Aplicações da q-Álgebra em física da matéria condensada

We address the generalization of thermodynamic quantity q-deformed by q-algebra that describes a general algebra for bosons and fermions . The motivation for our study stems from an interest to strengthen our initial ideas, and a possible experimental application. On our journey, we met a generalization of the recently proposed formalism of the q-calculus, which is the application of a generalized sequence described by two parameters deformation positive real independent and q1 and q2, known for Fibonacci oscillators . We apply the wellknown problem of Landau diamagnetism immersed in a space D-dimensional, which still generates good discussions by its nature, and dependence with the number of dimensions D, enables us future extend its application to systems extra-dimensional, such as Modern Cosmology, Particle Physics and String Theory. We compare our results with some experimentally obtained performing major equity. We also use the formalism of the oscillators to Einstein and Debye solid, strengthening the interpretation of the q-deformation acting as a factor of disturbance or impurity in a given system, modifying the properties of the same. Our results show that the insertion of two parameters of disorder, allowed a wider range of adjustment , i.e., enabling change only the desired property, e.g., the thermal conductivity of a same element without the waste essence

O espaço-tempo não comutativo em Teoria Quântica de Campos, Matéria Condensada Mole e Física Biológica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Acelaração do universo e criação gravitacional de matéria escura fria: novos modelos e testes observacionais

Recent astronomical observations (involving supernovae type Ia, cosmic background radiation anisotropy and galaxy clusters probes) have provided strong evidence that the observed universe is described by an accelerating, flat model whose space-time properties can be represented by the FriedmannRobertsonWalker (FRW) metric. However, the nature of the substance or mechanism behind the current cosmic acceleration remains unknown and its determination constitutes a challenging problem for modern cosmology. In the general relativistic description, an accelerat ing regime is usually obtained by assuming the existence of an exotic energy component endowed with negative pressure, called dark energy, which is usually represented by a cosmological constant ¤ associated to the vacuum energy density. All observational data available so far are in good agreement with the concordance cosmic ¤CDM model. Nevertheless, such models are plagued with several problems thereby inspiring many authors to propose alternative candidates in the relativistic context. In this thesis, a new kind of accelerating flat model with no dark energy and fully dominated by cold dark matter (CDM) is proposed. The number of CDM particles is not conserved and the present accelerating stage is a consequence of the negative pressure describing the irreversible process of gravitational particle creation. In order to have a transition from a decelerating to an accelerating regime at low redshifts, the matter creation rate proposed here depends on 2 parameters (y and ߯): the first one identifies a constant term of the order of H0 and the second one describes a time variation proportional to he Hubble parameter H(t). In this scenario, H0 does not need to be small in order to solve the age problem and the transition happens even if there is no matter creation during the radiation and part of the matter dominated phase (when the ß term is negligible). Like in flat ACDM scenarios, the dimming of distant type Ia supernovae can be fitted with just one free parameter, and the coincidence problem plaguing the models driven by the cosmological constant. ACDM is absent. The limits endowed with with the existence of the quasar APM 08279+5255, located at z = 3:91 and with an estimated ages between 2 and 3 Gyr are also investigated. In the simplest case (ß = 0), the model is compatible with the existence of the quasar for y > 0:56 whether the age of the quasar is 2.0 Gyr. For 3 Gyr the limit derived is y > 0:72. New limits for the formation redshift of the quasar are also established

Criação da matéria em cosmologias com velocidade da luz variável e eletrônico não-linear

In this work we obtain the cosmological solutions and investigate the thermodynamics of matter creation in two diferent contexts. In the first we propose a cosmological model with a time varying speed of light c. We consider two diferent time dependence of c for a at Friedmann-Robertson- Walker (FRW) universe. We write the energy conservation law arising from Einstein equations and study how particles are created as c decreases with cosmic epoch. The variation of c is coupled to a cosmological Λ term and both singular and non-singular solutions are possible. We calculate the "adiabatic" particle creation rate and the total number of particles as a function of time and find the constrains imposed by the second law of thermodynamics upon the models. In the second scenario, we study the nonlinearity of the electrodynamics as a source of matter creation in the cosmological models with at FRW geometry. We write the energy conservation law arising from Einstein field equations with cosmological term Λ, solve the field equations and study how particles are created as the magnetic field B changes with cosmic epoch. We obtain solutions for the adiabatic particle creation rate, the total number of particles and the scale factor as a function of time in three cases: Λ = 0, Λ = constant and Λ α H2 (cosmological term proportional to the Hubble parameter). In all cases, the second law of thermodynamics demands that the universe is not contracting (H ≥ 0). The first two solutions are non-singular and exhibit in ationary periods. The third case studied allows an always in ationary universe for a suficiently large cosmological term

Efeitos das inomogeneidades da matéria em Cosmologias Aceleradas

The recent observational advances of Astronomy and a more consistent theoretical framework turned Cosmology in one of the most exciting frontiers of contemporary science. In this thesis, homogeneous and inhomogeneous Universe models containing dark matter and different kinds of dark energy are confronted with recent observational data. Initially, we analyze constraints from the existence of old high redshift objects, Supernovas type Ia and the gas mass fraction of galaxy clusters for 2 distinct classes of homogeneous and isotropic models: decaying vacuum and X(z)CDM cosmologies. By considering the quasar APM 08279+5255 at z = 3.91 with age between 2-3 Gyr, we obtain 0,2 < OM < 0,4 while for the j3 parameter which quantifies the contribution of A( t) is restricted to the intervalO, 07 < j3 < 0,32 thereby implying that the minimal age of the Universe amounts to 13.4 Gyr. A lower limit to the quasar formation redshift (zJ > 5,11) was also obtained. Our analyzes including flat, closed and hyperbolic models show that there is no an age crisis for this kind of decaying A( t) scenario. Tests from SN e Ia and gas mass fraction data were realized for flat X(z)CDM models. For an equation of state, úJ(z) = úJo + úJIZ, the best fit is úJo = -1,25, úJl = 1,3 and OM = 0,26, whereas for models with úJ(z) = úJo+úJlz/(l+z), we obtainúJo = -1,4, úJl = 2,57 and OM = 0,26. In another line of development, we have discussed the influence of the observed inhomogeneities by considering the Zeldovich-Kantowski-DyerRoeder (ZKDR) angular diameter distance. By applying the statistical X2 method to a sample of angular diameter for compact radio sources, the best fit to the cosmological parameters for XCDM models are OM = O, 26,úJ = -1,03 and a = 0,9, where úJ and a are the equation of state and the smoothness parameters, respectively. Such results are compatible with a phantom energy component (úJ < -1). The possible bidimensional spaces associated to the plane (a , OM) were restricted by using data from SNe Ia and gas mass fraction of galaxy clusters. For Supernovas the parameters are restricted to the interval 0,32 < OM < 0,5(20") and 0,32 < a < 1,0(20"), while to the gas mass fraction we find 0,18 < OM < 0,32(20") with alI alIowed values of a. For a joint analysis involving Supernovas and gas mass fraction data we obtained 0,18 < OM < 0,38(20"). In general grounds, the present study suggests that the influence of the cosmological inhomogeneities in the matter distribution need to be considered with more detail in the analyses of the observational tests. Further, the analytical treatment based on the ZKDR distance may give non-negligible corrections to the so-calIed background tests of FRW type cosmologies

Dualidade na teoria de Landau-Ginzburg da supercondutividade

Neste trabalho abordamos a teoria de Ginzburg-Landau da supercondutividade (teoria GL). Apresentamos suas origens, características e resultados mais importantes. A idéia fundamental desta teoria e descrever a transição de fase que sofrem alguns metais de uma fase normal para uma fase supercondutora. Durante uma transição de fase em supercondutores do tipo II é característico o surgimento de linhas de fluxo magnético em determinadas regiões de tamanho finito chamadas comumente de vórtices. A dinâmica destas estruturas topológicas é de grande interesse na comunidade científica atual e impulsiona incontáveis núcleos de pesquisa na área da supercondutividade. Baseado nisto estudamos como essas estruturas topológicas influenciam em uma transição de fase em um modelo bidimensional conhecido como modelo XY. No modelo XY vemos que os principais responsáveis pela transição de fase são os vórtices (na verdade pares de vórtice-antivórtice). Villain, observando este fato, percebeu que poderia tornar explícita a contribuição desses defeitos topológicos na função de partição do modelo XY realizando uma transformação de dualidade. Este modelo serve como inspiração para a proposta deste trabalho. Apresentamos aqui um modelo baseado em considerações físicas sobre sistemas de matéria condensada e ao mesmo tempo utilizamos um formalismo desenvolvido recentemente na referência [29] que possibilita tornar explícita a contribuição dos defeitos topológicos na ação original proposta em nossa teoria. Após isso analisamos alguns limites clássicos e finalmente realizamos as flutuações quânticas visando obter a expressão completa da função correlação dos vórtices o que pode ser muito útil em teorias de vórtices interagentes (dinâmica de vórtices).

Teoria quântica de campos para férmions interagentes no plano a temperatura e potencial químico finitos, na presença de um campo magnético externo oblíquo

Neste trabalho, os efeitos de um campo magnético oblíquo externo no modelo de Gross- Neveu (2+1)-dimensional, que inclui as componentes paralela e perpendicular do campo em relação ao sistema, são estudados no contexto da simetria quiral e discreta do modelo. Nosso principal interesse está nos efeitos deste campo sobre o diagrama de fase do sistema, onde também incluímos os efeitos combinados de temperatura e potencial químico. Os diagramas de fase são obtidos através do potencial efetivo a 1 loop para o modelo, derivado em primeira ordem na expansão 1=N. Transições de fase relevantes que podem ser estudadas através deste modelo são, por exemplo, metal-isolante em matéria condensada e na teoria quântica de campos de férmions planares em geral. A relação entre a transição de fase com quebra da simetria quiral e discreta e o surgimento de um gap (ou a presença de um valor esperado no vácuo do campo escalar diferente de zero), como função do campo magnético oblíquo, é analisada em detalhes.

Teoria de campos aplicada ao grafeno:um estudo

Este trabalho visa a um estudo de bosonização de sistemas fermiônicos. As relações entre a bosonização e matéria condensada, notoriamente o caso do Grafeno, são apresentados e depois discutimos as possíveis implicações do mecanismo de i-particles na existência de correlatores de 4 correntes. Cálculos em D = 4 também são realizados para que se possa observar o diferente comportamento da ação bosonizada em diferentes dimensões.

Tópicos de teoria de campos com aplicações a condensados de Bose-Einstein

A tese de doutorado apresenta uma aplicação de técnicas de teoria de campos em um sistema da matéria condensada. Motivados por experimentos em gases atômicos, apresentamos um estudo sobre misturas binárias de gases atômicos na presença de uma interação do tipo Josephson. O foco principal é o estudo de um modelo de dois campos complexos não-relativisticos com simetria O(2). Esta simetria é quebrada por interações que produzem um desbalanço nas populações das duas espécies bosônicas. Estudamos o modelo na aproximação de campo médio mais flutuações gaussianas, usando o formalismo de teoria de campos a temperatura finita em tempo imaginário. Os resultados mostram que, num certo intervalo de temperaturas, as duas espécies bosônicas condensam à mesma temperatura crítica e a fase relativa do condensado é fixa, determinada pela fase do campo externo aplicado.

Modelo de Ginzburg-Landau a partir da teoria de campos a temperatura finita

Neste trabalho, utilizamos o formalismo de teorias quânticas de campos a temperatura finita, tal como desenvolvidas por Matsubara, aplicado a uma hamiltoniana de N campos escalares com autointeração quártica a N grande. Obtém-se uma expressão, na primeira aproximação quântica, para o coeficiente do termo quadrático da hamiltoniana ("massa quadrada"), renormalizado, como função da temperatura. A partir dela, estudamos o processo de quebra espontânea de simetria. Por outro lado, a mesma hamiltoniana é conhecida como modelo de Ginzburg-Landau na literatura de matéria condensada, e que permite o estudo de transições de fase em materiais ferromagnéticos. A temperatura é introduzida através do termo quadrático na hamiltoniana, de forma linear: é proporcional à diferença entre a variável de temperatura e a temperatura crítica. Tal modelo, porém, possui validade apenas na regi~ao de temperaturas próximas à criticalidade. Como resultado de nossos cálculos na teoria de campos a temperatura finita, observamos que, numa faixa de valores em torno da temperatura crítica, a massa quadrática pode ser aproximada por uma relação linear em relação à variável de temperatura. Isso evidencia a compatibilidade da abordagem de Ginzburg-Landau, na vizinhança da criticalidade, com respeito ao formalismo de campos a temperatura finita. Discutimos também os efeitos causados pela presença de um potencial químico no sistema.

Comment on "Kinetics of spinodal decomposition in the ising model with vacancy diffusion"

In a recent paper [Phys. Rev. B 50, 3477 (1994)], P. Fratzl and O. Penrose present the results of the Monte Carlo simulation of the spinodal decomposition problem (phase separation) using the vacancy dynamics mechanism. They observe that the t1/3 growth regime is reached faster than when using the standard Kawasaki dynamics. In this Comment we provide a simple explanation for the phenomenon based on the role of interface diffusion, which they claim is irrelevant for the observed behavior.

Vibrational behaviour of bcc Cu-based shape memory alloys close to the martensitic transition

Experimental data from ultrasonic and inelastic neutron scattering measurements are analyzed for different families of Cu-based shape-memory alloys. It is shown that the transition occurs at a value, independent of composition and alloy family, of the ratio between the elastic constants associated with the two shears necessary to accomplish the lattice distortion from the bcc to the close-packed structure. The zone boundary frequency of the TA2[110] branch evaluated at the transition point (TM), weakly depends, for each family, on composition. A linear relationship between this frequency and the inverse of the elastic constant C', both quantities evaluated at TM, has been found, in agreement with the prediction of a Landau model proposed for martensitic transformations.

Spin and density longitudinal response of quantum dots in the time-dependent local-spin-density approximation

The longitudinal dipole response of a quantum dot has been calculated in the far-infrared regime using local-spin-density-functional theory. We have studied the coupling between the collective spin and density modes as a function of the magnetic field. We have found that the spin dipole mode and single-particle excitations have a sizable overlap, and that the magnetoplasmon modes can be excited by the dipole spin operator if the dot is spin polarized. The frequency of the dipole spin edge mode presents an oscillation which is clearly filling factor (v) related. We have found that the spin dipole mode is especially soft for even-n values. Results for selected numbers of electrons and confining potentials are discussed.