Observational and theoretical advances in cosmological foreground emission

Observational and theoretical work towards the separation of foreground emission from the cosmic microwave background is described. The bulk of this work is in the design, construction, and commissioning of the C-Band All-Sky Survey (C-BASS), an experiment to produce a template of the Milky Way Galaxy's polarized synchrotron emission. Theoretical work is the derivation of an analytical approximation to the emission spectrum of spinning dust grains.

The performance of the C-BASS experiment is demonstrated through a preliminary, deep survey of the North Celestial Pole region. A comparison to multiwavelength data is performed, and the thermal and systematic noise properties of the experiment are explored. The systematic noise has been minimized through careful data processing algorithms, implemented both in the experiment's Field Programmable Gate Array (FPGA) based digital backend and in the data analysis pipeline. Detailed descriptions of these algorithms are presented.

The analytical function of spinning dust emission is derived through the application of careful approximations, with each step tested against numerical calculations. This work is intended for use in the parameterized separation of cosmological foreground components and as a framework for interpreting and comparing the variety of anomalous microwave emission observations.

Gizarte-elkarrekintza ingurunearen irakatsi eta ikasi prozesuan Lehen Hezkuntzan

Lan honetan, elkarrekintzaren bidez irakasle batek ikasleengan ezagutzak eraikitzeko zer mekanismoren bidez lortzen duen aztertu da, laguntzak nola egokitzen dituen eta laguntzeari nola uzten dion ikertuz. Helburua, elkarrekintzan eragina daukaten mekanismoak identifikatzea, deskribatzea eta ulertzea izan da. Horretarako, ikasleen iniziatiba bultzatzen duen giroan oinarritutako behaketa parte-hartzailea erabili da, errealitatea sistematikoki behatu eta eman diren gertaerak jaso, deskribatu, aztertu eta interpretatu direlarik. Behin transkribatutako saioak aztertuta, elkarrekintza segmentuak atera dira, horietan gehien errepikatzen diren jokabide-patroiak jasoz. Laguntzak egokitzean zein laguntzeari uztean, irakaslea ikasleen iniziatibetatik abiatzen dela ondorioztatu da.

A bayesian probabilistic approach to structural health monitoring

A Bayesian probabilistic methodology for on-line structural health monitoring which addresses the issue of parameter uncertainty inherent in problem is presented. The method uses modal parameters for a limited number of modes identified from measurements taken at a restricted number of degrees of freedom of a structure as the measured structural data. The application presented uses a linear structural model whose stiffness matrix is parameterized to develop a class of possible models. Within the Bayesian framework, a joint probability density function (PDF) for the model stiffness parameters given the measured modal data is determined. Using this PDF, the marginal PDF of the stiffness parameter for each substructure given the data can be calculated.

Monitoring the health of a structure using these marginal PDFs involves two steps. First, the marginal PDF for each model parameter given modal data from the undamaged structure is found. The structure is then periodically monitored and updated marginal PDFs are determined. A measure of the difference between the calibrated and current marginal PDFs is used as a means to characterize the health of the structure. A procedure for interpreting the measure for use by an expert system in on-line monitoring is also introduced.

The probabilistic framework is developed in order to address the model parameter uncertainty issue inherent in the health monitoring problem. To illustrate this issue, consider a very simplified deterministic structural health monitoring method. In such an approach, the model parameters which minimize an error measure between the measured and model modal values would be used as the "best" model of the structure. Changes between the model parameters identified using modal data from the undamaged structure and subsequent modal data would be used to find the existence, location and degree of damage. Due to measurement noise, limited modal information, and model error, the "best" model parameters might vary from one modal dataset to the next without any damage present in the structure. Thus, difficulties would arise in separating normal variations in the identified model parameters based on limitations of the identification method and variations due to true change in the structure. The Bayesian framework described in this work provides a means to handle this parametric uncertainty.

The probabilistic health monitoring method is applied to simulated data and laboratory data. The results of these tests are presented.

Comunidades de anfíbios anuros em duas fitofisionomias do Parque Estadual da Serra do Tabuleiro, estado de Santa Catarina

O estado de Santa Catarina possuía sua área inteiramente coberta por Mata Atlântica, um dos biomas mais ameaçados mundialmente. Mesmo com o crescente aumento de informações sobre os anfíbios no estado, ainda existe muitas lacunas de informações para este grupo e o desconhecimento é alto mesmo no interior das Unidades de Conservação. O Parque Estadual da Serra do Tabuleiro é a maior unidade de conservação de proteção integral de Santa Catarina e ainda assim possui inúmeras ameaças e pressões antrópicas. Os objetivos deste estudo foram estudar os anfíbios anuros em duas fitofisionomias, restinga e floresta ombrófila densa submontana, do Parque Estadual da Serra do Tabuleiro, verificar as diferenças dos parâmetros da comunidade entre três mesohábitats na restinga, compreender em que extensão algumas variáveis estruturais do hábitat afetam a riqueza e abundância dos anuros na restinga e na floresta ombrófila densa submontana, conhecer os anuros de folhiço na área de floresta e, adicionalmente, verificar o atual conhecimento sobre os anuros de folhiço no mundo. Os anuros no parque foram amostrados por meio dos métodos de procura ativa em transecções, armadilhas de queda com cerca guia e parcelas no chão da floresta durante três anos consecutivos com amostragens trimestrais, de julho de 2007 a abril de 2010. As variáves estruturais foram medidas nos locais amostrados enquanto que os dados climáticos foram obtidos da estação meteorológica mais próxima da área de estudo. A revisão sobre os anuros de folhiço no mundo foi realizada por uma busca na base de dados ISI Web if Science entre os anos de 1945 e 2008. Foram registradas 39 espécies de anuros no Parque, sendo 15 espécies para a restinga, 31 espécies na floresta. No folhiço do chão da floresta, a comunidade foi composta por 13 espécies de anuros. No total, 66% dos anuros registrados aqui, foram endêmicos da Mata Atlântica, 17% possuíram distribuição restrita à Santa Catarina e quatro espécies foram consideradas como vulneráveis na lista de espécies ameaçadas de extinção de Santa Catarina. Na restinga, a área aberta e a mata de restinga foram as mais dissimilares com relação à composição e abundância de anuros e também para as variáveis estruturais do hábitat. Na floresta ombrófila densa, a cobertura de dossel e o número de corpos dágua foram as variáveis mais importantes para a riqueza e abundância das espécies de anuros. Também para os anuros de folhiço do parque, a cobertura de dossel foi importante, conjuntamente com a umidade do ar e a profundidade de folhiço. O atual conhecimento sobre os anuros de folhiço no mundo se concentra nas regiões tropicais, sendo que o Brasil possui o maior número de estudos. Algumas tendências para as comunidades de anuros de folhiço puderam ser identificadas, mas estudos adicionais são necessários para que mais inferências possam ser feitas. O presente estudo contribuiu para preencher parte das lacunas de conhecimento existentes para a biodiversidade dos anuros do estado de Santa Catarina e em especial para o Parque Estadual da Serra do Tabuleiro.

Avaliação nutricional do paciente com doença hepática crônica

Além de muito freqüente, a desnutrição associa-se a morbi/mortalidade em pacientes com doenças hepáticas crônicas. A avaliação do estado nutricional em hepatopatas é difícil pela sobrecarga hídrica e pela alteração na síntese protéica, fatores que alteram os parâmetros tradicionalmente usados na avaliação nutricional. Os objetivos são:a)avaliar o estado nutricional, através da AGS, antropometria, do escore de Mendenhall e da combinação de todos os instrumentos, em pacientes com doença hepática crônica; b)correlacionar o estado nutricional com a gravidade de doença hepática crônica; c)determinar a contribuição da dinamometria do aperto de mão para a avaliação do estado nutricional. Foram incluídos 305 pacientes portadores de doenças hepáticas crônicas, com idade de 18-80 anos, atendidos no ambulatório de doenças hepatobiliares do Hospital Universitátio Pedro Ernesto. A gravidade da doença hepática foi avaliada pela classificação de Child-Pugh e escore de Meld. Foram aferidos parâmetros antropométricos (peso, altura, índice de massa corporal, prega cutânea triciptal, circunferência do braço, circunferência muscular do braço), parâmetros bioquímicos (albumina e contagem total de linfócitos), Avaliação Global Subjetiva, escore de Mendenhall e força do aperto de mão pela dinamometria. Os valores da porcentagem de adequação dos parâmetros foram utilizados para a classificação da desnutrição. Consideramos todos os pacientes com porcentagens de adequação abaixo de 90% como desnutridos. Foi criado o escore risco de desnutrição que se caracterizou pela alteração em qualquer um dos parâmetros da avaliação nutricional. Cerca de 53% dos pacientes eram do sexo masculino, 43% portadores de cirrose hepática, 80% com etiologia viral e média de idade de 54 12 anos. Houve relação estatisticamente significativa entre a classificação funcional da doença hepática e a AGS, o escore de Mendenhall e o de risco de desnutrição. A avaliação isolada da antropometria não se correlacionou com a classificação funcional. Segundo a AGS, a prevalência de desnutrição foi de 10% na hepatopatia não cirrótica, 16% na cirrose compensada e 94% na cirrose descompensada. Segundo o escore de Mendenhall, as cifras foram de 31%, 38% e 56%, respectivamente. Segundo o novo escore, as cifras foram de 52%, 60% e 96%, respectivamente. Embora tenha havido uma redução estatisticamente significativa da força muscular com o agravamento do estado nutricional, não foi possível estabelecer um ponto de corte para os valores da dinamometria. A análise do desempenho do percentual de adequação da força muscular como critério diagnóstico de pacientes sob risco de desnutrição revelou provavelmente 56% de falso-positivos e 24% de falso-negativos. A grande variação na prevalência de desnutrição em pacientes com doença hepática depende do instrumento de avaliação nutricional usado e da classificação funcional da doença hepática. Não surpreendentemente, os escores combinados detectaram as maiores taxas de prevalência de desnutrição. Houve associação significativa entre o estado nutricional e a gravidade da doença hepática. O aumento das taxas de prevalência de desnutrição trazido pela dinamometria ocorreu às custas de resultados falso-positivos.

Adaptações transgeracionais do pâncreas endócrino em camundongos provenientes de restrição proteica materna In Utero

A exposição materna durante o período gestacional a uma dieta restrita em proteínas (LP) prejudica o desenvolvimento do pâncreas endócrino em sua prole e aumenta a susceptibilidade à hipertensão, diabetes e obesidade na vida adulta. Há evidências de que esse fenômeno pode persistir em gerações subsequentes. Objetivou-se avaliar o efeito da restrição proteica sobre o metabolismo da glicose e morfometria pancreática na prole F3 de camundongos ao nascimento e ao desmame. Para tanto, fêmeas virgens de camundongos Suíços (F0) foram acasaladas e receberam dieta normo-proteica (19% de proteína - NP) ou uma dieta isocalórica restrita em proteínas (5% de proteína - LP) durante toda a gravidez. Durante a lactação e o restante do experimento, todos os grupos receberam a dieta NP. Os filhotes machos foram nomeados F1 (NP1 e LP1). As fêmeas F1 e F2 foram acasaladas para produzir F2 e F3 (NP2, LP2, NP3 e LP3), respectivamente. Semanalmente, os filhotes foram pesados e calculada a taxa de crescimento alométrico (log [massa corporal] = log a + log b [idade]). Os animais foram sacrificados nos dias 1 e 21 de idade, a glicemia foi determinada e o pâncreas retirado, pesado e analisado por estereologia e imunofluorescência; a insulina foi mensurada aos 21 dias. Como resultados, os filhotes restritos na primeira geração (LP1) foram menores ao nascer, mas apresentaram um crescimento acelerado nos primeiros sete dias de vida, mostrando catch-up com os controles; a prole LP2 demonstrou a maior massa corporal ao nascimento e tiveram uma taxa de crescimento mais lenta durante a lactação; não houve diferença na massa corporal e na taxa de crescimento na geração F3. A massa de pâncreas foi diminuída em LP1-LP3 ao nascimento, contudo foi aumentada em LP2 ao desmame. A densidade de volume e o diâmetro das ilhotas foram menores em todos os grupos restritos no dia 1 e 21, somente LP1 teve o menor número de ilhotas. Ao nascer, a massa de células beta foi menor em LP1-LP3 e permaneceu baixa durante a lactação. No dia 1 e 21, os filhotes foram normoglicêmicos, entretanto foram hipoinsulinêmicos ao desmame. Portanto, a restrição de proteínas em camundongos durante a gestação produz alterações morfológicas nas ilhotas pancreáticas, sugerindo que a homeostase da glicose foi mantida por um aumento da sensibilidade à insulina durante os primeiros estágios de vida na prole ao longo de três gerações consecutivas.

Avaliação da sorção de Cu (II) e Hg (II) pela Sargassum sp modificado com epicloridrina

É crescente o aumento da preocupação do homem com a contaminação de ambientes aquáticos uma vez que da subsistência dos mesmos depende o bem estar de todos. Ao mesmo tempo em que cresce a preocupação tem aumentado a quantidade de pesquisas em busca de tecnologias alternativas ao tratamento e remediação de efluentes aquosos contaminados pelas mais diversas substâncias incluindo os metais pesados. Nas últimas décadas, tem crescido o número de trabalhos avaliando a capacidade de sorção e a viabilidade da utilização de biossorventes de baixo custo na captação de íons metálicos e um desses materiais são as biomassas de algas pardas. Dentre os vários gêneros existentes no planeta o território brasileiro é rico na macroalga do gênero Sargassum. Muito embora a composição dessas biomassas varie o principal constituinte das mesmas é o ácido algínico e seus sais alcalinos na forma de um copolímero linear, homopolimérico, com unidades do ácido manurônico, (M), (1-4)-β-D- ligado e seu epímero em C-5 nos resíduos α-L-gulurônicos, (G), respectivamente, covalentemente ligados entre si em sequencias diferenciadas ou em blocos. Os monômeros podem aparecer em blocos homopoliméricos consecutivos, resíduos G (unidades G), resíduos consecutivos M (unidades M), pequenas unidades alternadas M e G (blocos MG), ou em blocos aleatoriamente organizados. A proposta dessa dissertação é realizar a modificação do copolímero existente na biomassa com epicloridrina, avaliar e comparar a captação de íons Cu (II) e Hg (II) pela biomassa da alga Sargassum sp., com a biomassa não modificada e resultados publicados na literatura

Pontes e fronteiras entre o eu e o outro: um estudo sobre o amor e a paixão nos segmentos médios da cidade do Rio de Janeiro

O objetivo deste trabalho consiste em realizar uma interpretação de discursos sobre o amor e a paixão buscando compreendê-los sob o prisma do ideal do individualismo, e também de noções importantes na cultura ocidental tais como a liberdade e a igualdade. Os dados etnográficos dessa pesquisa foram obtidos através de entrevistas qualitativas e o universo pesquisado foi composto por indivíduos pertencentes aos segmentos médios cariocas, reunidos através de um sistema de rede de relações. Foram analisadas nove entrevistas em que a experiência amorosa foi compreendida como uma situação de alteridade particularmente significativa na investigação da relação entre o indivíduo moderno e seu contexto social/cultural. A análise dos dados ressalta algumas noções e valores indicados por eles envolvendo o momento do encantamento amoroso assim como suas práticas amorosas, buscando também compreender os sentimentos do amor, da paixão e da amizade. Explora também as questões sobre a fidelidade perpassando as noções de liberdade individual e do individualismo como valores a provocar possíveis tensões entre os indivíduos.

Site-Specific Isotopes in Small Organic Molecules

Stable isotope geochemistry is a valuable toolkit for addressing a broad range of problems in the geosciences. Recent technical advances provide information that was previously unattainable or provide unprecedented precision and accuracy. Two such techniques are site-specific stable isotope mass spectrometry and clumped isotope thermometry. In this thesis, I use site-specific isotope and clumped isotope data to explore natural gas development and carbonate reaction kinetics. In the first chapter, I develop an equilibrium thermodynamics model to calculate equilibrium constants for isotope exchange reactions in small organic molecules. This equilibrium data provides a framework for interpreting the more complex data in the later chapters. In the second chapter, I demonstrate a method for measuring site-specific carbon isotopes in propane using high-resolution gas source mass spectrometry. This method relies on the characteristic fragments created during electron ionization, in which I measure the relative isotopic enrichment of separate parts of the molecule. My technique will be applied to a range of organic compounds in the future. For the third chapter, I use this technique to explore diffusion, mixing, and other natural processes in natural gas basins. As time progresses and the mixture matures, different components like kerogen and oil contribute to the propane in a natural gas sample. Each component imparts a distinct fingerprint on the site-specific isotope distribution within propane that I can observe to understand the source composition and maturation of the basin. Finally, in Chapter Four, I study the reaction kinetics of clumped isotopes in aragonite. Despite its frequent use as a clumped isotope thermometer, the aragonite blocking temperature is not known. Using laboratory heating experiments, I determine that the aragonite clumped isotope thermometer has a blocking temperature of 50-100°C. I compare this result to natural samples from the San Juan Islands that exhibit a maximum clumped isotope temperature that matches this blocking temperature. This thesis presents a framework for measuring site-specific carbon isotopes in organic molecules and new constraints on aragonite reaction kinetics. This study represents the foundation of a future generation of geochemical tools for the study of complex geologic systems.

Comportamento territorial de Hylodes nasus em um riacho na Floresta da Tijuca, Rio de Janeiro.

O comportamento territorial é exibido por animais que competem por recursos dentro de uma área específica defendida. Ao excluir competidores potenciais desta área através de comportamentos agressivos, os indivíduos territoriais garantem acesso prioritário aos recursos essenciais para sua sobrevivência e reprodução. Em anfíbios anuros, a territorialidade tem sido relacionada principalmente com espécies de reprodução prolongada, cujos sítios reprodutivos estão disponíveis durante todo o ano. O presente trabalho foi realizado em um trecho de riacho na Floresta da Tijuca, Rio de Janeiro. Foram realizadas quatro visitas consecutivas a área de amostragem em cada mês (abril/2009 à agosto/2010). O objetivo foi responder questões sobre a territorialidade dos indivíduos da espécie Hylodes nasus: (área de vida, fidelidade ao sítio, comportamentos agonísticos e combates físicos). As áreas de vida dos machos apresentaram relação significativa com o número de recapturas. O tamanho da área de vida das fêmeas foi ligeiramente maior do que dos machos. Os machos apresentaram maior fidelidade do que as fêmeas. A fidelidade apresentou resultado significativo com o CRC e a massa corporal dos indivíduos. Foram observadas 50 interações agonísticas entre machos, sendo exibidos 11 comportamentos agressivos. Foram observados 19 combates físicos, sendo os machos envolvidos classificados como residente, intruso, vencedor ou perdedor. Todas as disputas foram vencidas por indivíduos residentes. Informações a respeito da influência de fatores ambientais sobre a população de H. nasus, aspectos da estrutura populacional e descrição do microhábitat também são fornecidos.

Exciplexes in fluorescence quenching of aromatic hydrocarbons by tertiary aliphatic amines

Strong quenching of the fluorescence of aromatic hydrocarbons by tertiary aliphatic amines has been observed in solution at room temperature. Accompanying the fluorescence quenching of aromatic hydrocarbons, an anomalous emission is observed. This new emission is very broad, structureless and red-shifted from the original hydrocarbon fluorescence.

Kinetic studies indicate that this anomalous emission is due to an exciplex formed by an aromatic hydrocarbon molecule in its lowest excited singlet state with an amine molecule. The fluorescence quenching of the aromatic hydrocarbons is due to the depopulation of excited hydrocarbon molecules by the formation of exciplexes, with subsequent de-excitation of exciplexes by either radiative or non-radiative processes.

Analysis of rate constants shows the electron-transfer nature of the exciplex. Through the study of the effects on the frequencies of exciplex emissions of substituents on the hydrocarbons, it is concluded that partial electron transfer from the amine molecule to the aromatic hydrocarbon molecule in its lowest excited singlet state occurs in the formation of exciplex. Solvent effects on the exciplex emission frequencies further demonstrate the polar nature of the exciplex.

A model based on this electron-transfer nature of exciplex is proposed and proves satisfactory in interpreting the exciplex emission phenomenon in the fluorescence quenching of aromatic hydrocarbons by tertiary aliphatic amines.

Studies on photoblastic germination in lettuce seed

It was shown, with the aid of osmotic inhibition of germination, that the action of the far-red-absorbing form of phytochrome (Pf) in promoting germination can be completed even if the seed is held under conditions where germination is not possible. An effect of the continuing action of Pf beyond the point of complete germination promotion was demonstrated by enhancement of germination rate after removal of the osmotically active solute.

Previous reports that the rate of growth in water of seeds freed from the expansion-restricting endosperm is independent of the state of phytochrome were confirmed. However, a marked, phytochrome-mediated enhancement of the growth potential of such seeds was demonstrated through restricting water uptake by incubation in an osmoticum.

An experimental system, utilizing the appearance of a geotropic curvature in the radicle of the excised axial portion of the seed, was developed for more detailed studies of the phytochrome-enhanced growth potential. It was possible to demonstrate the light effect in water as well as in osmotica; this apparently is not possible with de-endospermed entire seeds. As in intact seeds, the effect of the continuing action of Pf is to enhance the rate of the response. Secretion of a chemical inhibitor of growth by the endosperm as a possible mechanism of induction of light sensitivity has been ruled out.

The phytochrome-dependent rate of appearance of geotropic curvature in osmotica is paralleled in time by a similar dependence of the rate of early extension growth of the embryonic axis. Only the first small increment of growth is a differentially responsive to red (R) and far-red (F); the rate of later increase in length is independent of the light regime.

It was shown that the high concentrations of gibberellic acid required for germination promotion in the intact seed are due at least in part to a diffusion barrier in the endosperm, and that the occasional reports in the literature of the ineffectiveness of kinetin are probably due to the same phenomenon. It was shown that gibberellin, like red light, enhances the growth potential of the axis, but kinetin does not. The difference in rates of response obtained after R-irradiation or gibberellin treatment, together with other results reported in the literature, strongly suggests that gibberellic acid and red light promote germination by different means. The idea that kinetin promotes germination by yet another mechanism, probably operating in the cotyledons, was supported through two different experimental approaches.

The phenomenon of temperature-dependent dark germination was examined in detail, using a wide range of both temperatures and incubation times. With the aid of the half-seed system, it was demonstrated that the promotive effect of low temperature on germination could not be due to a low optimum temperature for early growth of the radicle, since the rate of that process increased with increasing temperature, up to the highest temperature used.

It was shown that phytochrome does not function at high temperatures. This fact is of considerable importance in interpreting the phenomenon of thermodormancy, since in the literature only a small part of the effect of high temperature has been ascribed to an effect on phytochrome, and at that, only to an acceleration of dark reversion of Pf to the red-absorbing form of phytochrome (Pr). Partial denaturation of phytochrome may also make some contribution.

It was shown that the germination-promoting effect of low temperature depends on the presence of Pf, and concluded that low temperatures act by delaying or preventing transformation of Pf. Support for the assumption that Pf, not Pr, is the active form of phytochrome in lettuce seeds was drawn from the same evidence.

Attempts to stimulate germination by repeated irradiation with F over relatively prolonged incubation times resulted in failure, as have similar attempts reported in the literature. However, an enhancement of growth potential in the half-seed system by the maintenance of a small amount of Pf over long periods at ordinary temperatures by repeated irradiation with F was demonstrated.

It was observed that cold storage of the dry seed prevents or delays loss of dark dormancy during post-harvest storage. No change in the response of the half-seed in osmoticum to R and F was observed in seeds that has lost dark dormancy; that is, no internal change took place to measurably increase the growth potential of the embryonic axis. This suggests that the endosperm is the seat of changes responsible for after-ripening of photoblastic lettuce seed.

Measurement of the wavefront of a laser diode system for intersatellite communication by a Jamin double-shearing interferometer

The frame of a laser diode transmitter for intersatellite communication is concisely introduced. A simple, novel and visual method for measuring the diffraction-limited wavefront of the transmitter by a Jamin double-shearing interferometer is proposed. To verify the validity of the measurement, the far-field divergence of beam is additionally rigorously analysed in terms of the Fraunhofer diffraction. The measurement, the necessary analyses and discussion are given in detail. By directly measuring the fringe widths and quantitatively interpreting the interference fringes, the minimum detectable wavefront height (DWH) of the wavefront is only 0.2 gimel (the distance between the perfect plane wavefront and the actual wavefront at the transmitting aperture) and the corresponding divergence is only 65.84 mu rad. This indicates that the wavefront approaches the diffraction-limited condition. The results show that this interferometer is a powerful tool for testing the semiconductor laser beam's wavefront, especially the diffraction-limited wavefront.

Quantum Electromechanics with Two Tone Drive

In the field of mechanics, it is a long standing goal to measure quantum behavior in ever larger and more massive objects. It may now seem like an obvious conclusion, but until recently it was not clear whether a macroscopic mechanical resonator -- built up from nearly 10¹³ atoms -- could be fully described as an ideal quantum harmonic oscillator. With recent advances in the fields of opto- and electro-mechanics, such systems offer a unique advantage in probing the quantum noise properties of macroscopic electrical and mechanical devices, properties that ultimately stem from Heisenberg's uncertainty relations. Given the rapid progress in device capabilities, landmark results of quantum optics are now being extended into the regime of macroscopic mechanics.

The purpose of this dissertation is to describe three experiments -- motional sideband asymmetry, back-action evasion (BAE) detection, and mechanical squeezing -- that are directly related to the topic of measuring quantum noise with mechanical detection. These measurements all share three pertinent features: they explore quantum noise properties in a macroscopic electromechanical device driven by a minimum of two microwave drive tones, hence the title of this work: "Quantum electromechanics with two tone drive".

In the following, we will first introduce a quantum input-output framework that we use to model the electromechanical interaction and capture subtleties related to interpreting different microwave noise detection techniques. Next, we will discuss the fabrication and measurement details that we use to cool and probe these devices with coherent and incoherent microwave drive signals. Having developed our tools for signal modeling and detection, we explore the three-wave mixing interaction between the microwave and mechanical modes, whereby mechanical motion generates motional sidebands corresponding to up-down frequency conversions of microwave photons. Because of quantum vacuum noise, the rates of these processes are expected to be unequal. We will discuss the measurement and interpretation of this asymmetric motional noise in a electromechanical device cooled near the ground state of motion.

Next, we consider an overlapped two tone pump configuration that produces a time-modulated electromechanical interaction. By careful control of this drive field, we report a quantum non-demolition (QND) measurement of a single motional quadrature. Incorporating a second pair of drive tones, we directly measure the measurement back-action associated with both classical and quantum noise of the microwave cavity. Lastly, we slightly modify our drive scheme to generate quantum squeezing in a macroscopic mechanical resonator. Here, we will focus on data analysis techniques that we use to estimate the quadrature occupations. We incorporate Bayesian spectrum fitting and parameter estimation that serve as powerful tools for incorporating many known sources of measurement and fit error that are unavoidable in such work.

Utilização da transformada de características invariante a escala (SIFT) na automatização da obtenção de pontos do Sistema de Imagens Tridimensional Híbrido (SITH)

Esta dissertação apresenta um aperfeiçoamento para o Sistema de Imagens Tridimensional Híbrido (SITH) que é utilizado para obtenção de uma superfície tridimensional do relevo de uma determinada região a partir de dois aerofotogramas consecutivos da mesma. A fotogrametria é a ciência e tecnologia utilizada para obter informações confiáveis a partir de imagens adquiridas por sensores. O aperfeiçoamento do SITH consistirá na automatização da obtenção dos pontos através da técnica de Transformada de Características Invariantes a Escala (SIFT - Scale Invariant Feature Transform) dos pares de imagens estereoscópicas obtidos por câmeras aéreas métricas, e na utilização de técnicas de interpolação por splines cúbicos para suavização das superfícies tridimensionais obtidas pelo mesmo, proporcionando uma visualização mais clara dos detalhes da área estudada e auxiliando em prevenções contra deslizamentos em locais de risco a partir de um planejamento urbano adequado. Os resultados computacionais mostram que a incorporação destes métodos ao programa SITH apresentaram bons resultados.