Efeito Casimir em teorias de Chern-Simons

Nesta dissertação obtemos a força de Casimir a temperatura finita entre duas linhas paralelas sujeitas a condição de fronteira do tipo linhas mistas, no contexto da teoria de Maxwell- Chern-Simons em (2+1) dimensões. Além disso, analisamos a simetria de inversão de temperatura apresentada pela energia livre de Helmholtz do modelo para diferentes condições de fronteira. Iniciamos estudando aspectos gerais do formalismo de Matsubara no intuito de introduzirmos efeitos térmicos na teoria; também analisamos aspectos gerais da teoria de MCS em (2 + 1) dimensões. Posteriormente, revisitamos o cálculo da força de Casimir para o caso de duas linhas paralelas infinitamente permeáveis magneticamente a temperatura nula e finita, bem como o caso de linhas mistas a temperatura nula, onde tomamos uma linha perfeitamente condutora eletricamente e outra infinitamente permeável magneticamente. Em seguida, apresentamos novos resultados envolvendo a força de Casimir a temperatura finita com condições de fronteira do tipo linhas mistas. Por último, analisamos a simetria de inversão de temperatura associada a energia livre de Helmholtz do modelo, mostrando que mesmo para condições mistas e possível obter uma espécie de simetria residual, em analogia a resultados existentes para a eletrodinâmica em (3+1) dimensões.

Simulação de transporte eletrônico em dispositivos unimoleculares baseados em indicadores de pH

Nas últimas décadas, diversos pesquisadores têm tentado empregar moléculas em dispositivos eletrônicos de nanoescala. Por este motivo, diferentes parâmetros eletro/ópticos, que regem o transporte eletrônico em moléculas orgânicas, precisam ser analisados. Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de transporte de carga para o composto Vermelho de Propila, popularmente utilizado como indicador de pH. A motivação para estudá-lo resulta de sua estrutura constituída por subunidades doadora-aceitadora, acopladas via grupo azo (N=N), uma característica bem conhecida em retificadores moleculares. A metodologia utilizada para tratar o sistema em equilíbrio é baseada em métodos de Mecânica Molecular e Hartree-Fock. Sendo que, para simular o sistema em não-equilíbrio, foi empregado o formalismo de Landauer-Büttiker. Através desses métodos, as curvas características do sistema molecular foram traçadas e comparadas. O resultado da comparação permitiu explicar os fenômenos que regem o transporte eletrônico na nanoestrutura. Além disso, foram analisados os efeitos de contatos metálicos, ligados a molécula na presença de campo elétrico externo.

2-D ZO CRS stack by considering an acquisition line with smooth topography

Os dados sísmicos terrestres são afetados pela existência de irregularidades na superfície de medição, e.g. a topografia. Neste sentido, para obter uma imagem sísmica de alta resolução, faz-se necessário corrigir estas irregularidades usando técnicas de processamento sísmico, e.g. correições estáticas residuais e de campo. O método de empilhamento Superfície de Reflexão Comum, CRS ("Common-Reflection-Surface", em inglês) é uma nova técnica de processamento para simular seções sísmicas com afastamento-nulo, ZO ("Zero-Offset", em inglês) a partir de dados sísmicos de cobertura múltipla. Este método baseia-se na aproximação hiperbólica de tempos de trânsito paraxiais de segunda ordem referido ao raio (central) normal. O operador de empilhamento CRS para uma superfície de medição planar depende de três parâmetros, denominados o ângulo de emergência do raio normal, a curvatura da onda Ponto de Incidência Normal, NIP ("Normal Incidence Point", em inglês) e a curvatura da onda Normal, N. Neste artigo o método de empilhamento CRS ZO 2-D é modificado com a finalidade de considerar uma superfície de medição com topografia suave também dependente desses parâmetros. Com este novo formalismo CRS, obtemos uma seção sísmica ZO de alta resolução, sem aplicar as correições estáticas, onde em cada ponto desta seção são estimados os três parâmetros relevantes do processo de empilhamento CRS.

Amplitudes e padrões de polarização de pulsos em meios anisotrópicos

Extrair informações litológicas da subsuperfície através de dados sísmicos constitui-se num grande desafio à prospecção sísmica, pois a hipótese de estratificações formadas por camadas isotrópicas se mostra insuficiente para representar o comportamento do campo elástico em levantamentos com grandes afastamentos entre fonte e receptor, geofones multicomponentes, medidas de VSP tridimensional, entre outros. Sob este panorama, a prospecção sísmica passa a considerar modelos anisotrópicos de subsuperfície para, por exemplo, caracterizar reservatórios. O objetivo deste texto é apresentar um formalismo para modelar o espalhamento de pulsos a partir de ondas planas incidentes em interfaces planas horizontais que separam meios anisotrópicos. Este espalhamento é obtido primeiramente, através da formulação explícita dos campos de deformação e tração como função das matrizes propagadoras, de polarização e de impedância do meio. Em seguidaeste formalismo é usado para a obtenção das matrizes dos coeficientes de reflexão e transmissão através de uma interface plana horizontal para posteriormente, ser generalizado para o espalhamento através de múltiplas camadas. Finalmente, inserem-se ao campo da onda incidente as amplitudes de um pulso analítico para calcular o espalhamento do pulso através de estratificações.

Geoquímica dos sedimentos superdiciais de fundo do Estuário do Rio Maracanã, NE do Pará

O Estuário do rio Maracanã localizado na mesoregião Nordeste do Pará, esta situado na Reserva Extrativista Marinha de Maracanã (Lei 9.985/00), ao qual tem como principal objetivo garantir o uso sustentável e conservação dos recursos renováveis, protegendo as condições de vida e cultura da população que, em geral, são pescadores, pequenos comerciantes e a própria comunidade local. Devido as suas características geoambientais, representar um importante pólo de desenvolvimento regional, buscou-se nesta dissertação, o formalismo geoquímico para a interpretação de resultados analíticos relacionados com a geoquímica dos sedimentos superficiais de fundo do estuário do rio Maracanã para a determinação de metais pesados (MP) (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn), nas frações granulométricas menores que 0,64 11m, por espectrometria de absorção atômica de maneira a conhecer os níveis de background atualmente inexistentes para realização de futuros trabalhos de monitoramento ambiental na região nordeste do estado do Pará. Neste estuário, registrou-se a predominância das frações silte-argila em relação a fração areia, além de identificar semelhança mineralógica, indicando a presença de caulinita, ilita e esmectita. De um modo geral o teor de matéria orgânica (MO) (5,4:t0,70%) nos sedimentos foi distribuído de forma homogênia, e o pH não sofreu grandes variações, oscilando entre fracamente ácidos (6,48) e fracamente alcalinos (7,13). Com relação aos MP, verificou-se que: 1) no estuário do rio Maracanã as concentrações de cádmio ficar~m abaixo do limite de detecção do aparelho (0,009 ppm); 2) o cobalto variou de 46 a 55 ppm (50,97:t2,31 ppm) na fração total, e de de 5 a 7 ppm (6:tO,37 ppm) na fração biodisponível; 3) o cromo variou de 126 a 152 ppm (140,33:t6,56 ppm) na fração total, e de 17 a 24 ppm (20,73:t1, 7 ppm) na fração biodisponível; 4) o cobre variou de 17 a 21 ppm (18,97:t1, 19 ppm) na fração total, e de 6 a 9 ppm (7,0 :t 0,69 ppm) na fração biodisponivel; 5) o Ferro variou de 3,4 a 4,6% (4,14:t 0,24 %) na fração total, e de 1,5 a 1,9 % (1,66:t 0,1 %) na fração biodisponível; 6) o manganês variou de 293 a 545 ppm (423,53:t74,63 ppm) na fração total, e de 168 a 499 ppm (335,1 :t91,3 ppm) na fração biodisponível; 7) o níquel variou de 44 a 53 ppm (48,77 :t: 2,27 ppm) na fração total, e de 7 a 9 ppm (8,03:t:O,56 ppm) na fração biodisponível; 8) o chumbo variou de 42 a 48 ppm (45,63:t:1,69 ppm) na fração total, e de 14 a 17 ppm (15,13:t:O,78 ppm) na fração biodisponível; 9) o zinco variou de 72 a 85 ppm (78,83:t:3,44 ppm) na fração total, e de 26 a 32 ppm (29,43:t:1,65 ppm) na fração biodisponível. A concentração dos MP biodisponíveis analisados para o Estuário do rio Maracanã encontram-se abaixo dos VGQS (valores guias de qualidade de sedimentos) estabelecidos pela Agência Ambiental do Canadá (AAC) , pela National Oceanic and Atmospheric Administratíon (NOM) indicando que raramente devem ocorrer algum efeito adverso para biota da região. Considerando que a região é uma Reserva Extrativista e que não foram encontradas evidências de contaminação antrópica associadas aos MP selecionados nas suas frações total e biodisponível no estuário do rio Maracanã, é possível considerar que os dados obtidos para as concentrações de MP selecionada nas duas frações geoquímicas analisadas, representam o valor próximo ao "background" característico desta região. Desta forma o estuário do rio Maracanã torna-se um sítio de referência para estudos biogeoquímicos e de ecotoxicologia de sedimentos de ambientes similares na costa paraense, além do mais, os dados obtidos nesta dissertação poderão servir como subsídio para futuras investigações geoquímicas e ambientais na região, uma vez que se estabeleceram faixas de concentração e relações de referências para vários MP presentes nos sedimentos de fundo deste estuário.

As funções do grupo de renormalização no modelo com auto-interação quártica fermiônica

Modelos com interações quárticas fermiônicas tem sido estudadas para clarificar aspectos conceituais e possíveis aplicações em teoria quântica de campos. Neste trabalho apresentamos a estrutura do grupo de renormalização no modelo de Nambu-Jona-Lasinio até a ordem de 1-loop. O modelo é não renormalizável perturbativamente, no sentido usual de contagem de potência, mas é tratado como uma teoria efetiva, válida numa escala de energia onde p << ^, sendo p o momento externo do loop e ^ um parâmetro de escala de massa que caracteriza o acoplamento do vértice não renormalizável. Esclarecemos a estrutura tensorial dos vértices de interação e calculamos as funções do grupo de renormalização. A análise dos pontos fixos da teoria também é apresentada e discutida usando o formalismo de redução das constantes de acoplamento proposto por Zimmermann. Encontramos a baixas eneergias a origem como ponto fixo infravermelho estável e um ponto fixo não trivial ultravioleta estável, indicando a consistência perturbativa se o momento é pequeno.

Modos quasinormais e pólos de Regge para os buracos acústicos canônicos

Usando o formalismo relativístico no estudo da propagação de perturbações lineares em fluidos ideais, obtêm-se fortes analogias com os resultados encontrados na Teoria da Relatividade Geral. Neste contexto, de acordo com Unruh [W. Unruh, Phys. Rev. Letters 46, 1351 (1981)], é possível simular um espaço-tempo dotado de uma métrica efetiva em um fluído ideal barotrópico, irrotacional e perturbado por ondas acústicas. Esse espaço-tempo efetivo é chamado de espaço-tempo acústico e satisfaz as propriedades geométricas e cinemáticas de um espaço-tempo curvo. Neste trabalho estudamos os modos quasinormais (QNs) e os pólos de Regge (PRs) para um espaço-tempo acústico conhecido como buraco acústico canônico (BAC). No nosso estudo, usamos o método de expansão assintótica proposto por Dolan e Ottewill [S. R. Dolan e A. C. Ottewill, Class. Quantum Gravity 26, 225003 (2009)] para calcularmos, em termos arbitrários do número de overtone n, as frequências QNs e os momentos angulares para os PRs, bem como suas respectivas funções de onda. As frequências e as funções de onda dos modos QNs são expandidas em termos de potências inversas de L = l + 1/2 , onde l é o momento angular, enquanto que os momentos angulares e funções de onda dos PRs são expandidos em termos do inverso das frequências de oscilação do buraco acústico canônico. Comparamos os nossos resultados com os já existentes na literatura, que usam a aproximação de Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) como método de determinação dos modos QNs e dos PRs, e obtemos uma excelente concordância dentro do limite da aproximação eikonal (l ≥ 2 e l > n).

Quebra dinâmica da simetria quiral na pseudo eletrodinâmica quântica em (2 + 1) dimensões

No presente trabalho, estudamos a quebra da simetria quiral na pseudo eletrodinâmica quântica em (2+1) dimensões usando o formalismo das equações de Schwinger-Dyson e investigamos as semelhanças deste modelo com a criticalidade encontrada na EDQ₃ e EDQ₄. Usando a aproximação “quenched-rainbow”, mostramos que existe um acoplamento crítico α_cc = π/16, acima do qual existe a geração de massa para os férmions e portanto, ocorrendo a quebra da simetria quiral. Também estudamos o caso com N campos fermiônicos usando a expansão 1/N na aproximação “unquenched-rainbow”, onde obtemos um número crítico N_c abaixo do qual a simetria quiral é quebrada e, para valores acima, a simetria é restaurada. No limite de acoplamento forte (g -- ∞), mostramos que este número crítico é o mesmo encontrado na EDQ₃ na expansão 1/N.

Espalhamento elástico em meios anisotrópicos estratificados

A análise de AVO constitui-se, atualmente, numa importante ferramenta para a extração de informações litológicas a partir de dados sísmicos, através do uso dos contrastes de impedância acústica nas interfaces que separam diferentes litologias. A hipótese usual de isotropia deixa de valer, em muitos casos, após o advento de arranjos de grande afastamento e geofones com multi-superfície. Para a interpretação destes dados, a análise de AVO deve incluir anisotropia. Este trabalho apresenta uma teoria de AVO e resultados numéricos para um meio anisotrópico estratificado. Esta tese contém três contribuições. Inicialmente, é apresentada uma nova abordagem para o estudo da reflexão-transmissão através de interface plana que separam dois meios anisotrópicos com pelo menos um plano horizontal de simetria especular. As equações de Zoeppritz são generalizadas para incluir anisotropia, através da introdução das chamadas matrizes de impedância, o que simplifica bastante o formalismo anterior. Posteriormente, é descrito o estudo da reflexão de ondas P através de interface entre um meio isotrópico e outro transversalmente isotrópico (TI). É mostrado que a reflexão de ondas P, neste tipo de experimento, não fornece informações sobre a presença de anisotropia do semi-espaço TI, pelo menos em incidência pré-crítica. Finalmente, é discutido o comportamento da reflexão e transmissão de pulsos, em incidência pós-crítica, através de meios anisotrópicos estratificados. Observa-se que o comportamento pós-crítico dos pulsos espalhados carregam valiosa informações sobre a anisotropia dos meios atravessados por eles.

Análise de parâmetros da função característica de Hamilton

A análise de velocidades é um processo fundamental na sísmica de reflexão, onde as velocidades de empilhamento bem como o tempo de trânsito de afastamento nulo (onde supõe-se que a fonte e o detetor ocupam a mesma posição) são parâmetros suficientes na determinação do modelo geológico para meios com camadas horizontais. Por outro lado quando expresso através do formalismo estabelecido por Hamilton, os mesmos parâmetros (velocidade e tempo de afastamento nulo) são suficientes para determinar a função característica para este mesmo tipo de meio. Para o caso de um modelo geológico heterogêneo com interfaces arbitrariamente curvas, a função característica de Hamilton é dada a partir da estimativa de nove parâmetros, onde os mesmos parâmetros são necessários na determinação do modelo geológico em 3D. Este trabalho tem por objetivo estimar os parâmetros que determinam a função característica de Hamilton para meios 3D e estudar a influência de cada parâmetro na função, através de cortes horizontais nas seções de tempos de trânsito (conhecidos como time slices), nas configurações de ponto médio comum e afastamento nulo. Dentro desta abordagem é dado um exemplo a partir de um modelo sintético onde, aqueles resultados obtidos com estudo da influência de cada parâmetro na função característica, são aplicados como um critério de ajuste entre a função característica calculada e a função de tempos de trânsito obtida no levantamento de dados.

Aproximações hiperbólicas dos tempos de trânsito com topografia

A simulação de uma seção sísmica de afastamento-nulo (AN) a partir de dados de cobertura múltipla pode ser realizada através do empilhamento sísmico, o qual é um método de imageamento de reflexão sísmica muito utilizado na indústria. O processo de empilhamento sísmico permite reduzir a quantidade de dados e melhorar a razão sinal/ruído. Baseado na aproximação hiperbólica dos tempos de trânsito dependente de três parâmetros ou atributos cinemáticos de frentes de onda. Recentemente, vem desenvolvendo-se um novo método para simular seções (AN) chamado método de empilhamento sísmico por Superfície de Reflexão Comum (ou empilhamento SRC). Este novo formalismo pode ser estendido para construir seções de afastamento-nulo (AN) a partir de dados de cobertura múltipla, usando aproximações dos tempos de trânsito paraxiais na vizinhança de um raio central com afastamento-nulo (AN), para o caso de uma linha de medição com topografia suave e rugosa. Essas duas aproximações de tempos de trânsito também dependem de três atributos cinemáticos de frentes de ondas. Nesta dissertação, apresenta-se uma revisão teórica da teoria paraxial do raio para a obtenção das aproximações dos tempos de trânsito paraxiais considerando uma linha de medição com topografia rugosa e suave. A partir das aproximações dos tempos de trânsito paraxiais em relação a um raio central com afastamento-nulo (AN), foram obtidas duas novas aproximações de tempos de trânsito usando a condição de um ponto difrator em profundidade, reduzindo as equações originais para dois parâmetros. Também foram obtidas as aproximações para o caso de raios paraxiais com afastamento-nulo (AN). Para as aproximações de reflexão e difração utilizando um mesmo modelo sintético, foram comparadas através da representação gráfica as superfícies de empilhamento das aproximações dos tempos de trânsito para a topografia suave e rugosa. Em seguida, para analisar o comportamento dos operadores associados a reflexão e a difração, quando estes são perturbados, discutimos suas sensibilidades em relação a cada um dos três parâmetros (β₀, K_PIN, K_N). Esta análise de sensibilidade foi realizada em duas formas: Sensibilidade através da perturbação de cada parâmetro visualizado nas superfícies de empilhamento SRC-TR e SDC-TR e da primeira derivada dos tempos de trânsito SRC-TR e SDC-TR. Finalmente, usando essas aproximações hiperbólicas em função de três e dois parâmetros e com base nos resultados da análise de sensibilidade, foi proposto um algoritmo para simular seções AN a partir de dados de cobertura múltipla.

Modelagem de efeitos plasmônicos em um metamaterial nanoestruturado para aplicação em sensoriamento óptico

Metamateriais são meios artificiais estruturados para a obtenção de propriedades físicas não prontamente encontradas na natureza. Estes meios, em geral, são organizados periodicamente com uma célula unitária que possui dimensões menores que o comprimento de onda da radiação eletromagnética incidente. Esta característica permite que estes meios possam ser tratados como materiais homogêneos e, por conseguinte, descritos em termos de parâmetros constitutivos efetivos. Este trabalho realiza a modelagem analítica e numérica de um metamaterial nanoestruturado com inclusões metálicas. É desenvolvido um formalismo fundamentado no modelo de Maxwell-Garnett para descrever o índice de refração efetivo do metamaterial levando em conta a forma geométrica das nanopartículas e a natureza dos modos locais excitados. É evidenciado que estes modos correspodem a excitações plasmônicas superfíciais. Por meio da caracterização do metamaterial no domínio óptico, é investigado o potencial de tais meios para o desenvolvimento de sensores de índice de refração mais compactos e com valores de sensibilidade superiores aos encontrados em sistemas baseados unicamente em fibras ópticas.