D̄N interaction in a color-confining chiral quark model

We investigate the low-energy elastic D̄N interaction using a quark model that confines color and realizes dynamical chiral symmetry breaking. The model is defined by a microscopic Hamiltonian inspired in the QCD Hamiltonian in Coulomb gauge. Constituent quark masses are obtained by solving a gap equation, and baryon and meson bound-state wave functions are obtained using a variational method. We derive a low-energy meson-nucleon potential from a quark-interchange mechanism whose ingredients are the quark-quark and quark-antiquark interactions and baryon and meson wave functions, all derived from the same microscopic Hamiltonian. The model is supplemented with (σ, ρ, ω, a0) single-meson exchanges to describe the long-range part of the interaction. Cross sections and phase shifts are obtained by iterating the quark-interchange plus meson-exchange potentials in a Lippmann-Schwinger equation. Once coupling constants of long-range scalar σ and a0 meson exchanges are adjusted to describe experimental phase shifts of the K+N and K0N reactions, predictions for cross sections and s-wave phase shifts for the D̄0N and D-N reactions are obtained without introducing new parameters. © 2013 American Physical Society.

Heavy Mesons Spectroscopy

In this paper, Lippmann-Schwinger equation is solved by using Martin and Cornel potentials to calculate bc̄ energy levels. The results for some energy levels which are not observable, such as those of tt̄ in its short half-life are also predicted. Our calculated energy levels are in good agreement with results of other groups. The stability interval for Yukawa-Linear potential is also studied by investigating the spectrum of eigenvalues. © 2013 Springer Science+Business Media New York.

A Lanczos-powered implementation of the Faber polynomial quantum time propagator for reaction probabilities

Complementing our recent work on subspace wavepacket propagation [Chem. Phys. Lett. 336 (2001) 149], we introduce a Lanczos-based implementation of the Faber polynomial quantum long-time propagator. The original version [J. Chem. Phys. 101 (1994) 10493] implicitly handles non-Hermitian Hamiltonians, that is, those perturbed by imaginary absorbing potentials to handle unwanted reflection effects. However, like many wavepacket propagation schemes, it encounters a bottleneck associated with dense matrix-vector multiplications. Our implementation seeks to reduce the quantity of such costly operations without sacrificing numerical accuracy. For some benchmark scattering problems, our approach compares favourably with the original. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Symmetry contaminations in reactive scattering through long-lived collision complexes

We extend our Lanczos subspace time-independent wave packet method [J. Chem. Phys. 116 (2002) 2354] to investigate the issue of symmetry contaminations for the challenging deep-well H + O-2 reaction. Our central objective is to address the issue of whether significant symmetry contamination can occur if a wavepacket initially possessing the correct O-O exchange symmetry is propagated over tens of thousands of recursive steps using a basis which does not explicitly enforce the correct symmetry, and if so how seriously this affects the results. We find that symmetry contamination does exist where the symmetry constraint is not explicitly enforced in the basis. While it affects individual resonances and the associated peak amplitudes, the overall shape of the more averaged quantities such as total reaction probabilities and vibrational branching ratios are not seriously affected. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Unimolecular Rovibrational Bound and Resonance States for Large Angular Momentum: J=20 Calculations for HO2

We explore the calculation of unimolecular bound states and resonances for deep-well species at large angular momentum using a Chebychev filter diagonalization scheme incorporating doubling of the autocorrelation function as presented recently by Neumaier and Mandelshtam [Phys. Rev. Lett. 86, 5031 (2001)]. The method has been employed to compute the challenging J=20 bound and resonance states for the HO2 system. The methodology has firstly been tested for J=2 in comparison with previous calculations, and then extended to J=20 using a parallel computing strategy. The quantum J-specific unimolecular dissociation rates for HO2-> H+O-2 in the energy range from 2.114 to 2.596 eV have been reported for the first time, and comparisons with the results of Troe and co-workers [J. Chem. Phys. 113, 11019 (2000) Phys. Chem. Chem. Phys. 2, 631 (2000)] from statistical adiabatic channel method/classical trajectory calculations have been made. For most of the energies, the reported statistical adiabatic channel method/classical trajectory rate constants agree well with the average of the fluctuating quantum-mechanical rates. Near the dissociation threshold, quantum rates fluctuate more severely, but their average is still in agreement with the statistical adiabatic channel method/classical trajectory results.

Princípio de ação quântica de Schwinger

The Schwinger quantum action principle is a dynamic characterization of the transformation functions and is based on the algebraic structure derived from the kinematic analysis of the measurement processes at the quantum level. As such, this variational principle, allows to derive the canonical commutation relations in a consistent way. Moreover, the dynamic pictures of Schrödinger, Heisenberg and a quantum Hamilton-Jacobi equation can be derived from it. We will implement this formalism by solving simple systems such as the free particle, the quantum harmonic oscillator and the quantum forced harmonic oscillator.

Application of the Schwinger multichannel method to multichannel studies of electronically inelastic electron-molecule collisions

We have applied the Schwinger Multichannel Method(SMC) to the study of electronically inelastic, low energy electron-molecule collisions. The focus of these studies has been the assessment of the importance of multichannel coupling to the dynamics of these excitation processes. It has transpired that the promising quality of results realized in early SMC work on such inelastic scattering processes has been far more difficult to obtain in these more sophisticated studies.

We have attempted to understand the sources of instability of the SMC method which are evident in these multichannel studies. Particular instances of such instability have been considered in detail, which indicate that linear dependence, failure of the separable potential approximation, and difficulties in converging matrix elements involving recorrelation or Q-space terms all conspire to complicate application of the SMC method to these studies. A method involving singular value decomposition(SVD) has been developed to, if not resolve these problems, at least mitigate their deleterious effects on the computation of electronically inelastic cross sections.

In conjunction with this SVD procedure, the SMC method has been applied to the study of the H_2 , H_2O, and N_2 molecules. Rydberg excitations of the first two molecules were found to be most sensitive to multichannel coupling near threshold. The (3σ_g → 1π_g ) and (1π_u → 1π_g) valence excitations of the N_2 molecule were found to be strongly influenced by the choice of channel coupling scheme at all collision energies considered in these studies.

Análise de erros da equação de advecção unidimensional no Método de Volumes Finitos

Uma análise utilizando a série de Taylor é apresentada para se estimar a priori os erros envolvidos na solução numérica da equação de advecção unidimensional com termo fonte, através do Método dos Volumes Finitos em uma malha do tipo uniforme e uma malha não uniforme. Também faz-se um estudo a posteriori para verificar a magnitude do erro de discretização e corroborar os resultados obtidos através da análise a priori. Por meio da técnica de solução manufaturada tem-se uma solução analítica para o problema, a qual facilita a análise dos resultados numéricos encontrados, e estuda-se ainda a influência das funções de interpolação UDS e CDS e do parâmetro u na solução numérica.

Implementação de um algoritmo numérico para solução da equação de Christoffel generalizada em acustoelasticidade.

Extensos estudos realizados nas últimas décadas sobre a propagação de ondas ultrassônicas em sólidos levaram ao desenvolvimento de técnicas não destrutivas para a avaliação da segurança e integridade de estruturas e componentes industriais. O interesse na aplicação de técnicas ultrassônicas para medição de tensões aplicadas e residuais decorre da mudança mensurável da velocidade das ondas ultrassônicas na presença de um campo de tensões, fenômeno conhecido como efeito acustoelástico. Uma teoria de acustoelasticidade fornece um meio atrativo e não destrutivo de medir a tensão média ao longo do caminho percorrido pela onda. O estudo da propagação das ondas ultrassônicas em meios homogêneos anisotrópicos sob tensão conduz a um problema não linear de autovalores dado pela equação de Christoffel generalizada. A característica não linear deste problema decorre da interdependência entre as constantes elásticas efetivas do material e as tensões atuantes. A medição experimental de tensões por técnicas ultrassônicas é um problema inverso da acustoelasticidade. Esta dissertação apresenta a implementação de um algoritmo numérico, baseado no método proposto por Degtyar e Rokhlin, para solução do problema inverso da acustoelasticidade em sólidos ortotrópicos sujeitos a um estado plano de tensões. A solução da equação de Christoffel generalizada apresenta dificuldades de natureza numérica e prática. A estabilidade e a precisão do algoritmo desenvolvido, bem como a influência das incertezas na medição experimental das velocidades das ondas ultrassônicas, foram então investigadas. Dados sintéticos para as velocidades das ondas ultrassônicas de incidência oblíqua em uma placa sujeita a um estado plano de tensões foram gerados pela solução direta da equação de Christoffel generalizada para ilustrar a aplicação do algoritmo desenvolvido. O objetivo maior desta dissertação é a disponibilização de uma nova ferramenta de cálculo para suporte às atividades experimentais de medição de tensões por ultrassom no país.

Modelagem e simulação do escoamento imiscível em meios porosos fractais descritos pela equação de Kozeny-Carman Generalizada

O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

Solução analítica da equação unidimensional de transporte de nêutrons monoenergéticos com espalhamento linearmente anisotrópico e aproximação sintética de difusão

Nesta dissertação, são apresentados os seguintes modelos matemáticos de transporte de nêutrons: a equação linearizada de Boltzmann e a equação da difusão de nêutrons monoenergéticos em meios não-multiplicativos. Com o objetivo de determinar o período fluxo escalar de nêutrons, é descrito um método espectronodal que gera soluções numéricas para o problema de difusão em geometria planar de fonte fixa, que são livres de erros de truncamento espacial, e que conjugado com uma técnica de reconstrução espacial intranodal gera o perfil detalhado da solução. A fim de obter o valor aproximado do fluxo angular de nêutrons em um determinado ponto do domínio e em uma determinada direção de migração, descreve-se também um método de reconstrução angular baseado na solução analítica da equação unidimensional de transporte de nêutrons monoenergéticos com espalhamento linearmente anisotrópico com aproximação sintética de difusão nos termos de fonte por espalhamento. O código computacional desenvolvido nesta dissertação foi implementado na plataforma livre Scilab, e para ilustrar a eficiência do código criado,resultados numéricos obtidos para três problemas-modelos são apresentados

Avaliação dos algoritmos de Picard-Krylov e Newton-Krylov na solução da equação de Richards

A engenharia geotécnica é uma das grandes áreas da engenharia civil que estuda a interação entre as construções realizadas pelo homem ou de fenômenos naturais com o ambiente geológico, que na grande maioria das vezes trata-se de solos parcialmente saturados. Neste sentido, o desempenho de obras como estabilização, contenção de barragens, muros de contenção, fundações e estradas estão condicionados a uma correta predição do fluxo de água no interior dos solos. Porém, como a área das regiões a serem estudas com relação à predição do fluxo de água são comumente da ordem de quilômetros quadrados, as soluções dos modelos matemáticos exigem malhas computacionais de grandes proporções, ocasionando sérias limitações associadas aos requisitos de memória computacional e tempo de processamento. A fim de contornar estas limitações, métodos numéricos eficientes devem ser empregados na solução do problema em análise. Portanto, métodos iterativos para solução de sistemas não lineares e lineares esparsos de grande porte devem ser utilizados neste tipo de aplicação. Em suma, visto a relevância do tema, esta pesquisa aproximou uma solução para a equação diferencial parcial de Richards pelo método dos volumes finitos em duas dimensões, empregando o método de Picard e Newton com maior eficiência computacional. Para tanto, foram utilizadas técnicas iterativas de resolução de sistemas lineares baseados no espaço de Krylov com matrizes pré-condicionadoras com a biblioteca numérica Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc). Os resultados indicam que quando se resolve a equação de Richards considerando-se o método de PICARD-KRYLOV, não importando o modelo de avaliação do solo, a melhor combinação para resolução dos sistemas lineares é o método dos gradientes biconjugados estabilizado mais o pré-condicionador SOR. Por outro lado, quando se utiliza as equações de van Genuchten deve ser optar pela combinação do método dos gradientes conjugados em conjunto com pré-condicionador SOR. Quando se adota o método de NEWTON-KRYLOV, o método gradientes biconjugados estabilizado é o mais eficiente na resolução do sistema linear do passo de Newton, com relação ao pré-condicionador deve-se dar preferência ao bloco Jacobi. Por fim, há evidências que apontam que o método PICARD-KRYLOV pode ser mais vantajoso que o método de NEWTON-KRYLOV, quando empregados na resolução da equação diferencial parcial de Richards.

Posicionamento aproximado do estado final para sistemas térmicos descritos pela equação do calor.

Neste trabalho, será considerado um problema de controle ótimo quadrático para a equação do calor em domínios retangulares com condição de fronteira do tipo Dirichlet é nos quais, a função de controle (dependente apenas no tempo) constitui um termo de fonte. Uma caracterização da solução ótima é obtida na forma de uma equação linear em um espaço de funções reais definidas no intervalo de tempo considerado. Em seguida, utiliza-se uma sequência de projeções em subespaços de dimensão finita para obter aproximações para o controle ótimo, o cada uma das quais pode ser gerada por um sistema linear de dimensão finita. A sequência de soluções aproximadas assim obtidas converge para a solução ótima do problema original. Finalmente, são apresentados resultados numéricos para domínios espaciais de dimensão 1.

Formação de nanopadrões em superfícies por sputtering iônico: Estudo numérico da equação anisotrópica amortecida de Kuramoto-Sivashinsky.

Apresenta-se uma abordagemnumérica para ummodelo que descreve a formação de padrões por sputtering iônico na superfície de ummaterial. Esse processo é responsável pela formação de padrões inesperadamente organizados, como ondulações, nanopontos e filas hexagonais de nanoburacos. Uma análise numérica de padrões preexistentes é proposta para investigar a dinâmica na superfície, baseada em ummodelo resumido em uma equação anisotrópica amortecida de Kuramoto-Sivashinsky, em uma superfície bidimensional com condições de contorno periódicas. Apesar de determinística, seu caráter altamente não-linear fornece uma rica gama de resultados, sendo possível descrever acuradamente diferentes padrões. Umesquema semi implícito de diferenças finitas com fatoração no tempo é aplicado na discretização da equação governante. Simulações foram realizadas com coeficientes realísticos relacionados aos parâmetros físicos (anisotropias, orientação do feixe, difusão). A estabilidade do esquema numérico foi analisada por testes de passo de tempo e espaçamento de malha, enquanto a verificação do mesmo foi realizada pelo Método das Soluções Manufaturadas. Ondulações e padrões hexagonais foram obtidos a partir de condições iniciais monomodais para determinados valores do coeficiente de amortecimento, enquanto caos espaço-temporal apareceu para valores inferiores. Os efeitos anisotrópicos na formação de padrões foramestudados, variando o ângulo de incidência.

Aplicação da equação de Poisson-Boltzmann modificada em sistemas biológicos: análise da partição iônica em um eritrócito

Neste trabalho, a partição iônica e o potencial de membrana em um eritrócito são analisados via equação de Poisson-Boltzmann modificada, considerando as interações não eletrostáticas presentes entre os íons e macromoléculas, assim como, o potencial β. Este potencial é atribuído à diferença de potencial químico de referência entre os meios intracelular e extracelular e ao transporte ativo de íons. O potencial de Gibbs-Donnan via equação de Poisson-Boltzmann na presença de carga fixa em um sistema contendo uma membrana semipermeável também é estudado. O método de aproximação paraboloide em elementos finitos em um sistema estacionário e unidimensionalé aplicado para resolver a equação de Poisson-Boltzmann em coordenadas cartesianas e esféricas. O parâmetro de dispersão relativo às interações não eletrostáticas écalculado via teoria de Lifshitz. Os resultados em relação ao potencial de Gibbs-Donnan mostram-se adequados, podendo ser calculado pela equação de Poisson-Boltzmann. No sistema contendo um eritrócito, quando o potencial β é considerado igual a zero, não se verifica a diferença iônica observada experimentalmente entre os meios intracelular e extracelular. Dessa forma, os potenciais não eletrostáticos calculados via teoria de Lifshitz têm apenas uma pequena influência no que se refere à alta concentração de íon K+ no meio intracelular em relação ao íon Na+