The Levi-Civita space-time

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Vibrational-rotational structure of supersingular plus Coulomb potential A/r4 - Z/r*

The vibrational-rotational states of the supersingular plus Coulomb potential A/r4 - Z/r are variationally constructed using a nonorthogonal basis of atomic hydrogenic eigenfunctions modulated by an exponential factor exp(- α/r), ensuring the correct behavior in the vicinity of the supersingularity. The construction is carried out in two successive stages. The first stage is restricted to trial functions without radial nodes, leading to a variational optimization of the parameters of the basis for each value of the angular momentum. The second stage uses the complete basis to construct linear trial functions and to formulate the variational problem in terms of secular equations, yielding the successive vibrational and rotational states. Numerical results for the corresponding energy levels are presented for different combinations of the intensity parameters of the potential. © 2001 Plenum Publishing Corporation.

Spin and pseudospin symmetries and the equivalent spectra of relativistic spin-1/2 and spin-0 particles

We show that the conditions which originate the spin and pseudospin symmetries in the Dirac equation are the same that produce equivalent energy spectra of relativistic spin-1/2 and spin-0 particles in the presence of vector and scalar potentials. The conclusions do not depend on the particular shapes of the potentials and can be important in different fields of physics. When both scalar and vector potentials are spherical, these conditions for isospectrality imply that the spin-orbit and Darwin terms of either the upper component or the lower component of the Dirac spinor vanish, making it equivalent, as far as energy is concerned, to a spin-0 state. In this case, besides energy, a scalar particle will also have the same orbital angular momentum as the (conserved) orbital angular momentum of either the upper or lower component of the corresponding spin-1/2 particle. We point out a few possible applications of this result. © 2007 The American Physical Society.

Spin squeezing and entanglement via finite-dimensional discrete phase-space description

We show how mapping techniques inherent to N2-dimensional discrete phase spaces can be used to treat a wide family of spin systems which exhibits squeezing and entanglement effects. This algebraic framework is then applied to the modified Lipkin-Meshkov-Glick (LMG) model in order to obtain the time evolution of certain special parameters related to the Robertson- Schrödinger (RS) uncertainty principle and some particular proposals of entanglement measure based on collective angular-momentum generators. Our results reinforce the connection between both the squeezing and entanglement effects, as well as allow to investigate the basic role of spin correlations through the discrete representatives of quasiprobability distribution functions. Entropy functionals are also discussed in this context. The main sequence correlations → entanglement → squeezing of quantum effects embraces a new set of insights and interpretations in this framework, which represents an effective gain for future researches in different spin systems. © 2013 World Scientific Publishing Company.

Optimal impulsive control in a powered Swing-By

This paper studies the problem of applying an impulsive control in a spacecraft that is performing a Swing-By maneuver. The objective is to study the changes in velocity, energy and angular momentum for this maneuver as a function of the three usual parameters of the standard Swing-By plus the three parameters (the magnitude of the impulse, the point of its application and the angle between the impulse and the velocity of the spacecraft) that specify the impulse applied. The dynamics used is the restricted three body problem under the regularization of Lemaitre, made to increase the accuracy of the numerical integration near the primaries. The present research develops an algorithm to calculate the variation of energy and angular momentum in a maneuver where the application of the impulsive control occurs before or after the passage of the spacecraft by the periapsis, but within the sphere of influence of the secondary body and in a non-tangential direction. Using this approach, it is possible to find the best position and direction to apply the impulse to maximize the energy change of the total maneuver. The results showed that the application of the impulse at the periapsis and in the direction of motion of the spacecraft is usually not the optimal solution.

Controle orbital de satélites artificias com propulsão e uso de gravidade lunar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Formação coorbital com a terra e origem de theia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Variáveis canônicas não singulares e o movimento rotacional de satélites artificiais

Pós-graduação em Física - FEG

Satélites irregulares de Júpiter: análise da captura de asteróides binários

Pós-graduação em Física - FEG

Seção de choque de absorção de buracos negros de Schwarzschild e de buracos acústicos canônicos

Na presente dissertação calculou-se a seção de choque de absorção de buracos negros de Schwarzschild para os campos escalar não massivo e eletromagnético. Também calculamos a seção de choque de absorção de buracos acústicos canônicos. Utilizamos um método numérico para obter os resultados em freqüências arbitrárias. Obtemos também expressões analíticas para as seções de choque de absorção nos limites de baixas e altas freqüências. Os resultados numéricos estão em excelente concordância com os valores das seções de choque de absorção em baixas e altas freqüências obtidos analiticamente. No limite em que a freqüência tende a zero, a seção de choque de absorção tende ao valor da área do horizonte de eventos tanto para o caso do campo escalar não massivo em Schwarzschild quanto para o buraco acústico canônico. Entretanto, a medida que a freqüência aumenta, estes resultados se tornam bastante distintos. Isto mostra que, apesar de a forma do espaço-tempo não exercer influência sobre a seção de choque escalar no limite em que a freqüência tende a zero, ela é determinante fora desse limite. Observamos também que os valores das seções de choque de absorção escalar e eletromagnética em Schwarzschild coincidem para freqüências e momentos angulares suficientemente grandes. O spin da partícula espalhada, neste caso, apesar de ter grande influência a baixas energias, é menos importante para o valor da seção de choque de absorção quanto maiores forem a freqüência e o momento angular da onda incidente.

Fonte escalar acoplada ao campo de Klein-Gordon orbitando um objeto estelar

Neste trabalho determinamos, utilizando Teoria Quântica de Campos em nível de árvore, a radiação escalar emitida por uma fonte em movimento circular uniforme no espaço-tempo plano de Minkowski, assumindo Gravitação Newtoniana, e no espaço-tempo curvo de um buraco negro sem carga e com momento angular nulo, assumindo Relatividade Geral. Efetuamos este cálculo analiticamente para o caso de Minkowski e numericamente no âmbito do espaço-tempo de Schwarzschild, sendo que neste espaço-tempo curvo obtivemos a forma analítica e a normalização dos modos nas regiões assintóticas. Verificamos que, para as órbitas circulares estáveis de acordo com a Relatividade Geral, a potência irradiada no caso de um buraco negro de Schwarzschild é menor do que a obtida no espaço-tempo de Minkowski assumindo a Gravitação Newtoniana. Obtemos também que apenas uma pequena parcela da radiação emitida é absorvida pelo buraco negro. Verificamos que a diferença entre as potências irradiadas em Schwarzschild e Minkowski diminui na medida em que aumentamos o valor da massa do campo. Em Schwarzschild, uma parcela cada vez maior da radiação emitida é absorvida pelo buraco negro na medida em que aumentamos o valor da massa do campo.

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).

Potenciais periódicos: aplicação à espectroscopia do benzeno

Pós-graduação em Física - FEG

Measuring the Spin of Black Holes in Binary Systems Using Gravitational Waves

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Search for gravitational radiation from intermediate mass black hole binaries in data from the second LIGO-Virgo joint science run

This paper reports on an unmodeled, all-sky search for gravitational waves from merging intermediate mass black hole binaries (IMBHB). The search was performed on data from the second joint science run of the LIGO and Virgo detectors (July 2009-October 2010) and was sensitive to IMBHBs with a range up to similar to 200 Mpc, averaged over the possible sky positions and inclinations of the binaries with respect to the line of sight. No significant candidate was found. Upper limits on the coalescence-rate density of nonspinning IMBHBs with total masses between 100 and 450 M-circle dot and mass ratios between 0.25 and 1 were placed by combining this analysis with an analogous search performed on data from the first LIGO-Virgo joint science run (November 2005-October 2007). The most stringent limit was set for systems consisting of two 88 M-circle dot black holes and is equal to 0.12 Mpc(-3) Myr(-1) at the 90% confidence level. This paper also presents the first estimate, for the case of an unmodeled analysis, of the impact on the search range of IMBHB spin configurations: the visible volume for IMBHBs with nonspinning components is roughly doubled for a population of IMBHBs with spins aligned with the binary's orbital angular momentum and uniformly distributed in the dimensionless spin parameter up to 0.8, whereas an analogous population with antialigned spins decreases the visible volume by similar to 20%.