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PAULO BRITO OLIVEIRA LIRA JUNIOR
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Propriedades Estruturais, Eletrônicas e Energéticas de Pesticidas Interagindo com
Nanotubos de Nitreto de Gálio
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Orientador : SILVETE CORADI GUERINI
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Data : 26/09/2024
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As propriedades estruturais, eletrônicas e energéticas do nanotubo de GaN (GaNNT) de parede
simples (10,0) interagindo com os pesticidas acefato e glifosato, em diferentes configurações,
foram investigadas atravś de cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional de
densidade (DFT) implementada no programa computacional SIESTA, para verificar a utilização
do GaNNT como filtro ou sensor dos pesticidas. Os resultados dos cálculos indicam que o
acefato e o glifosato podem ser adsorvido na parede do GaNNT mediante interação eletrostática.
Os resultados também mostram que o acefato e o glifosato altera as propriedades do nanotubo
quando interagem com ele. A estrutura de bandas para o GaNNT puro foi modificada com a
adsorção do acefato e glifosato pelo aparecimento de níveis localizados, assim como a redução
do gap de energia. A energia de ligação mostra que a interação do acefato e do glifosato com o
GaNNT ocorre via processo químico. Nossos resultados também indicam que o GaNNT é um
material promissor para detectar e remover os pesticidas do meio ambiente.
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CLAUDIVON GOMES JUNIOR
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Síntese e Caracterização de Microbastões de Molibdato de Prata com Estrutura Hexagonal.
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Orientador : JOAO VICTOR BARBOSA MOURA
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Data : 23/09/2024
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O presente estudo visa investigar as propriedades estruturais, vibracionais e morfológicas dos cristais hexagonais de molibdato de prata (Ag0,2MoO3,1), com foco na análise detalhada das suas propriedades térmicas. A síntese do molibdato de prata foi realizada por meio do método hidrotérmico, seguida de uma caracterização detalhada utilizando técnicas como difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrofotometria de absorção no ultravioleta e visível (UV-Vis), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia Raman. Os parâmetros da célula unitária foram determinados por meio do método de Rietveld, e os coeficientes de expansão térmica foram obtidos, permitindo uma avaliação detalhada do comportamento estrutural em diferentes intervalos de temperatura. A estrutura cristalina hexagonal foi confirmada, pertencente ao grupo espacial P63/m, com morfologia de bastões micrométricos e um band gap de 3,15 eV. O material exibiu expansão térmica negativa (NTE) uniaxial ao longo da direção [001] em baixas temperaturas (12300 K), enquanto em altas temperaturas (acima de 300 K) o comportamento NTE tornou-se isotrópico. Em temperaturas superiores a 300 K, o material manteve estabilidade estrutural até 513 K, quando ocorreu uma transformação de fase. Os resultados indicam que as propriedades térmicas singulares do Ag0,2MoO3,1, juntamente com sua estabilidade estrutural em ampla faixa de temperaturas, o tornam um candidato promissor para aplicações em tecnologias de controle térmico e dispositivos funcionais.
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JANIELTON OLIVEIRA DE ANDRADE
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Caracterização de coerência em sistemas quânticos de dimensão finita
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Orientador : DIEGO PAIVA PIRES
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Data : 05/09/2024
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A última década testemunhou importantes avanços teórico-experimentais voltados à
compreensão da coerência quântica, um recurso quântico que encontra aplicações na metrologia
quântica, computação quântica, e termodinâmica quântica. Neste contexto, destaca-se o
formalismo de Baumgratz-Cramer-Plenio (BCP) que permite caracterizar coerência através de
medidas de distinguibilidade de estados quânticos. Em virtude do caráter não-unívoco destas
medidas, segue que diversos quantificadores de coerência decorrem deste formalismo, por
exemplo, a norma-$\ell_1$ de coerência, e a entropia relativa de coerência. Em contrapartida, o
estudo da coerência também pode ser implementado através do formalismo de ordens de
coerência. Por sua vez, tal técnica envolve a análise dos efeitos de interferência entre estados
quânticos de prova e vetores de base fixos. Neste trabalho, investigamos a caracterização de
coerência em sistemas quânticos de dimensão finita. Promovemos uma comparação entre o
formalismo BCP e a abordagem de ordens de coerência. Mostramos a existência de um vínculo
entre ambos casos para estados de 1-qubit. Em especial, derivamos um invariante que relaciona
coerência e pureza de estados de dimensão finita. Estudamos a dinâmica de coerência em
sistemas quânticos abertos, sobretudo avaliando estados de 1-qubit e 2-qubits. Investigamos a
evolução de medidas de coerência de estados de sistemas bipartido cuja dinâmica não-unitária é
descrita pelo mapa de defasagem. Por fim, abordamos a dinâmica efetiva de estados de 2-qubits
em termos do mapa de atenuação de amplitude, a qual exibe transições entre os regimes
Markoviano e não-Markoviano. Neste caso, mostramos que a caracterização de coerência
permite certificar efeitos de memória por meio de assinaturas não-Markovianas da dinâmica do
sistema quântico aberto.
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MARIA LUIZA DE ARAUJO DORNELES
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Nova Fase Polimórfica do Cristal de NaGd(MoO4)2: Síntese Hidrotérmica, Estrutura e Transição de Fase Induzida por Temperatura.
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Orientador : JOAO VICTOR BARBOSA MOURA
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Data : 30/08/2024
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Transições de fase estrutural correlaciona mudanças nas estruturas cristalográficas frequentemente em resposta a parâmetros termodinâmicos críticos como pressão e temperatura. Este trabalho apresenta uma observação direta das propriedades estruturais do molibdato de sódio e gadolínio, NaGd(MoO4)2. As amostras foram preparadas utilizando uma rota de síntese hidrotérmica convencional e foram amplamente caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e espectroscopia Raman, confirmando o êxito do método de síntese. A análise de Rietveld dos padrões de difração forneceu insights sobre a formação de uma fase metastável com estrutura monoclínica-fergusonita (I2/a) à temperatura ambiente. Estudos in situ de DRX e espectroscopia Raman em função da temperatura foram conduzidos para elucidar as propriedades estruturais e a estabilidade estrutural do material. Os resultados de DRX revelaram uma transição de fase irreversível induzida termicamente de uma fase monoclínica para uma fase estável com estrutura tetragonal-scheelita (I41/a), ocorrendo aproximadamente a 813 K. Os espectros Raman do sistema monoclínico forneceram evidências adicionais para a ocorrência da transição estrutural do tipo fergusonitascheelita. Este estudo aprimora a compreensão das transições de fase em compostos de molibdato e destaca as potenciais aplicações desses materiais em várias tecnologias dependentes da temperatura.
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MAURICIO ANTONIO COUTINHO SOARES
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Colisões kink-antikink no modelo φ4 na presença de impureza
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Data : 12/07/2024
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Nesta dissertação, realizamos a análise teórica de campos escalares em física, com ênfase em conceitos fundamentais, como a equação de Bogomolnyi, além do estudo de defeitos topológicos. A análise do modelo φ4, a partir das colisões do par kink-antikink, gerou diversos resultados como janelas de two-bounce e bions. No cerne do trabalho, realizamos o acoplamento do modelo φ4 com a impureza σj, cujo efeito pode ser controlado através da amplitude. Tal acoplamento leva a fenômenos conhecidos como parede espectral (spectral walls), que gera atração sob o par, e parede de vácuo (vacuum wall), que gera uma repulsão sob o par, e influenciam a ação do par kink-antikink. Como consequência, novos resultados são observados, UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Física como por exemplo, o armadilhamento entre as paredes. Tais paredes funcionam como uma barreira na evolução do par, onde a parede espectral surge onde o modo de oscilação do kink entra no espectro contínuo, e a parede de vácuo surge onde está localizado o vácuo do modelo original.
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ADRIANO CORREA
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Propriedades estruturais, vibracionais e elétricas das manganitas ortorrômbica EuMnO3 e hexagonal ErMnO3
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Orientador : CLENILTON COSTA DOS SANTOS
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Data : 12/07/2024
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Investigamos as propriedades estruturais, magnéticas e vibracionais da manganita ortorrômbica EuMnO3 e as propriedades dielétricas da manganita hexagonal ErMnO3 usando as técnicas de Difração de Raios-X (DRX), Magnetometria, Espectroscopia Raman e Dielétrica. Os dados estruturais e vibracionais obtidos respectivamente via difração de raios X e Raman são consistentes com as simetrias ortorrômbica de grupo espacial Pnma ("D" _"2h" ^"16" -62) e hexagonal de grupo espacial P63cm ("C" _"6υ" ^"3" -185) para as manganitas EuMnO3 e ErMnO3, respectivamente. Os dados de difração de raios X em função da temperatura para ambas as manganitas, mostram que ocorrem desvios nos comportamentos monotônicos tantos dos parâmetros de rede quanto das distâncias interatômicas, permitindo-nos analisar com mais detalhes a causa das fortes renormalizações das frequências dos fônons e evidências de transições isoestruturais. Além disso, os resultados de DRX para a manganita EuMnO3 dão indícios de ordenamento orbital da rede associadas a distorção Jahn-Teller e observamos também, a partir dos dados estruturais, comportamentos consistentes com os ordenamentos magnéticos dos spins do Mn no plano ac, por outro lado a literatura reporta dificuldade na obtenção da orientação dos spins para o EuMnO3. Em relação a manganita ErMnO3, observamos indícios da participação das redes de spins do Mn3+(sítio 6c) e Er3+(sítio 4b) ao contrário do que é reportado para as manganitas hexagonais ReMnO3 (Re = Y, Dy, Ho, Tm, Yb e Lu) que indicam somente a participação da rede de spins do Mn3+(sítio 6c) para a simetria magnética. Além disso, observamos indícios da ocorrência de transições isoestrutrurais envolvendo a rede de spins do Er3+ ocorrendo da configuração "Γ" _"2" ^"Er" para a "Γ" _"4" ^"Er" . Os dados das medidas dielétricas para a manganita ErMnO3 policristalina nos permitiram investigar com mais detalhes as contribuições dos grãos e contornos de grão para a condutividade elétrica, visto que os dados existentes na literatura se concentram em amostras monocristalinas. Ademais, as medidas dielétricas mostraram anomalias na constante dielétrica nas proximidades da região magnéticas, anomalias estas que junto com resultados de Magnetometria sugerem a existência de acoplamento magnetoelétrico para o ErMnO3. Por fim, mostramos evidências de um acoplamento entre parâmetros de ordem múltipla e sua interação com o efeito magnetoelétrico em h-ErMnO3. Uma resposta de alta magnetostrição é evidenciada através do modelo de Einstein-Grüneisen.
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JOEL FELIX SILVA DINIZ FILHO
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ANÁLISE VIBRACIONAL E ULTRAESTRUTURAL DE CÉLULAS E TECIDOS CANCERÍGENOS
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Data : 03/07/2024
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A disseminação e o impacto do câncer têm se intensificado nas últimas décadas, tornando-se uma das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo. As dificuldades em detectar precocemente a patologia muitas vezes resultam em diagnósticos tardios, limitando as opções de tratamento e aumentando a carga global da doença. Inovações técnicas e científicas contínuas têm o potencial de aprofundar nosso entendimento sobre a incidência do câncer. Este trabalho é dividido em duas partes: (i) Avaliar os efeitos radiobiológicos de radiofármacos utilizados na radioterapia do câncer de mama (tipo de câncer que mais acomete mulheres e uma das principais causas de morte em todo o mundo), particularmente [223Ra] RaCl2 em células cancerígenas da linhagem celular MDA-MB-231 por meio da utilização de Microscopia de Força Atômica (AFM) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) combinadas com espectroscopia Raman (ER) é crucial para compreender o impacto destes tratamentos no tecido tumoral e nas células saudáveis circundantes, e pode ajudar a identificar as melhores opções de tratamento. Os resultados mostraram destruição maciça da membrana celular com preservação da membrana nuclear. Nenhuma evidência de alteração do DNA foi observada. Os dados demonstraram a formação de lisossomos e fagossomas. Os dados fornecidos podem ajudar a elucidar o principal mecanismo envolvido na morte celular durante a terapia com partículas 𝛼. E (ii) Explorar as propriedades ultraestruturais e vibracionais de tecidos de câncer de pênis usando AFM e ER. O câncer de pênis é uma doença rara, prevalente em países de baixo e médio desenvolvimento, com taxas de morbidade e mortalidade significativas. Os resultados revelam que as propriedades ultraestruturais e vibracionais sofrem alterações nos dois subtipos estudados em relação ao tecido controle, e entre eles, trazendo novas perspectivas para o entendimento dessa patologia. Este trabalho resultou na descrição biomolecular e nas assinaturas ultraestruturais e vibracionais de tipos de câncer, que, futuramente, poderão auxiliar na determinação de uma descrição biofísica mais precisa e no monitoramento desta patologia.
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DANIEL FRANCA LIMA
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Estudo do efeito da rotação e campos eletromagnéticos na mecânica quântica do elétron e suas implicações nas propriedades ópticas
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Data : 27/06/2024
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Nesta tese, estudamos a mecânica quântica em referenciais não-inerciais em dois cenários diferentes. Primeiro, estudamos os efeitos de rotação no problema de Aharonov-Bohm (AB) não-relativístico para partículas de spin-1/2 para estados ligados. Usamos uma técnica baseada no método de extensão auto-adjunta e determinamos uma expressão para as energias dos estados ligados. A inclusão do elemento de spin na Hamiltoniana garante a existência de soluções de estados ligados.
Apresentamos uma análise numérica das energias e verificamos que tanto os graus de liberdade de rotação como os de spin afetam as energias da partícula. O principal efeito que observamos nesta análise é um valor de corte, manifestado no parâmetro de fluxo de AB, que limita os valores das energias positivas e negativas.
Em seguida, consideramos os efeitos da rotação no movimento quântico não-relativístico de uma partícula carregada confinada a um anel 2D na presença do efeito AB e de um campo magnético uniforme. Começamos por formular a equação de Schrödinger com um acoplamento mínimo, incluindo o campo de calibre para o referencial em rotação e o vetor potencial do campo eletromagnético. Resolvendo a equação do movimento, determinamos os autovalores e as autofunções da partícula. Analisamos a distribuição de probabilidades em função da variação dos valores dos parâmetros de rotação e observamos uma mudança notável na distribuição. Esta mudança indica uma maior probabilidade de localizar os elétrons nas bordas do anel. Em seguida, passamos a investigar os efeitos da rotação nas propriedades ópticas lineares e não lineares do sistema. Em particular, estudamos as alterações lineares, não lineares e totais do índice de refração, bem como os coeficientes de absorção óptica. Através de análise numérica, demonstramos efeitos significativos da rotação nos níveis de energia e nas propriedades ópticas. Os nossos resultados indicam que, para os parâmetros físicos considerados, o efeito da rotação nas propriedades ópticas torna-se proeminente em valores da ordem de alguns terahertz.
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RONALD DE ARAUJO PEREIRA
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Propriedades ópticas em materiais regidos por eletrodinâmicas quirais
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Orientador : MANOEL MESSIAS FERREIRA JUNIOR
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Data : 09/05/2024
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Neste trabalho, visamos como objetivo principal revisitar propriedades essenciais no estudo de reflexão e transmissão (refração) de ondas eletromagnéticas planas em meios materiais, sendo possível descrever os estados de polarização s e p da onda eletromagnética na interface entre meios distintos. Iniciamos nossa discussão com uma breve revisão sobre as características básicas da eletrodinâmica de Maxwell em meios materiais, onde apresentamos as relações constitutivas generalizadas. Introduzimos a formulação lagrangiana do eletromagnetismo clássico em meios contínuos, discutimos aspectos clássicos da condutividade magnética isotrópica e calculamos os modos de propagação de uma teoria efetiva, que consiste na eletrodinâmica de Maxwell suplementada por uma condutividade magnética. Num segundo momento, analisamos a eletrodinâmica de Maxwell-Carroll-Field-Jackiw (MCFJ) no vácuo e em meios materiais, em que objetivamos encontrar as equações de Maxwell modificadas e descrever os modos de propagação desta teoria num cenário onde o campo de fundo é puramente tipo-tempo, $V_\mu= (V_0, 0)$. Em seguida, realizamos uma revisão sobre as propriedades de reflexão e transmissão de ondas eletromagnéticas na interface de separação entre meios materiais dielétricos convencionais, onde também estudamos o fenômeno de reflexão total. Feito isso, construímos uma revisão de literatura no que consiste no estudo de propriedades ópticas em meios materiais bi-isotrópicos. Por fim, analisamos um cenário novo na literatura. Estudamos propriedades ópticas na interface de separação entre dois meios materiais, sendo um deles dotado de condutividade magnética isotrópica.
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CAMILA CORREIA SOARES LINHARES
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Estudo teórico dos férmions de Dirac sem massa em uma fita de grafeno com geometria helicoidal
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Data : 22/03/2024
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No presente trabalho, o movimento quântico relativístico de férmions sem massa em uma fita helicoidal sob a influência de um campo magnético uniforme é investigado. Considerando um campo magnético uniforme (B) alinhado ao longo do eixo do helicoide, este problema é explorado no contexto da equação de Dirac em um espaço-tempo curvo. Como este sistema não suporta soluções exatas devido ao pano de fundo considerado, as soluções de estados ligados e densidade local de estado (LDOS, do inglês local density of states) são obtidas numericamente por meio do método de Numerov. Os efeitos combinados de largura da fita (D), comprimento da fita (L), parâmetro de torção (ω) e B nas equações de movimento e LDOS são analisados e discutidos. Verifica-se que a presença de B produz um valor mínimo constante de LDOS no eixo do helicoide, o que só é possível para valores suficientemente grandes de ω, ao contrário do caso para B=0 já estudado na literatura. Além disso, informações sobre o ângulo de torção são obtidas a partir do estudo da energia elástica, onde, usa-se uma metodologia capaz de vincular a Teoria da Elasticidade com a Relatividade Geral, em que, encontra-se uma expressão para a energia elástica na parametrização do helicoide. Observa-se que a energia elástica é contínua com relação ao ângulo de torção e que, para mais detalhes sobre transições de fase e ângulo crítico, seria necessária uma abordagem via cálculo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT, do inglês Density Functional Theory)
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CARLOS MAGNO OLIVEIRA PEREIRA
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Seção de choque de fotoionização para anel quântico 2D com e sem efeitos de rotação
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Data : 08/03/2024
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Neste trabalho, exploramos as propriedades eletrônica e ópticas para uma heteroestrutura mesoscópica de um anel quântico bidimensionais composto pelo semicondutor de arsenieto de gálio (GaAs). Com foco na seção de choque de fotoionização (PCS) com e sem efeitos de rotação, considerando o potencial de confinamento de Tan-Inkson. O interior do anel quântico é atravessado por fluxo de Aharonov-Bohm (AB), levando a troca de momento angular entre os autovalores de energia do sistema. Investigamos de que maneira as propriedades eletrônicas e ópticas de tal estrutura mesoscópica respondem às variações dos seguintes parâmetros: raio médio, fluxo de Aharonov-Bohm, velocidade angular e energia do fóton incidente. Mais precisamente, avaliamos como os picos ressonantes da PCS demonstram o efeito Aharonov-Bohm em função dos parâmetros mencionados. Para essas condições, definimos que as transições ópticas ocorrem a partir do estado fundamental para o próximo estado excitado na sub-banda de condução seguindo uma regra de seleção especificada. Um dos propósitos é investigar como essas regras podem interferir nas propriedades gerais dos anéis quânticos bidimensionais. Para elucidar o impacto da rotação no processo de fotoionização do sistema, apresentamos resultados que evidenciam os efeitos das grandezas físicas envolvidas no modelo.
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LUCAS CORREA DA SILVA
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Aspectos de teorias de calibre abelianas em D≤4 via Integração Funcional
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Orientador : RODOLFO ALVAN CASANA SIFUENTES
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Data : 05/02/2024
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Nosso objetivo é aplicar o formalismo da integral de caminho (ou integração funcional), inicialmente proposto por Feynman, para primeiro construir a amplitude de transição de vácuo-vácuo no contexto da mecânica quântica não relativística. Em seguida, estendemos o formalismo para campos contínuos, quantizando o campo escalar real e desenvolvendo conceitos-chave dentro da teoria quântica de campos, como o funcional gerador, funções de Green completas e o propagador. Da mesma forma, abordamos teorias de calibre abelianas, especificamente as lineares, em espaços-tempo com dimensões ≤4. Para alcançar isso, introduzimos a técnica de Faddeev-Popov no calibre de Lorenz e quantizamos alguns modelos de calibre como o eletromagnetismo de Maxwell, Podolsky, Maxwell-Chern-Simons, Chern-Simons-Deser-Jackiw, Maxwell-Deser-Jackiw e, finalmente, Maxwell-Chern-Simons-Deser-Jackiw. Em seguida, analisamos como os graus de liberdade físicos mudam ao adicionar novos termos ou alterar a dimensão do espaço-tempo. Além disso, investigamos a causalidade e unitariedade dos modelos de calibre quando possível.
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VICTOR BRUNO TEIXEIRA ALVES
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Restrições na inclinação da matéria simétrica nuclear através de observáveis em estrelas
de nêutrons.
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Data : 11/01/2024
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Neste trabalho investigamos possíveis efeitos da inclinação da energia de simetria nuclear (L) em
estrelas de nêutrons. Para estrelas com valores de massa fixa, estudamos como a inclinação
influencia o raio estelar, compacidade, deformabilidade de maré, frequência do modo
fundamental e tempo de amortecimento. Demostramos que estas quantidades são sensiveis à
inclinação.
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