são relacionadas por d2j=2d2j+1. Além disso, obtivemos o espectro de transmitância em função do parâmetro de controle de periodicidade b. No ponto crítico l=0.5, reproduzimos o equivalente fotônico a borboleta de Hofstadter, e que corresponde a um estado crítico na transição metal-isolante, isto é, para l >0.5, o sistema é equivalente a um estado condutor e quando l >0.5, o sistema é equivalente a um estado isolante.


  • Mostrar Abstract
  • In the present work we do the theoretical study of the propagation of electromagnetic waves in a multilayer system, whose refractive index of each layer is modulated by the function that describes the potential of the one-dimensional Harper model. We apply the transfer matrix method to obtain the transmittance spectra as a function of the reduced frequency w/w0. In order to identify possible edge states or topological states, we calculate the transmittance spectrum as a function of w/w0 and the parameter f for three cases: first, when layer thicknesses are given by the optical-length ratio Ijdj=l0/4, where Ij is the refractive index of the layer j; the second, when all thicknesses of the layers are equal, dj=d; and finally when the thicknesses of the layers are related by  d2j=2d2j+1. In addition, we obtained the transmittance spectrum as a function of the periodicity control parameter b. At the critical point l=0.5, we reproduce the photon equivalent of the Hofstadter butterfly, which corresponds to a critical state in the metal-insulating transition, that is, for l >0.5, the system is equivalent to a state and when l >0.5, the system is equivalent to an insulating state.

11
  • JOAO CARLOS ROCHA DE ARAUJO
  • Mecanismos de perdas em nanopartículas magnéticas em regime bloqueado e desbloqueado sob ação de um campo magnético oscilante

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • JOHN CARLOS MANTILLA OCHOA
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 27/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Dentre os importantes fenômenos observados em sistemas nanoestruturados, o aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético oscilante tem despertado grande interesse na comunidade científica. O emprego de nanopartículas e da hipertermia magnética em, por exemplo, aplicações biomédicas como transporte e liberação de fármacos e terapia contra câncer, tem sido foco de diferentes estudos nos últimos anos. Quando nanopartículas magnéticas estão sob influência de um campo magnético alternado, é observado o aquecimento do material devido a mecanismos físicos como relaxação magnética e perdas por histerese, ambos diretamente relacionados à reversão da magnetização destes sistemas. Neste trabalho, propõem-se investigar os mecanismos de perdas em nanopartículas magnéticas, bem como o comportamento térmico de suspensões de nanopartículas dispersas em água, quando submetidas a um campo magnético oscilante. A partir da produção e caracterização estrutural, morfológica, magnética e calorimétrica de dois conjuntos de amostras com características distintas, tem-se como objetivo principal estudar a influência do tamanho de partículas, composição das partículas, e do comportamento magnético das amostras sobre os mecanismos de perdas em hipertermia magnética. O primeiro conjunto consiste em amostras de ferrita de magnésio (MgFe2O4), submetidas a tratamentos térmicos de 400 °C, 500 °C, 600 °C e 1000 °C, que apresentam partículas com diferentes diâmetros médios. O segundo conjunto é composto por amostras de ferritas de magnésio dopadas com cobalto (Mg1-xCox Fe2O4 com x = 0,0; 0,2; 0,5; 0,8 e 1,0), possibilitando a avaliação da influência tanto do diâmetro da partícula, quanto da sua composição sobre os mecanismos de perda. Dessa forma, foram obtidas partículas no regime bloqueado e desbloqueado e avaliaram-se em detalhe as contribuições de perdas por histerese, relaxação Browniana e relaxação de Néel envolvidas na hipertermia magnética. Especificamente, os resultados experimentais mostraram que as partículas bloqueadas possuem suas perdas associadas principalmente aos mecanismos de perdas por histerese e relaxação de Brown, enquanto que as partículas superparamagnéticas têm suas maiores perdas devido ao mecanismo de relaxação de Néel. Os resultados mostraram, também, a dependência desses mecanismos com o campo de anisotropia, sendo este um parâmetro determinante no processo.


  • Mostrar Abstract
  • The heating of magnetic nanoparticles submitted to an alternating magnetic field has attracted increasing interest of the scientific community in recent years. It is a consequence of the wide employment of nanoparticles and magnetic hyperthermia in, for instance, biomedical applications, such as drug delivery thermally activated and as a therapy for cancer treatment. When nanoparticles are under the influence of the alternating magnetic field, the heating is a result of physical mechanisms as magnetic relaxation and hysteresis loss, both directly associated with the magnetization reversion in this systems. In this work we aim to investigate the loss mechanisms in magnetic nanoparticles, as well as the thermal behavior of suspensions of nanoparticles dispersed in water, when submitted to an alternating magnetic field. To this end, we produce two sets of samples with distinct characteristics and investigate the structural, morphologic, magnetic and calorimetric properties in order to understand the effect of the particle size, composition and magnetic behavior on the loss mechanisms in magnetic hyperthermia. The first set of samples consists of magnesium ferrite MgFe2O4 annealed at 400 °C, 500 °C, 600 °C e 1000 °C, presenting particles with different diameters. The second set is composed by cobalt doped magnesium ferrites Mg1-xCox Fe2O4 with x = 0:0, 0:2, 0:5, 0:8 and 1:0, annealed at 1000 °C, allowing the evaluation of the influence of both, particle diameter and composition on the loss mechanisms. From these sets, particles in blocked and superparamagnetic states are obtained and we investigate the contributions of hysteresis loss, Brownian relaxation and Néel relaxation to the magnetic hyperthermia. Specifically, the experimental results reveal that the blocked particles present losses primarily associated with the hysteresis loss and Brownian relaxation, while the superparamagnetic ones have losses due to Néel relaxation. The results also disclose the dependence of such mechanism with the anisotropy field, this latter an important parameter in the process

12
  • JOSÉ ROBERTO MOREIRA DA SILVA
  • Estados topológicos de fónons em quasicristais unidimensionais

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • JOSE DE MIRANDA HENRIQUES NETO
  • Data: 30/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Modelos teóricos para predição das propriedades de materiais quasicristalinos têm apresentado bastante interesse da comunidade científica recentemente. No entanto eles se resumem principalmente a características ópticas e eletrônicas do sistema, sendo necessário ainda um estudo das oscilações elementares das redes quasicristalinas unidimensionais, tais como fônons. Trabalhos publicados recentemente mostraram que as propriedades de localização do modelo de Harper podem ser modeladas em um quasicristal através do hamiltoniano de Aubry-André, considerando o potencial incomensurável com o parâmetro de rede. Este modelo apresenta-se como um isolante topológico, exibindo estados de borda e fases não triviais para o caso eletrônico. Motivados por esses resultados, neste trabalho, apresentamos um estudo sobre as propriedades vibracionais de quasicristais unidimensionais, destacando os estados topológicos de borda. Para isso, modelamos um quasicristal unidimensional através do modelo de Aubry-André com o parâmetro de potencial definido pela razão áurea (b = (1+)/2). Efetuamos os cálculos a partir da diagonalização numérica exata do Hamiltoniano. Em nossos resultados, encontramos o espectro multifractal de freqüências conhecido como “borboleta de Hofstadter”, que surge para o valor crítico de uma transição de estados tipo metal-isolante definida pela amplitude de modulação da constante de força adimensional de 1.0. Também mostramos através do cálculo de deslocamentos individuais que os estados cruzando os gaps maiores do espectro (em função da fase phi) correspondem a estados de borda no sistema, onde apresenta propriedades de localização em sítios específicos na rede.


  • Mostrar Abstract
  • Theoretical models for predicting the properties of quasicrystalline materials have been of considerable interest to the scientific community recently. However, they are mainly related to the optical and electronic characteristics of the system, and a study of the elementary oscillations, such as phonons, of one-dimensional quasicrystalline lattices is still necessary. Recently published works have shown that the localization properties of the Harper model can be modeled in a quasicrystal through the Hamiltonian of Aubry-André, considering the immeasurable potential with the lattice parameter. This model proved to present itself as a topological insulator, exhibiting border states and nontrivial phases for the electronic case. Motivated by these results, in this work, we present a study on the vibrational properties of one-dimensional quasi-crystals, highlighting the topological states of edge. For this, we model a one-dimensional quasicristal through the Aubry-André model with the potential parameter defined by the golden ratio (b = (1+) / 2). We performed the numerical calculations from the exact numerical diagonalization of the Hamiltonian. In our results, we find the multifractal frequency spectrum known as the "Hofstadter's butterfly", which emerges as a critical state of a transition from metal-insulating type states to the value of modulation of the dimensionless spring constant of 1.0. We also show by calculating the wavelength, that there exist certain states that cross the largest gaps of the spectrum (as a function of the phi phase) are edge states in the system, where there are state locations in them.

13
  • GUSTAVO MIASATO SILVA
  • Universalidade, fractalidade, processos difusivos e maratonas: física além da física

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 17/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo principal desse trabalho é analisar a distribuição dos intervalos de tempos  medida entre participantes que chegam, consecutivamente, ao final de maratonas e meias maratonas. Mais especificamente, se  é o tempo de chegada do i-ésimo corredor, o intervalo de tempo entre ele e seu consecutivo será dador por ,  em que N é o número total de corredores. Após analisar vários conjuntos de dados verificamos que a distribuição encontrada é do tipo lei de potência $ , com  Utilizamos dados de maratonas e meias maratonas de diversos países em diversos anos. Além do fato de termos encontrado leis de potência, outros dois resultados que consideramos relevantes são o fato das distribuições apresentarem a mesma classe de universalidade, ou seja, apresentarem os mesmos expoentes, e de serem invariantes do espaço e no tempo, ou seja, independente do lugar e do ano do evento. Acreditamos que essa mesma ideia pode ser aplicada para outros tipos de competições.


  • Mostrar Abstract
  • The aim of this work is the analysis of the distribution of time intervals  measured among participants who cross the finish line consecutively in marathons and half marathons. More specifically, if  is the finish time of the i-th finisher, the time interval between him or her and the next one will be , . N is the finishers total number. After analysing different set of data, we verified that the distribuition is of power law type , with. Our study used data set from marathons and half marathons across several countries and years. Besides the power law encountered, two other results that we consider relevant are the fact that the distributions show the same universality class, that is, the same exponent, and that it is invariant in space and time, meaning that it is independent of the place and year of the event. We believe that the same procedure can be applied to different competitions.

14
  • BERNARDO FORTON ODLAVSON GONÇALVES
  •  Estrelas gigantes ricas em lítio: um estudo da anomalia química e do campo magnético desses objetos

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • THARCISYO SA E SOUSA DUARTE
  • Data: 10/09/2018

  • Mostrar Resumo
  • De acordo com a teoria padrão de evolução estelar, as estrelas pouco massivas (tipo espectral K e G) devem chegar ao início da sequência principal (ZAMS) com abundância de lítio próxima ao valor meteorítico, que é de 3,3 dex, e manter uma abundância elevada até que atinjam a primeira zona de dragagem no Ramo das Gigantes Vermelhas (RGB). Após o término dos processos de diluição, já na região do red clump, tais estrelas deveriam apresentar uma abundância de lítio relativamente baixa. Entretanto, aproximadamente 1-2% de todas as estrelas gigantes K e G observadas apresentam uma abundância anormalmente alta de lítio (≥ 1,5 dex). Várias são as possibilidades encontradas na literatura para reconciliar teoria e observação, porém nenhuma delas é capaz de explicar todos os cenários em que essas anomalias químicas acontecem.

     

    O objetivo do nosso trabalho é apresentar um novo estudo sobre as estrelas ricas em lítio de tipo espectral G e K, e analisar se existem características particulares às ricas em lítio que apresentam campo magnético detectado. Montamos uma base de dados de 20 estrelas gigantes — retiradas de Charbonnel e Balachandran (2000), Kumar, Reddy e Lambert (2011), e Lèbre et al. (2009) — e calculamos seus parâmetros fundamentais e o campo magnético longitudinal para uma subamostra das estrelas com espectros observados em alta resolução e disponíveis no PolarBase (Petit et al., 2014).  No que diz respeito aos estados evolutivos, utilizamos paralaxes recentemente fornecidas pelo satélite Gaia da ESA. Para tanto, utilizamos a ferramenta de análise espectral iSpec (Blanco-Cuaresma et al., 2014) e a técnica do Least-Squares Deconvolution (LSD) (Donati et al., 1997). Obtivemos resultados para os parâmetros fundamentais e abundância de Li usando o mesmo procedimento para todas as estrelas. Assim, temos a confiabilidade em comparar estrelas provenientes de diferentes bases e que possivelmente tiveram seus espectros tratados de maneiras distintas. Obtivemos relações entre abundância de Li, velocidade de rotação, e presença de campo magnético que estão de acordo com o previsto na literatura. Concluímos que cada estrela precisa ser analisada de forma individual e com maiores detalhes espectroscópicos para que a real natureza de sua abundância de Li seja desvendada. A razão isotópica 12C/13C, e a razão elementar C/N, precisam ser investigadas para determinarmos com precisão a posição de algumas estrelas (da nossa base) no diagrama H-R.


  • Mostrar Abstract
  • According to the standard theory of stellar evolution, low-mass stars (spectral type K and G) must reach the beginning of the main sequence (ZAMS) with Li abundance near the meteorological value, which is ∼3.3 dex, and hold a high abundance until they reach the first dredge-up zone in the Red Giant Branch (RGB). After completion of the dilution processes, in the red clump, such stars should present a relatively low Li abundance. However, approximately 1-2% of all observed K and G giant stars have an abnormally high Li abundance (≥ 1.5dex). It is possible to find in the literature many attempts to reconcile theory and observation, but none of them is capable of explaining all the scenarios in which these chemical anomalies occur.

     

    Our work aims to present a new study of lithium-rich G and K spectral type stars and analyze the possible existence of particular characteristics to the lithium-rich stars that present detected magnetic field. We assemble a sample of 20 giant stars — taken from Charbonnel e Balachandran (2000), Kumar, Reddy e Lambert (2011), and Lèbre et al. (2009) — and calculate their fundamental parameters and the longitudinal magnetic field for a sub-sample of stars with observed high-resolution spectra available at PolarBase (Petit et al., 2014). Concerning the evolutionary states, we have used parallaxes recently provided by ESA’s Gaia spacecraft. To do so, we use the spectral analysis tool iSpec (Blanco-Cuaresma et al.,2014) and the Least-Squares Deconvolution (LSD) technique (Donati et al., 1997). We obtained results for fundamental parameters and Li abundance using the same procedure for all stars. Thus, we have the reliability in comparing stars from different samples that possibly had their spectra treated in different ways. We obtained relations between Li abundance, rotation velocity, and presence of a magnetic field according to what is predicted in the literature. We conclude that each star needs to be analyzed individually and with greater spectroscopic detail so that the real nature of its Li abundance is unraveled. The 12C/13C isotopic ratio, and the C/N elemental ratio, need to be investigated so that we can determine precisely the position of some stars (from our sample) on the H-R diagram.

15
  • GUILHERME AUGUSTO DIAS MONTEIRO
  • Aplicação de DCDFT e MSl na determinação de períodos de variabilidade de estrelas do tipo anãs m em pares binários eclipsantes

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • THARCISYO SA E SOUSA DUARTE
  • Data: 10/09/2018

  • Mostrar Resumo
  • Com o fim de identificar a periodicidade das estrelas e determinar suas causas diversas, estudos iniciados a milênios alcançaram nos dias de hoje um novo patamar, inesperado até o final do século passado. A descoberta do primeiro exoplaneta despertou um dos mais antigos questionamentos do ser humano: “Estamos sozinhos no universo? ”. Para responder esta pergunta foram concebidos os chamados satélites caçadores de planetas, como o CoRoT e o Kepler, que observaram centenas de milhares de estrelas com precisão e duração sem precedentes. As curvas de luz adquiridas por esses satélites, podem apresentar variações periódicas provenientes de intermitências das mais diversas fontes e seu estudo nos possibilita um melhor entendimento das estrelas.

        Neste trabalho, foram desenvolvidos códigos baseados nas técnicas de DCDFT e de MSL que, implementados em uma rotina de automação, permitiram a determinação dos períodos orbitais para 12 binárias eclipsantes, compostas por M Dwarfs e observadas pelo satélite Kepler. Os resultados provenientes dessa análise, comparados àqueles preexistentes na literatura, viabilizaram a avaliação dos métodos utilizados. A partir disso, pôde-se constatar a ineficiência do MSL para períodos curtos, mesmo com a redução no alcance de buscas, embora tenha conseguido determinar períodos mais longos sem dificuldades. Enquanto isso, o DCDFT foi capaz de encontrar a maioria dos períodos corretamente, com a exceção de três casos onde os eclipses possuem dimensões equivalentes, levando o método a encontrar a metade do período correto.


  • Mostrar Abstract
  • In order to identify the periodicities of stars and to determine their various causes, studies begun millennia ago have reached a new level, unexpected until the end of last century. The discovery of the first exoplanet aroused one of the oldest questions of the human being: “Are we alone in the universe? ”. To answer this question, so-called planet-hunting satellites such as CoRoT and Kepler have been designed. They have observed hundreds of thousands of stars with unprecedented accuracy and duration. The light curves acquired by these satellites could present periodic variations from intermittences of the most diverse sources and their study allows to us a better understand of stars. In this work, codes were developed based on the DCDFT and MSL techniques that, implemented in an automation routine, allowed the determination of the orbital periods of 12 eclipsing binaries, composed by M Dwarfs and observed with Kepler satellite. The results from this analysis, compared to those pre-existing in the literature, enabled the evaluation of these methods. From this, it was possible to verify the inefficiency of the MSL for short periods, even with the reduction in search range, although the method was able to determine longer periods without difficulties. Meanwhile, the DCDFT was able to identify most of the periods correctly, with the exception of three cases where eclipses had an equivalent dimensions, leading the method to find only half the correct period.

Teses
1
  • FRANCISCO ADRIANO DE LIMA SANTIAGO
  • Modos Magnetostáticos e Espectro Óptico de Reflexão em Super-Redes Aperiódicas de Terras Raras

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • NILSON SENA DE ALMEIDA
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • Data: 25/01/2018

  • Mostrar Resumo
  • Nesta tese apresentamos um estudo teórico da propagação de magnons no regime magnetostático e de ondas eletromagnéticas em super-redes aperiódicas de terras raras formadas pelo disprósio (Dy) e o hólmio (Ho). As super-redes estudadas são a quasiperiódica de Fibonacci e as aperiódicas determinísticas de Thue-Morse e Período-Duplo, sendo todas elas construídas através do empilhamento periódico de células unitárias, as quais são formadas por uma regra substitucional de duas camadas do tipo A/B, em que essa regra depende do tipo de sequência considerada para construção da super-rede. Em consequência do empilhamento das células unitárias ser periódico é possível aplicar nestas estruturas o teorema de Bloch, que junto com o método da matriz-transferência, nos permite encontrar os modos Magnetostáticos de volume e superfície. Estes modos apresentam um comportamento auto-similar das bandas de volume, assim, no limite do número de geração N ser muito grande, esses espectros se tornam um conjunto fractal do tipo Cantor. Também foi verificado propriedades de escala e localização desses modos, que são diferentes para o Dy e Ho. Na propagação de ondas eletromagnéticas analisamos o espectro óptico de reflexão (ou reflectância) para as mesmas super-redes de terra rara. Usamos aqui o modelo de Drude para determinar a função dielétrica das terras raras, que são metais, portanto temos que a reflexão é dominante para esses sistemas. Também usamos as equações de Maxwell e o método da matriz-transferência, que nos permite obter os coeficientes de reflexão. Portanto, analisamos nessas estruturas os espectros para a incidência normal de ondas s-polarizadas (ondas TE) e p-polarizadas (ondas TM), onde observou-se que apresentam um comportamento auto-similar e uma simetria espelho nos seus espectros na região do infravermelho próximo, com a reflectância coincidindo para ambas polarizações. Já na incidência oblíqua verificou-se que a reflectância é sensível à variação do ângulo, variando também com o tipo de super-rede e com a geração da mesma, onde os espectros são diferentes para o Dy e Ho. Na região do infravermelho distante vimos que a reflectância é dominante nas terras raras, como é esperado para os metais.


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis we present a theoretical study of the propagation of magnons in the

    magnetostatic regime and of electromagnetic waves in aperiodic superlattices of rare earths formed by dysprosium (Dy) and holmium (Ho). The superlattices studied are the quasiperiodic Fibonacci and the deterministic aperiodic Thue-Morse and Double-Period, all of which are constructed through the periodic stacking of unit cells, which are formed by a two-layer substitution rule of type A/B, where this rule depends on the type of sequence considered for the construction of the superlattice. As a consequence of the periodic of the unit cells, it is possible to apply Bloch’s theorem, which together with the matrix-transfer method, allows us to find the bulk and surface magnetostatic modes. These modes present a self-similar behavior of the volume bands, so, at the limit of the generation number , these spectra become a Cantor-type fractal set. It has also been verified scaling and localization properties of these modes, which are different for Dy and Ho. In the propagation of electromagnetic waves we analyze the optical spectrum of reflection (or reflectance) for the same rare earth superlattices. We use here the Drude model to determine the dielectric function of rare earths, which are metals, so we have that reflection is dominant for these systems. We also use the Maxwell equations and the matrix-transfer method, which allows us to obtain the reflection coefficients. Therefore, we analyzed in these structures the spectra for the normal incidence of s-polarized (TE waves) and p-polarized waves (TM waves), where it was observed that they present an autosimilar behavior and a mirror symmetry in their spectra in the near infrared region, with reflectance for both polarizations. In the oblique incidence it was observed that the reflectance is sensitive to the variation of the angle, also varying with the type of superlattice and its generation, where the spectra are different for Dy and Ho. In the far infrared region we have seen that reflectance is dominant in rare earths, as is expected for metals.

2
  • SÉRGIO ORLANDO DE SOUZA BATISTA
  • Caracterizações estruturais e magnéticas de nanocompósitos do tipo Fe/Fe3O4, Fe/FeyO e Fe3O4/FeyO obtidos por moagem de alta energia.

  • Orientador : SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • TIBERIO MAGNO DE LIMA ALVES
  • WILSON ACCHAR
  • Data: 25/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho foram sintetizados nanocompósitos dos tipos Fe/Fe3O4, Fe/FeyO e Fe3O4/ FeyO através do método da moagem de alta energia. Foram estudados os efeitos da moagem na formação dos nanocompósitos, nos tempos de moagem de 24 e 40 h com velocidade de 300, 400 e 600 rpm, enquanto para o tempo de 99 h foi utilizada apenas a velocidade de 300 rpm. Os produtos da moagem foram caracterizados estrutural e magneticamente utilizando-se as técnicas experimentais de Difração de Raios X, Espectroscopia Mössbauer, Magnetometria e Hipertermia Magnética. A partir dos dados obtidos da difração de raios X, juntamente com o refinamento Rietveld, foi possível identificar, quantificar e determinar os tamanhos médios dos cristalitos e parâmetros de redes das fases cristalinas dos nanocompósitos. Os resultados do refinamento Rietveld nas amostras moídas a 24 h indicaram uma redução dos tamanhos médios dos cristalitos com o aumento da velocidade de rotação devido ao alto grau de fragmentação das partículas. Para as amostras moídas a 600 rpm durante 40 h, a estrutura cristalina foi alterada de magnetita para a wüstita, que foi confirmada por meio do ajuste do espectro Mössbauer, estando de acordo com os dados de difração de raios X. Essa amostra em particular apresentou propriedades térmicas interessante para possíveis aplicações de hipertermia na terapia do câncer. Quando os efeitos estudados foram os tempos de 24, 40 e 99 h com velocidade fixa de 300 rpm, observou-se uma redução significativa na concentração de Fe da amostra. Os dados obtidos das medidas magnéticas, revelaram uma redução da magnetização de saturação, conforme aumentava o tempo e velocidade da moagem, em virtude da redução da concentração de ferro nas amostras. Medidas magnéticas em função do campo magnético a diferentes temperaturas de 5 a 300 K para as amostras moídas a 40 e 99 h com velocidade de 600 e 300 rpm, respectivamente, revelaram o efeito de exchange bias, associado ao acoplamento entre as fases ferromagnéticas e antiferromagnéticas. Para as medidas magnéticas em função da temperatura realizadas na amostra 99 h, observou-se um deslocamento da temperatura de irreversibilidade, sugerindo um provável comportamento de spin glass de acordo com Almeida-Thouless


  • Mostrar Abstract
  • Electromagnetism, Classical Mechanics, Statistical Mechanics, Quantum Mechanics.

3
  • LÁZARO LUIS DE LIMA SOUSA
  • ESTUDO DA DUPLA PEROVISKITA $La_2MnFeO_6$ PREPARADA POR REAÇÃO DO ESTADO SÓLIDO

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 30/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho foram preparadas três amostras de $La_2FeMnO_6$ (LFMO) por reação de estado sólido, tratada termicamente a 1200 $^{\circ}C$ em tempos de tratamento equivalentes a 24, 48 e 96 $hrs$, cada uma identificada pelo nome LFMO24, LFMO48 e LFMO96, respectivamente. As estruturas obtidas são do tipo dupla-$perovskita$, monoclínica com grupo espacial $P2_1/n$ e parâmetros de rede dados por $a$ = 5,52 Å, $b$ = 5,51 Å e $c$ = 7,81 Å. Os tamanhos dos cristalitos das amostras são equivalente a 361,0 $nm$ (LFMO24), 348,9 $nm$ (LFMO48) e 370,83 $nm$ (LFMO96). Segundo as medidas de calor específico (HC), as LFMO's tem uma transição de fase ferrimagnética em aproximadamente 10 $K$, conforme ajuste de dados usando a teoria de campo médio. Transições de fase devido a localização de carga foi observado, ocorrendo em temperaturas diferentes dependendo do grau de ordenamento de cada sistema, em que o estado mais desorganizado tende a ter esta transição tendendo a 140 $K$. Um excesso em HC é identificado e modulado segundo as soma dos defeitos de Frenkel e Schottky, onde as LFMO24 e LFMO48 apresentaram menor e maior quantidade de defeitos, respectivamente. A contribuição da rede cristalina foi estipulada usando o Modelo de Thirring, com temperaturas de Debye da ordem do esperado para este tipo de material. Medidas de magnetização DC, AC e de histerese magnética confirmam a existência de comportamento ferromagnético fraco na temperatura ambiente em todas as LFMO's, nas amostras LFMO48 e LFMO96 ele é atribuído diretamente aos átomos de $Mn$, porém na LFMO24, amostra que apresentou maior valor de magnetização nesta temperatura, há um acréscimo proporcionado aos íons de $Fe$, apesar da espectroscopia M\"{o}ssbauer para o $^{57}Fe$, mostrar um dubleto. A parte real da susceptibilidade AC, $\chi_{AC}^{'}$, complementados por modelos teóricos diferentes, confirma uma fase do tipo \textit{cluster-glass}, gerada por aglomerados em certa faixa de temperatura nas LFMO's, por volta de 30 $K$, onde $\chi_{AC}^{'}$ mostra picos que variam com a frequência $f$. A forte presença da fase de Griffiths nas curvas $1/\chi_{AC}^{'}$ das LFMO48 e LFMO96 sugerem que esta fase é iniciada em 65 $K$, ocorrendo de forma diferenciada na LFMO24.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, three samples of $La_2MnFeO_6$  (LFMO) were prepared by solid state reaction, heat treated at 1200 $^{\circ}C$ at treatment times equivalent to 24, 48 and 96 $hrs$, each identified by name LFMO24, LFMO48 and LFMO96, respectively. The obtained structures are double-$perovskite$, monoclinic with spatial group $ P2_1 / n $ and lattice parameters given by $a$ = 5.52 Å, $b$ = 5.51 Å and $c$ = 7.81 Å. The sample crystallite sizes are equivalent to 361.0 $nm$ (LFMO24), 348.9 $nm$ (LFMO48) and 370.83 $nm$ (LFMO96). According to the specific heat (HC) measurements, the LFMO's have a ferrimagnetic phase transition of approximately 10 $K$, according to data adjustment using the mean field theory. Phase transitions due to charge location were observed, occurring at different temperatures depending on the degree of ordering of each system, in which the most disorganized state tends to have this transition tending to 140 $K$. An excess in HC is identified and modulated according to the sum of the defects of Frenkel and Schottky, where LFMO24 and LFMO48 presented smaller and greater amount of defects, respectively. The contribution of the crystalline lattice was stipulated using the Thirring Model, with Debye temperatures of the order of the expected for this type of material. DC, AC and magnetic hysteresis magnetization measurements confirm the existence of weak ferromagnetism behavior at room temperature in all LFMOs, in samples LFMO48 and LFMO96 it is assigned directly to the atoms of $Mn$, but in LFMO24, sample that presented higher value of magnetization at this temperature, there is an increase provided to the $Fe$ ions, in spite of the $M$ spectroscopy for the $^{57}Fe$, to show a doublet. The real part of the AC susceptibility, $\chi_{AC}^{'}$, complemented by different theoretical models, confirms a cluster-glass type phase, generated by agglomerates in a certain temperature range in the LFMO's, by about 30 $K$, where $\chi_ AC^{'}$ shows peaks that vary with frequency $f$. The strong presence of the Griffiths phase in the $1/\ chi_{AC}^{'} curves of LFMO48 and LFMO96 suggest that this phase is initiated at 65 $K$, occurring differently at LFMO24.

4
  • MARIA APARECIDA DOS SANTOS
  • RESTRIÇÕES DE MODELOS INFLACIONÁRIOS β-EXPONENCIAL UTILIZANDO DADOS DA RADIAÇÃO CÓSMICA DE FUNDO

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO CABRAL CARVALHO
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 31/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Nos últimos anos, o cenário inflacionário tornou-se um dos modelos mais importante na descrição do Universo em seus instantes iniciais. Ele surge inicialmente como solução aos problemas da cosmologia padrão, mas tem se destacado principalmente como o mecanismo capaz de gerar as perturbações iniciais que deram origem às estruturas em grande escala do Universo. Suas previsões teóricas podem ser testadas com os dados observacionais atuais, que permitem restringir várias classes de modelos inflacionários presentes na literatura. Sendo assim, neste trabalho analisamos uma classe de modelos inflacionários generalizados propostos por Alcaniz e Carvalho [1], conhecida como inflação β-exponencial e mostramos que esse tipo de potencial pode surgir no contexto da cosmologia de branas, em que o campo que descreve o tamanho da dimensão-extra é interpretado como o inflaton. Discutimos a viabilidade observacional desta classe de modelos à luz dos últimos dados da Radiação Cósmica de Fundo (RCF), obtidos pelo o satélite Planck, através de uma análise Bayesiana, e impomos restrições aos parâmetros do modelo. Encontramos que os dados da RCF preferem fracamente o modelo padrão ΛCDM em relação à inflação β-exponencial. No entanto, quando as medidas locais atuais do parâmetro Hubble, H0, são consideradas, o modelo β-exponencial é moderadamente preferido em relação à cosmologia ΛCDM, tornando o estudo desta classe de modelos inflacionários interessante no contexto atual da tensão de H0.


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, the inflationary scenario has become one of the most important models in the description of the Universe in its early instants. It initially emerges as a solution to the problems of standard cosmology, but has mainly stood out as the mechanism capable of generating the initial perturbations that gave rise to the large-scale structures of the Universe. Their theoretical predictions can be tested with the current observational data, which allow to restrict several classes of inflationary models present in the literature. Thus, in this work we analyze a class of generalized inflationary models proposed by Alcaniz and Carvalho [1], known as β-exponential inflation and we show that this type of potential can arise in the context of brane cosmology, in which the field describing the size-extra dimension is interpreted as the inflaton. We discuss the observational viability of this class of models in the light of the latest Cosmic Radiation Background (RCF) data obtained by the Planck satellite through a Bayesian analysis and impose constraints on the model parameters. We find that the RCF data weakly prefer the standard model ΛCDM in relation to the β-exponential inflation. However, when the current local measurements of the Hubble parameter, H0, are considered, the β-exponential model is moderately preferred in relation to the ΛCDM cosmology, making the study of this class of inflationary models interesting in the current context of H0 voltage.

5
  • JOSE CRISANTO DA COSTA NETO
  • Séries de potência formal para as distribuições estáveis de Lévy: o caso simétrico.

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • Data: 17/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • Um problema relevante na Física Estatística e na Física Matemática consiste em derivar expressões numericamente precisas e formas analíticas exatas para calcular as distribuições de Lévy α-estáveis P_α(x;β). Na prática, estas distribuições são usualmente expressas em termos da integral de Fourier de sua função característica. De fato, expressões na forma fechada são relativamente escassas, dado o enorme espaço de parâmetros: 0<α ≤2 (índice Lévy), -1 ≤ β ≤ 1  (assimetria), σ> 0 (escala) e  - ∞ <µ<∞ (deslocamento). No âmbito formal, importantes resultados exatos dependem de funções especiais, tais como as funções Meijer-G, Fox-H e somas finita de funções hipergeométricas, com apenas alguns casos excepcionais expressos

    em termos de funções elementares (distribuições gaussiana e de Cauchy). De um ponto de vista mais prático, métodos como expansões em séries, por exemplo, permitem uma estimativa das distribuições de Lévy com alta precisão numérica, porém a maioria das abordagens estão restritas a um pequeno subconjunto dos parâmetros, além de fazerem o uso de algoritmos sofisticados relativamente demorados. Como contribuição adicional a este problema, propomos novos métodos para descrever as distribuições estáveis simétricas, com parâmetros β = 0, µ = 0, σ= 1. Obtemos uma descrição através de uma forma fechada analítica, via séries de potência formais fazendo uso do procedimento da soma de regularização de Borel (para α=2/M, M = 1, 2, 3 ...). Também obtemos uma expressão aproximada (para 0<α≤ 2) que foi desenvolvida por meio da divisão do domínio da variável de integração em sub-intervalos (janelas), construindo a expansão em séries adequada

    dentro de cada uma delas, em seguida, calculando as integrais termo a termo.


  • Mostrar Abstract
  • A relevant problem in Statistical Physics and Mathematical Physics is to derive numerically precise expressions and exact analytical forms to calculate the distributions of Lévy α-stable P_α(x;β). In practice, these distributions are usually expressed in terms of the Fourier Integral of its characteristic function. In fact, known closed-form expressions are relatively scarce given the huge space of parameters: 0 < α ≤ 2 (Lévy index), -1 ≤ β ≤ 1 (asymmetry), σ > 0 (scale) and - ∞ < µ < ∞ (offset). In the formal context, important exact results rely on special functions,

    such as the Meijer-G, Fox-H functions and finite sum of hypergeometric functions, with only a few exceptional cases expressed

    in terms of elementary functions (Gaussian and Cauchy distributions). From a more practical point of view, methods such as series expansions, e.g., allow an estimation of the Lévy distributions with high numerical precision, but most of the approaches are restricted to a small subset of the parameters and, although sophisticated, this algorithms are time-consuming. As an additional contribution to this problem, we propose new methods to describe the symmetric stable distributions, with parameters β = 0, µ = 0, σ = 1. We obtain a description through a closed analytical form, via series of formal power making use of the Borel regularization sum procedure (for α = 2/M, M = 1, 2, 3...). Furthermore we obtain an approximate expression (for 0 < α ≤ 2) by dividing the domain of the integration variable into sub-intervals (windows), performing proper series expansion

    inside each window, and then calculating the integrals term by term.

6
  • ANALINE PINTO VALERIANO BANDEIRA
  • PROPRIEDADES ESTÁTICAS E DINÂMICAS DE SUPER-REDES E MULTICAMADAS QUASIPERIÓDICAS

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • CARLOS HUMBERTO OLIVEIRA COSTA
  • JOAO MILTON PEREIRA JUNIOR
  • Data: 30/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, investigamos as propriedades estáticas e dinâmicas em super-redes e
    filmes finos quasiperiódicos, respectivamente. A propagação de ondas de spins foi investigada
    em uma super-rede quasiperiódica construída de acordo com a sequência de Octonacci, no
    regime de troca, compostas por dois tipos de materiais ferromagnéticos com estrutura de rede
    cúbica simples cujas interfaces interagem via acoplamento bilinear e biquadrático. O modelo
    teórico utilizado é baseado no hamiltoniano de Heisenberg com o uso do método da matriz
    transferência e da aproximação RPA para a obtenção do espectro de bandas permitidas e
    de transmitância das ondas de spin, onde foi também analisada a influência do acoplamento
    biquadrático na espessura de ambos. Realizamos ainda uma investigação das propriedades
    magnéticas estáticas em nanofilmes magnéticos quasiperiódicos construídos em direções de
    pouca simetria cristalográfica, [211] e [321], seguindo dois modelos de quasiperiodicidade.
    No primeiro modelo os filmes magnéticos são empilhados quasiperiodicamente com todos os
    espaçadores de mesma espessura, enquanto que no segundo são os espaçadores que seguem
    uma quasiperiodicidade, além de possuírem espessuras diferentes. Por sua vez, cada modelo é
    construído seguindo as sequências de Fibonacci e de Octonacci. A teoria utilizada para o estudo
    dos filmes finos é baseada num modelo fenomenológico que descreve sistemas magnéticos
    nanométricos, onde a energia total leva em consideração os termos de energia Zeeman,
    de anisotropia cúbica e uniaxial, além dos acoplamentos bilinear e biquadrático. As fases
    magnéticas são descritas através da análise dos gráficos da magnetização e magnetoresistência
    gigante, assim também como através de diagramas de fases 3D.
    Palavras chaves: ondas de spin, acoplamento bilinear, acoplamento biquadrático, transmitância,

    propriedades estáticas, fases, diagramas de fases 3D.


  • Mostrar Abstract
  • In this study, we investigate the static and dynamics properties of magnetic multilayer and thin film systems, respectively. The propagation of spin waves was investigated in a quasiperiodic superlattice which structure was built according to the so-called Octonacci sequence, composed by two simple cubic ferromagnetic materials interacting through bilinear and biquadratic exchange couplings at their interfaces. The ferromagnetic materials are described by the Heisenberg model, and a transfer matrix treatment is employed, with the calculations performed for the exchange-dominated regime, taking into account the random phase approximation (RPA) to obtain the band and transmittance spectra. In addition, the influence of the biquadratic coupling on the band and transmittance spectra is discussed. We also performed an investigation of the static magnetic properties of nanometric films, with low symmetry crystallographic growth directions ([211] and [321]), by using two quasiperiodic models. For the model 1, the magnetic thin films are stacked quasiperiodically, with the non-magnetic spacers having the same thickness, while for the model 2, the non-magnetic spacers follows the quasiperiodicity, with different thicknesses. For both models the quasiperiodicity is according to the Fibonacci and Octonacci quasiperiodic sequences. The theoretical modelling is based on a realistic magnetic energy taking in account the Zeeman, cubic and uniaxial anisotropy terms, besides the bilinear and biquadratic couplings. From the equilibrium configurations magnetization, magnetoresistance and phase diagrams are obtained

     

7
  • BRUNO LUSTOSA DE MOURA
  • ASTEROSSISMOLOGIA E ESPECTROSCOPIA DE ESTRELAS GIGANTES DO CLUMP

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • FRÉDÉRIC BAUDIN
  • MARCELO EMÍLIO
  • MARIA CRISTINA DE ASSIS RABELLO SOARES
  • Data: 31/10/2018

  • Mostrar Resumo
  • A pulsação das estrelas passou a ser, de décadas para cá, uma dos principais mecanismos para obtenção de informações sobre os seus interiores. Com o advento das missões fotométricas espaciais, além dessa informações, a necessidade de compreender como os parâmetros globais da estrela se comportavam em relação aos modos de pulsação tornou-se crucial para todo o estudo da evolução estelar, em especial na fase estrelas gigantes. Muitos códigos computacionais usam estatísticas inferenciais para a extração dessas informações, todos muito peculiares aos estados evolutivos desde a sequência principal até o ramo assintótico das gigantes. Nosso trabalho foi desenvolver uma ferramenta que servirá de base para novos ensaios e trabalhos, dentro da Asterossismologia de estrelas do Clump, os quais a obtenção dos valores de máxima frequência de oscilação e as separações entre essas frequências sejam pilares para a compreensão física estelar. Atrelado a isso, as modelagens corretas associadas à inclusão da metalicidade obtidas a partir da espectroscopia, podem gerar modificações, ainda não completamente entendidas nas relações de escala sísmicas para a massa e o raio. Desta forma, o estudo da sismologia de estrelas do Clump pode ser a chave para um cenário promissor para a Arqueologia Galáctica e para a completa compreensão dos processos no interior estelar.


  • Mostrar Abstract
  • The pulsation of the stars has become, from decades to now, one of the main mechanisms to obtain information about their interiors. With the advent of the missions, the need to understand how
    global parameters of the star behaved in relation to the modes is crucial to the entire study of stellar evolution, especially in the Red Giant Branch. Many computational codes use inferential statistics for gather
    information, all very peculiar to evolutionary states since the main sequence
    until the asymptotic giant branch. Our work was to develop a tool
    which will serve as a basis for new trials and works, within the Asteroseismology of Clump stars, which obtain the values of maximum oscillation frequency and the separations between these frequencies are pillars for stellar physical understanding. Herein to this, the correct modeling associated with the inclusion of metallicity obtained
    from spectroscopy, may generate changes, not yet fully understood
    in the seismic scales relations for mass and radius. In this way, the study of seismology of Clump stars may be the key to a promising scenario for Archeology Galactic and for the complete understanding of processes in the stellar interior.

8
  • GERDIVANE FERREIRA DUARTE
  • Propriedades Estatísticas de Redes Complexas Reais

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCO ANTONIO ALVES DA SILVA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 14/11/2018

  • Mostrar Resumo
  • Apresentamos um estudo de redes sociais baseado na análise de nomes de família, brasileiros e portugueses (sobrenomes). Construímos redes cujos nós são nomes de famílias e cujas arestas representam relações de parentesco entre duas famílias (cada indivíduo). A partir dessas redes extraímos a distribuição de conectividade, o coeficiente de agregação, o menor caminho médio e a centralidade. Descobrimos que a distribuição de conectividade segue uma lei de potência. Associamos o número de hubs, a centralidade e a entropia ao grau de miscigenação das sociedades. Nossos resultados mostram que a sociedade portuguesa é mais heterogênea que a sociedade brasileira. Todas as redes analisadas conduzem a leis de potência com expoente gama da ordem de 2 na distribuição de grau. Conclui-se que esse parâmetro tende a ser independente do tamanho N da rede considerada. A correlação de grau de todas as redes é negativa, mostrando que os vértices com maior conectividade estão conectados a vértices com menor conectividade. Finalmente, a rede de sobrenomes apresenta características de mundo pequeno.


  • Mostrar Abstract
  • We present a study of social networks based on the analysis of Brazilian and Portuguese family names (surnames). We construct networks whose nodes are names of families and whose edges represent parental relations between two families (each individual). From these networks we extract the connectivity distribution, clustering coefficient, shortest path and centrality. We find that the connectivity distribution follows an approximate power law. We associate the number of hubs, centrality and entropy to the degree of miscegenation in the societies in both countries. Our results show that Portuguese society has a higher miscegenation degree than Brazilian society. All networks analyzed lead to approximate inverse square power laws in the degree distribution. We conclude that this parameter tends to be independent of the network size considered. The assortative mixing of all networks is negative, showing that the more connected vertices are connected to vertices with lower connectivity. Finally, the network of surnames presents some small world characteristics.

9
  • RAFAEL LEAL DA SILVA
  • Síntese e caracterização de nanoestruturas de ferritas dopadas com samário e recobertas com polímeros.

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • JOSE ALZAMIR PEREIRA DA COSTA
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • UBIRATAN CORREIA SILVA
  • Data: 29/11/2018

  • Mostrar Resumo
  • Nesse trabalho apresentamos a síntese e caracterização de nanopartículas de magnetita e ferrita de cobalto dopadas com Sm: Fe2.68Sm0.32O4 e CoFe(2-x)SmxO4 ( x = 0, 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). As nanopartículas de magnetita foram produzidas usando o método poliol, onde o polímero polivinilpirrolidona (PVP) foi usado para proteger as nanopartículas da oxidação. As nanopartículas de ferritas de cobalto dopadas com Sm, foram produzidas pelo método da reação por coordenação iônica (RCI) e recobertas por uma matriz de quitosana.

    A estrutura cristalina e as propriedades magnéticas foram estudadas por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia Mössbauer e magnetometria DC.

    A amostra de magnetita possui uma estreita distribuição de tamanho de partículas com um diâmetro de 5,2 nm. As partículas apresentam comportamento superparamagnetico na temperatura ambiente com temperatura média de bloqueio de TB = 9.9 K e constante magnetocristalina de 4×105 J/m3 em 5 K. Em temperatura ambiente, a curva M-H apresenta comportamento simétrico (Hc=0) e o espectro Mössbauer tem um único componente paramagnético, enquanto a 5 K a magnetização de saturação é de 18.9 emu/g e a curva M-H, field cooling (FC) apresenta um deslocamento com um campo de exchange bias de ~110 Oe. Os resultados magnéticos são discutidos em termos da distribuição de cátions na rede espinélio inversa, como determinado por espectroscopia Mössbauer. Uma pequena contribuição magnética da camada superficial das nanopartículas foi considerada na interpretação da anisotropia magnetocristalina.

    As amostras de ferrita de cobalto apresentam partículas revestidas pelo biopolimero quitosana com uma estreita variação de tamanhos dependentes da concentração de íons de Sm nas amostras, indo de 9,49 nm até 5,62 nm. Os valores de campo coercivo, magnetização de saturação e anisotropia efetiva sofreram sensíveis variações com a dopagem. Um ajuste teórico foi realizado levando em consideração uma distribuição composta por dois tipos de partículas, bloqueadas e superparamagnéticas. O espectro Mössbauer só foi perfeitamente ajustado quando se utilizou três sextetos em cada sítio cristalográfico, para temperatura ambiente e 12 K. Os resultados Mössbauer foram interpretados considerando uma distribuição aleatória dos íons de Sm nos sítios A e B. Os estudos de liberação de calor foram realizados pela aplicação de um campo magnético AC de 70,5 kHz e intensidade de 200 Oe. O valor máximo obtido de SAR para essa série de amostra foi de 12,09 W/g, indicando que estas partículas têm potencial para uso em hipertermia.


  • Mostrar Abstract
  • This work was shown in the physical and characterization of nanoparticles magnetite and ferrite of cobalt doped with Sm: Fe 2.68Sm0.32O4 and CoFe (2-x) SmxO4 (x = 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). As magnetite nanoparticles were produced using the polyol method, where the polymer polyvinylpyrrolidone (PVP) was used for protection as nanoparticles of the oxidation. As nanoparticles of Sm-doped cobalt ferragens, they were constructed by the ionic rope reaction (ICR) method and covered by a chitosan matrix.
    A crystal structure and magnetic properties were studied by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Mössbauer spectroscopy and DC magnetometry.
    A magnetite sample has a print size distribution having a diameter of 5.2 nm. As the bees presented under the superparamagnetic effect of 4 × 105 J / m3 at 5 K. In a constant environment, the MH presented the has a single paramagnetic component, while the 5 K is a saturation magnetization of 18.9 emu / ha MH curve , field cooling (FC) has a displacement with a bias shift field of ~ 110 Oe. The benefits are discussed in terms of spatial distribution of actions, as determined by Mössbauer spectroscopy. Immunization of magnetocrystalline anisotropy.
    The cobalt silver samples are coated by the chitosan biopolymer, with a variable variation of the Sm-ion concentration dependent sizes, ranging from 9.49 nm to 5.62 nm. The coercive field values, saturation magnetization and anisotropy were subjected to structural changes with doping. A theological dose was made taking into account the form of distribution of particles, blocked and superparamagnetic. The mega-sounds spectrum was when performance was used in three sixths in each of the crystallographic groups, at room temperature and at 12 K. The results were calculated in relation to the random distribution of Smenoe A and B levels. were for applications of an AC magnetic field of 70.5 kHz and intensity of 200 Oe. The value was maximum for the sampling of a series of 12.09 W / g, which aims to use hyperthermia.

10
  • PIERRE NIAU AKMANSOY
  • Vínculos de Eletrodinâmicas Não Lineares

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • JACOPO VITI
  • BRUTO MAX PIMENTEL ESCOBAR
  • RODRIGO SANTOS BUFALO
  • Data: 14/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • As eletrodinâmicas não lineares (NLED) são generalizações da eletrodinâmica de Maxwell que surgem e encontram aplicações em diversos âmbitos: na gravitação, no estudo clássico do vácuo quântico, nos limites de baixas energias das teorias de cordas, entre outros. Por causa disto, é importante deduzir a validade empírica destas teorias comparando suas previsões com os resultados experimentais correspondentes. Com o objetivo de vincular os valores acessíveis aos parâmetros que caracterizam estas teorias, nesta tese são usadas a medição mais precisa da energia de ionização do átomo de hidrogênio e a seção de choque obtida observação pioneira do espalhamento fóton-fóton pela Colaboração ATLAS em colisões ultraperiféricas de íons de chumbo.

     

    A forma como as eletrodinâmicas tipo Born-Infeld, uma família de NLED, modifica o potencial Coulombiano produzido pelo núcleo do átomo de hidrogênio é calculada. Usando a teoria de perturbação, a correção da energia do estado fundamental é obtida. É notável que a estrutura da teoria de perturbação impõe a necessidade de usar a forma completa da Lagrangiana. Por causa disto, apesar de se comportarem de forma semelhante no limite de baixas energias, cada eletrodinâmica tipo Born-Infeld modifica a energia de ionização de forma particular. Ao comparar com a medição experimental da energia de ionização, um vínculo para o parâmetro b que caracteriza estas eletrodinâmicas é obtido da ordem de b≥10^21 V/m.

     

    As NLED prevêem naturalmente a interação entre fótons. Assim, a seção de choque γγγγ passa a possuir uma contribuição devido às correções não lineares da Lagrangiana de Maxwell além da do Modelo Padrão. Na aproximação de fótons equivalentes, a seção de choque completa PbPb→PbPb+γγ em colisões ultraperiféricas de chumbo é obtida através da convolução da seção de choque do subprocesso γ γγγ com os fluxos de fótons produzidos pelos íons. Assim, a comparação da seção choque completa com a seção de choque experimental obtida pelo ATLAS permite obter o vínculo mais preciso dos parâmetros não lineares α~β≤2x10^-10 GeV^-4 ≈ 10^-47 m^3/J.


  • Mostrar Abstract
  • Nonlinear electrodynamics (NLED) are a generalization of Maxwell's electrodynamics that arises and is used in several fields such as: gravitation, classical consequences of the quantum vacuum, low energy limits of string theories etc. Because of this, it's an important task to evaluate the empirical validity of these theories by comparing their predictions with the corresponding experimental measurements. In this thesis, the ionization energy of the hydrogen atom and the photon-photon scattering cross section recently observed by the ATLAS Collaboration with ultraperipheral collisions of lead ions are used.

     

    The way in which Born-Infeld-like theories, a class of NLED, modify the Coulomb potential produced by the hydrogen atom's nucleus is calculated. Then, using the perturbation theory, the first order correction of the ground state energy is derived. It is remarkable that, although this class of NLED behaves identically in the low energy limit, each theory produces a slightly different correction. This is due to the framework of perturbation theory which forces the use of the complete Lagrangian. Comparison with the measurement of the ionization energy constrains the parameter b, which characterizes this class of theories, to be b≥10^21 V/m.

     

    The direct interaction between photons is one of the most striking features of NLED. Therefore, the cross section for γγγγ scattering acquires a contribution due to nonlinear corrections to Maxwell's Lagrangian besides the Standard Model ones. In the equivalent photon approximation, the complete scattering cross section for PbPb→PbPb+γγin ultraperipheral collisions is derived through the convolution of the subprocess cross section γγγγ with the photon fluxes produced by the ions. Comparison of the complete cross section with the experimental measurement obtained by the ATLAS Collaboration yields the most precise constrain for the nonlinear parameters α~β≤2x10^-10 GeV^-4 ≈ 10^-47 m^3/J.

2017
Dissertações
1
  • LARISSA DE FARIAS RIBEIRO
  • Redes sem Escala Típica: Visão Geral,
    Modelos alternativos e Técnicas Computacionais

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MAURICIO LOPES DE ALMEIDA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • TIAGO DE MEDEIROS VIEIRA
  • Data: 13/01/2017

  • Mostrar Resumo
  • Estamos inseridos num mundo formado por redes e nos últimos anos estudos sobre
    redes e suas propriedades tˆ em se expandido consideravelmente. A principal raz˜ ao ´ e que diversos
    sistemas podem ser modelados atrav´ es das chamadas Redes Complexas. Exemplos de sistemas
    facilmente modelados como redes s˜ ao: a sociedade, a Web, o c´ erebro, dentre outros. Para
    compreender o comportamento desses sistemas, v´ arios modelos na ´ area de Redes Complexas
    foram propostos. Barab´ asi e Albert propuseram um modelo que inclu´ıa dois mecanismos b´ asicos
    (crescimento e liga¸ c˜ ao preferencial), reproduzindo um comportamento caracter´ıstico de alguns
    sistemas reais: a distribui¸ c˜ ao de conectividade em lei de potˆ encia. Como consequˆ encia do
    modelo de Barab´ asi e Albert, foram surgindo outros modelos de redes, considerando diferentes
    tipos de fatores inclu´ıdos no mecanismo de liga¸ c˜ ao preferencial. Modelos que utilizam este
    mecanismo explicam satisfatoriamente o aparecimento das distribui¸ c˜ oes que seguem lei de
    potˆ encia em redes reais. Entretanto, a liga¸ c˜ ao preferencial n˜ ao ´ e o único mecanismo atrav´ es
    do qual uma rede pode crescer e gerar este tipo de distribui¸ c˜ ao de conectividade. Por isso, neste
    trabalho analisamos dois modelos que utilizam mecanismos diferentes da liga¸ c˜ ao preferencial
    e que s˜ ao capazes de gerar redes sem escala t´ıpica: o modelo de cópia de v´ ertices e o modelo
    de transforma¸ c˜ ao de redes poissonianas. Comparamos os resultados com as redes decorrentes
    do modelo de Barab´ asi e Albert, pois acreditamos que estudar modelos distintos que geram
    resultados similares nos permite ampliar nossos conhecimentos referentes a aplica¸ c˜ ao de redes
    complexas e sobre os mecanismos capazes de gerar essas redes. Devido ` a necessidade de
    produ¸ c˜ ao e divulga¸ c˜ ao de materiais introdut´ orios ` as t´ ecnicas computacionais fundamentais
    para a simula¸ c˜ ao de redes, tamb´ em apresentamos neste trabalho algumas t´ ecnicas utilizadas
    para implementar as redes dos modelos apresentados.


  • Mostrar Abstract
  • We are embedded in a networked world, and in the last few years network studies and their
     properties have expanded considerably. The main reason is that several systems can be 
    modeled through so-called complex networks. Examples of systems easily modeled as networks are: 
    the society, the Web, the brain, among others. To understand the behavior of these systems, several