PPGFIS - Doutorado em Física
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Tese Comportamento multifractal e variabilidade em AGNs: estudo de quasares amplificados por lente gravitacional e análise espectral multibanda(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-27) Souza, Rhimon Alves de Assis; Medeiros, José Renan de; http://lattes.cnpq.br/9151590034650501; https://orcid.org/0000-0002-5955-5882; http://lattes.cnpq.br/7626012075766287; Martins, Bruno Leonardo Canto; Leão, Izan de Castro; Freitas, Daniel Brito de; Alcaniz, Jailson Souza deO estudo de quasares com imagens distorcidas por lentes gravitacionais oferece uma oportunidade única para testar teorias astrofísicas, como a natureza da matéria escura e o modelo cosmológico. A análise das curvas de luz desses quasares é fundamental, pois fornece informações essenciais sobre as propriedades do objeto lente e das regiões emissoras. O objetivo desta pesquisa é investigar o comportamento multifractal em quasares lentificados, examinando sua relação com o ambiente e o impacto do efeito de microlente na variabilidade. Neste trabalho, demonstramos a conexão entre multifractalidade e variabilidade nas imagens A e B (formadas pela lente gravitacional) de 14 quasares, selecionados com base na disponibilidade de séries temporais de longa duração e alta cadência observacional. Além disso, uma análise multibanda foi implementada para estudar a variabilidade em diferentes estruturas do Núcleo Galáctico Ativo (do inglês, AGN), fornecendo informações sobre os processos físicos atuantes em distintas regiões do objeto. Para isso, a segunda parte desta pesquisa foca na análise do AGN Mrk 421, com o objetivo de examinar a multifractalidade das curvas de luz em diversas bandas de emissão, correlacionar métricas multifractais com a variabilidade e, assim, ter ferramentas de análises estatísticas não lineares, como uma ferramenta robusta para a análise da variabilidade em AGNs.Tese Polaritons de magnons em estruturas giromagnéticas com grafeno(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-03-24) Dantas, Leonardo de Queiroz; Vasconcelos, Manoel Silva de; Anselmo, Dory Hélio Aires de Lima; https://orcid.org/0000-0003-0180-9189; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; https://orcid.org/0000-0002-5118-364X; http://lattes.cnpq.br/6345339220512423; https://orcid.org/0009-0001-9127-2030; http://lattes.cnpq.br/6718638150093852; Costa, Carlos Humberto Oliveira; Bezerra, Claudionor Gomes; Machado, Leonardo Dantas; Mello, Vamberto Dias deOndas eletromagnéticas que se propagam em cristais magnéticos podem se acoplar às ondas de spin (magnons) excitadas nesses materiais, originando modos híbridos conhecidos como polaritons de magnons. Esses modos têm sido amplamente estudados em diferentes materiais e geometrias devido ao seu potencial para aplicações tecnológicas em dispositivos operando desde a faixa de micro-ondas até o infravermelho distante. Estudos recentes demonstraram que a introdução de camadas adicionais, especialmente de grafeno, pode modificar significativamente a resposta desses sistemas, sobretudo sob a ação de um campo magnético estático com orientação específica. Em particular, quando o campo é aplicado perpendicularmente à camada de grafeno, ele excita os níveis de Landau dos elétrons em sua superfície, alterando sua condutividade e, consequentemente, a dinâmica dos polaritons na interface entre os meios. Neste trabalho, realizamos um estudo teórico sobre polaritons de magnons em três sistemas distintos: um meio semi-infinito, um filme fino e uma super-rede periódica. Todas as estruturas são compostas por materiais giromagnéticos, cada uma contendo uma única camada de grafeno em suas interfaces, sob a aplicação de um campo magnético perpendicular às interfaces. Nossos resultados revelam o surgimento de novos modos híbridos altamente sensíveis a parâmetros ajustáveis, como a intensidade do campo magnético e a energia de Fermi dos elétrons no grafeno.Tese Majorana mean-field theory with Z2 vortices: Electrical tests in the extended Kitaev model(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-11-07) Freitas, Lucas Rodrigues Delgado de; Pereira, Rodrigo Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/9293110312400359; https://orcid.org/0000-0002-4491-8492; http://lattes.cnpq.br/7421671978200891; Anselmo, Dory Hélio Aires de Lima; https://orcid.org/0000-0003-0180-9189; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Vernek, Edson; Andrade, Eric de Castro e; Machado, Leonardo DantasO modelo de Kitaev realiza um líquido quântico de spins onde os graus de liberdade de spin são fracionados em férmions Majorana itinerantes e vórtices localizados. O emaranhamento entre essas partículas é uma rota promissora para a computação quântica topológica tolerante a falhas. Embora diversos materiais tenham sido propostos para realizar uma fase de líquido quântico de spins, ainda faltam evidências concretas confirmando sua existências. Para auxiliar na identificação dessa fase, propomos um teste elétrico usando o perfil de carga, oferecendo uma assinatura para os vórtices Z2 em materiais de Kitaev. Este estudo explora a resposta de carga elétrica em materiais de Kitaev, considerando o modelo estendido que inclui interações de Heisenberg, Γ e campo Zeeman magnético. A teoria de campo médio de Majorana é empregada para analisar correlações de spin ao redor dos vórtices, revelando uma anisotropia espacial na distribuição de carga, quantificada pelo momento quadrupolo elétrico. Esta abordagem de campo médio permanece exata no limite de Kitaev puro e captura a física fundamental ao longo da fase de líquido de spin de Kitaev. Encontramos interação quadrupolo-quadrupolo repulsiva ou atrativa entre vórtices distantes, dependendo dos parâmetros. Prevemos que pontas condutoras polarizadas eletricamente podem criar vórtices em locais predefinidos. Os resultados de nosso estudo abrem caminho para a manipulação elétrica de anyons de Ising em líquidos de spin de Kitaev, oferecendo um caminho promissor para aplicações tecnológicas de materiais de Kitaev.Tese Modelagem em superestatística da distribuição de tamanho de sequências de DNA codificantes para Genoma Eucarionte(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-09-24) Costa, Marcone Oliveira da; Silva Júnior, Raimundo; https://orcid.org/0000-0001-8318-7824; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331; https://orcid.org/0000-0002-3958-6577; http://lattes.cnpq.br/9640604659863372; Macedo Filho, Antônio de; Silva, Luciano Rodrigues da; Vasconcelos, Manoel Silva de; Silva, Sérgio Luiz Eduardo Ferreira daEste trabalho explora os princípios fundamentais do formalismo superestatístico e aplica esses conceitos à análise de dados gnômicos de organismos eucariontes. Um modelo generalizado de Heston foi utilizado no contexto da superestatística para capturar as correlações de curto alcance nas distribuições dos tamanhos da região codificante, éxons, do genoma de Homo sapiens. Para o estudo dos vegetais, adotou-se uma abordagem de análise de séries temporais, visando descrever as correlações de curto alcance na família Cucurbitaceae. Os modelos resultantes, as distribuições q-Gama e q-Gama Inversa, mostraram-se eficazes na descrição dos dados genômicos. Além disso, a aplicação da an´alise Bayesiana permitiu avaliar a incerteza associada aos parâmetros do modelo e selecionar o modelo mais adequado para a descrição dos dados. Os resultados indicam que a abordagem superestatística e o uso de distribuições generalizadas são ferramentas valiosas na análise de dados genômicos, proporcionando uma compreensão mais profunda das correlações de curto alcance na distribuição dos tamanhos dos éxons.Tese Supergravity solutions on AdS3,4,5,6,7 and the AdS/CFT correspondence(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-01-25) Lima, Mariana Cristina de; Melnikov, Dmitry; http://lattes.cnpq.br/1078982414439134; http://lattes.cnpq.br/8918944566846459; Orazi, Emanuele; Tomasiello, Alessandro; Trancanelli, Diego; Nastase, Horatiu Stefan; Fleury, Thiago SimonettiA conjectura AdS/CFT estabelece uma equivalência entre uma teoria gravitacional e outra sem gravidade.Ela associa interações de acoplamento forte a interações de acoplamento fraco e tem sido exaustivamente estudada desde seusurgimento.A ferramenta chave é simetria. Como veremos, existe uma compatibilidade entre as simetrias dos dois lados. Podemos dizerque essa tese é a união de dois projetos com os mesmos objetivos, mas trabalhando com diferentes geometrias. Ambos osprojetos focam em perturbações de campo de spin 2 de famílias de soluções de supergravidade em 10 dimensões do tipo IIAou IIB. A perturbação da métrica é particularmente interessante devido à sua universalidade.No primeiro projeto a métrica temum fator de AdS3. No segundo nós temos cinco famílias de soluções, cada uma delas com um dos seguintes fatores: AdS2,AdS_4, AdS5, AdS6, and AdS7.O “primeiro projeto”, o de AdS3 x M7, é interessante do ponto de vista da correspondência porque é dual a uma CFT em d=2,que por sua vez possui um número infinito de geradores de simetria. Nos últimos anos, importantes exemplos dessacorrespondência foram construídos nos artigos \cite{Eberhardt:2017pty}, \cite{Eberhardt:2018ouy} and \cite{Eberhardt:2019qcl}.Nesta tese nós investigaremos uma família de soluções menos super simétrica. Estudaremos o espectro de Kaluza-Klein dasflutuações de spin 2 que, de acordo com a conjectura, é dual ao tensor de energia momento.No “segundo projeto” nós investigamos de uma vez cinco famílias e mostramos que todas elas admitem uma certacombinação dos fatores de warp como solução. Tal combinação de funções junto com o respectivo espectro, nós chamamos desoluções universais mínimas.Tese Influência da deformação em propriedades mecânicas, eletrônicas e de adsorção em nanoestruturas(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-29) Oliveira, Raphael Benjamim de; Machado, Leonardo Dantas; https://orcid.org/0000-0003-1221-4228; http://lattes.cnpq.br/9253069541351708; https://orcid.org/0009-0008-3913-6614; http://lattes.cnpq.br/2288164965308974; Woellner, Cristiano Francisco; Galvão, Douglas Soares; Silva, Edimilson Félix da; Fulco, Umberto LainoNanoestruturas bidimensionais são alvo de interesse crescente na ciência, devido as suas excepcionais propriedades mecânicas, eletrônicas, térmicas dentre outras. A medida que estudos teóricos e experimentais avançam, mostrou-se necessária a análise de como tais propriedades podem ser influencias por meio da utilização da deformação. Nosso principal objetivo foi analisar como a deformação, seja ela uniaxial ou biaxial, afeta as diversas propriedades apresentadas em sistemas nanoestruturados. Materiais como o grafeno, α-grafino, β-grafino e γ-grafino, nitreto de boro hexagonal, assim como heteroestruturas compostas por carbono, boro e nitrogênio. Para realização dessas investigações, empregamos simulações computacionais. Foram empregadas metodologias com aproximações clássicas, através da dinâmica molecular e metodologias com aproximações quânticas, por meio da Teoria do Funcional de Densidade com objetivo de estimar as propriedades físicas das estruturas apresentadas.Tese Investigando as moléculas do DNA usando ferramentas de física estatística(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-04-30) Correia, Jonathan Pessoa; Silva Júnior, Raimundo; https://orcid.org/0000-0001-8318-7824; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331; http://lattes.cnpq.br/8759510435086814; Corso, Gilberto; https://orcid.org/0000-0003-1748-4040; http://lattes.cnpq.br/0274040885278760; Fulco, Umberto Laino; Matias, Fernanda Selingardi; Macedo Filho, Antônio deExploramos uma série de ferramentas estatísticas na análise de sequências de DNA, com foco especial em quatro espécies de interesse: seres humanos, coronavírus, milho e soja. A escolha dessas espécies se deve a importância que elas desempenham no contexto médico, biológico, econômico, tratamento de doenças e agricultura. Utilizando métodos como o Chaos Game Representation, Multifractal Detrended Fluctuation Analysis, e o plano complexidade-entropia, investigamos a estrutura e a dinâmica das sequências de DNA dessas espécies. Além disso, buscamos caracterizar a distribuição dos comprimentos dos pares de base da parte do codificante do DNA humano utilizando modelos fundamentados na estatística de Tsallis e recorrendo à estatística bayesiana para identificar o modelo mais preciso para estas distribuições. Os resultados revelaram correlação do tipo lei de potência nas sequências genéticas estudadas, destacando a presença de características multifractais e a natureza persistente em sua composição. Essas descobertas sublinham a complexidade e a dificuldade de prever a composição genética, além de enfatizar o potencial dessas ferramentas estatísticas para aprofundar nossa compreensão das sequências de DNA e suas implicações para a saúde, agricultura e tecnologia. As descobertas abrem caminho para pesquisas futuras, sugerindo a aplicação dessas metodologias a uma gama mais ampla de organismos, com o intuito de explorar a vasta complexidade genética existente.Tese Search for dark sectors: beyond the standard model of particle physics(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-04-05) Jesus, Álvaro Santos de; Queiroz, Farinaldo da Silva; https://orcid.org/0000-0002-7141-5532; http://lattes.cnpq.br/9966377792236208; https://orcid.org/0000-0002-4749-9107; http://lattes.cnpq.br/6174949745385699; Vasconcelos, Manoel Silva de; Silva Júnior, Raimundo; Mendes, Tereza Cristina da Rocha; Melo, Téssio Rogério Nobrega Borja de; Gonçalves, Victor Paulo BarrosO Modelo Padrão de Física de Partículas é um dos melhores modelos teóricos na história da física. Entretanto, existe um número crescente de evidências que indicam que o modelo padrão está incompleto. Neste trabalho, discutimos a existência e as propriedades de extensões ao Modelo Padrão chamadas de Setores Escuros, apresentando métodos de detecção dessas novas partículas assim como possíveis candidatos, como a matéria escura WIMP, partículas Axion-Like e o fóton escuro. Inicialmente, utilizamos uma extensão famosa do Modelo Padrão conhecida como Modelo de Dois Dubletos de Higgs com a adição de uma nova simetria de gauge U(1)Lµ−Lτ para propor uma possível solução para a tensão no momento magnético anômalo do múon ao mesmo tempo que apresentamos um candidato viável à matéria escura. Baseando-se nisso, propomos um experimento para a busca de partículas de setores escuros no Brasil através da reutilização do atualmente inativo gerador de luz síncrotron UVX, chamado de “Search for Dark Sectors” (SeDS). Na análise da proposta do SeDS encontramos que, caso construído, esse experimento tem o potencial de gerar resultados importantes na busca de fótons escuros e partículas do tipo Áxion-Like, sendo capaz de buscar por uma regiões do espaço de parâmetros {mA′, ϵ2} para os fótons escuros e {gaee, ma} para as partículas Áxion-Like que ainda não foram exploradas por outros experimentos na literatura, representando um experimento promissor na busca por setores escuros.Tese Majorana Fermi surface state in a network of quantum spin chains(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-04-25) Oliviero, Fabrizio Giovanni; Pereira, Rodrigo Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/4165894706071303; Aguiar, Fernando Iemini de Rezende; Melnikov, Dmitry; http://lattes.cnpq.br/1078982414439134; Gomes, Pedro Rogério Sérgio; Araújo, Rafael Chaves SoutoHá mais de meia década, a teoria da ligação de valência ressonante proposta por Anderson iniciou um fascinante tema de pesquisa na física da matéria condensada: o estudo da natureza dos líquidos quânticos de spin. Atualmente, a compreensão dessas fases da matéria está profundamente ligada ao conceito de emaranhamento quântico. Em um contexto amplo, os líquidos quânticos de spin referem-se a sistemas nos quais os graus de liberdade efetivos são descritos por momentos magnéticos locais situados na rede, exibindo a ausência de ordem de longo alcance mesmo em temperaturas muito baixas. Além disso, a função de onda do estado fundamental exibe um emaranhamento significativo, e as excitações manifestam fracionalização. Em particular, esta tese se concentra no estudo dos líquidos quânticos de spin quirais que podem ser encontrados em isolantes de Mott que quebram a simetria de inversão temporal e paridade. Partindo de junções compostas por cadeias críticas de spin-1, construímos uma rede de favo de mel que contém um líquido de spin quiral com um espectro sem gap. Os modos de baixa energia são caracterizados por férmions de Majorana de spin-1, que dão origem a um estado bidimensional que abriga uma superfície de Fermi quando as interações nas junções são ajustadas próximo a pontos fixos quirais com quiraliade alternada. Exploramos as propriedades físicas e a estabilidade da fase líquida de spin quiral contra perturbações de fronteira, utilizando métodos analíticos bem controlados dentro da teoria efetiva de campo da rede. Além disso, estabelecemos conexões evidentes com o espectro de excitação derivado das construções de pártons na rede de kagomé.Tese Efeitos da transferência radiativa em diferentes técnicas de rastreamento do campo magnético no meio interestelar(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-14) Santana, Josias Valentim; Leão, Izan de Castro; Medeiros, José Renan de; http://lattes.cnpq.br/9151590034650501; http://lattes.cnpq.br/2153938352979031; https://orcid.org/0000-0002-2880-9077; http://lattes.cnpq.br/2032268805847036; Martins, Bruno Leonardo Canto; Lopes, Carlos Eduardo Ferreira; Freitas, Daniel Brito deSondar campos magnéticos em nuvens moleculares é tipicamente difícil, mesmo com o uso de polarimetria. Novas técnicas vêm sendo desenvolvidas para se rastrear campos magnéticos em meios turbulentos usando-se mapas de canais de velocidade, os quais podem ser obtidos por espectrômetros comuns. Nesta tese, estudamos a turbulência magnetohidrodinâmica com base em simulações de cubos de dados tridimensionais de alta resolução que representam meios interestelares opticamente espessos, de modo a obter calibrações que permitam mapear o campo magnético de meios reais. Dez cubos de dados completos de alta-resolução, contendo mapas de posição-posição-velocidade (PPV) com resolução de 7923, foram produzidos com o código ZEUS-MP/3D. Os cubos simulam linhas de emissão dos isótopos 12CO, 13CO e C18O de nuvens moleculares sintéticas e incluem os processos de transferência radiativa. As condições para o meio são de simulações magnetohidrodinâmicas isotérmicas de fluido único com agitação forçada. Três técnicas que permitem rastrear a morfologia do campo magnético sem polarimetria foram testadas: a anisotropia da função de correlação (CFA), análise de componentes principais das anisotropias (PCAA) e técnica do gradiente de velocidade (VGT). Estudos anteriores testaram essas técnicas usando dados numéricos de baixa resolução, no caso de meios opticamente finos, e subblocos não periódicos de alta resolução no caso de meios opticamente espessos. Esta tese apresenta um novo estudo cujos parâmetros de escala aplicados nos cubos de dados completos de alta-resolução aprimoram a precisão na medição do campo magnético. Esta nova análise mostra que, na presença de absorção, as técnicas VGT e CFA podem rastrear com sucesso a orientação dos campos magnéticos médios e espessos, o que está de acordo com os resultados numéricos de baixa resolução obtidos para meios opticamente finos. A anisotropia dos vórtices de turbulência tende a variar tanto com a mudança do número de Mach alfvénico quanto com o canal de velocidade. Contudo, uma direção preferencial para a anisotropia se manifesta quando tratamos o mesmo canal de velocidade com módulo diferente de zero para 13CO e C18O, ao passo que quando a velocidade é próxima de zero em módulo, 12CO e C18O é que apresentam direção preferencial. Semelhante a simulações anteriores de meios opticamente finos, nossas análises mostram que a técnica PCCA também é pouco viável para o estudo de meios opticamente espessos. Podemos concluir que a técnica que melhor explica os diversos casos que analisamos é a VGT, na qual consegue explicar de forma melhor o campo magnético para as mais diversas características do meio. Contudo, todas as técnicas de rastreamento de campo magnético necessitam de ajustes.Tese Nanoestruturas magnéticas de ferritas: análise das propriedades magnéticas e estruturais(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-02-23) Nunes, Marcos Santos; Araújo, José Humberto de; Torres, Marco Antonio Morales; http://lattes.cnpq.br/0091292234916055; https://orcid.org/0000-0002-3390-8600; http://lattes.cnpq.br/2455132422249405; http://lattes.cnpq.br/8380510294599672; Dantas, Ana Lucia; Júnior, Andrea Paesano; Bohn, Felipe; Araújo, José Humberto de; Soares, João MariaO aprimoramento das propriedades magnéticas de nanopartículas com estrutura núcleo@casca e o efeito do aquecimento de nanopartículas magnéticas através da aplicação de um campo magnético alternado têm despertado intenso interesse cientí co e tecnológico. Avanços signi cativos nesse campo foram impulsionados pelo progresso nas técnicas de produção de materiais magnéticos em escala nanométrica, permitindo diversas aplicações, tais como ímãs permanentes, aplicações biomédicas e hipertermia magnética. Esta tese aborda dois sistemas nanoestruturados distintos, o primeiro deles com foco na síntese de nanocompósitos de CoFe2O4@CoFe2 com estrutura núcleo@casca, por meio de um método que não usa reagentes ou gases especiais. O processo envolveu a preparação de esferas de quitosana reticuladas com glutaraldeído contendo nanopartículas de CoFe2O4, seguida por um tratamento térmico em altas temperaturas e vácuo. O gás CO liberado durante esse processo facilitou a redução dos íons Fe3+ e Co2+ para seus estados de valência zero. Após produzidas as amostras, suas propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas foram investigadas. A análise de difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia Mössbauer revelou a presença das fases magnéticas desejadas. As imagens de TEM con rmaram a con guração de uma estrutura núcleo@casca. A caracterização magnética indicou um acoplamento magnético de troca entre as fases para determinadas condições de síntese, resultando em um produto energético máximo (BH)max = 0,67 MGOe. A espessura da fase CoFe2 (∼ 9, 0 nm) está de acordo com o limite teórico esperado pela teoria de Kneller-Hawig, que é de 10,2 nm, para que ocorra o acoplamento de troca na interface. O segundo sistema aborda a síntese e estudo das propriedades magnéticas de nanopartículas de ferrita de Manganês MnFe2O4. Nesta parte do trabalho, nanopartículas de MnFe2O4 foram sintetizadas usando o mesmo método do sistema anterior, porém, com o tratamento térmico convencional, na presença do ar. Partículas com diversos tamanhos foram obtidas por tratamentos térmicos em diferentes temperaturas. Assim, os tamanhos de partículas variaram de 7,8 a 13,3 nm. A 300 K, a magnetização de saturação das nanopartículas variou de 16,2 a 35,8 emu/g. A espectroscopia Mössbauer em baixas temperaturas mostrou a presença de MnFe2O4 monofásico. Para todas as amostras, os resultados Mössbauer a 300 K sugerem que as amostras estão no regime superparamagnético. Medidas de susceptibilidade AC e DC indicaram que abaixo da temperatura de bloqueio o sistema se comporta como um superspin glass. Medidas de SLP foram realizadas a uma frequência de 74 kHz e amplitude de campo AC de 247 Oe. Nossos resultados obtidos para ambos os sistemas foram promissores, sugerindo potenciais aplicações em ímãs permanentes e hipertermia magnética. Especificamente, destacamos o sistema CoFe2O4@CoFe2 e MnFe2O4.Tese Vínculos observacionais em possíveis desvios da física padrão(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-08) Mendonça, Isaac Edson Cruz Ramalho; Holanda, Rodrigo Fernandes Lira de; http://lattes.cnpq.br/2669928747407450; Leão, Izan de Castro; Silva Júnior, Raimundo; Nunes, Rafael da Costa; Pereira, Saulo HenriqueOmodeloΛ-CDM,tambémconhecidocomomodelodeconcordância da Cosmologia, é o melhor para descrever as diferentes fases da evolução do universo e está de acordo com a maioria dos dados observacionais. No entanto, em anos recentes, diversos problemas emergiram e tem desafiado tal modelo. Para explicar algumas dessas deficiências no modelo padrão, muitos modelos alternativos foram propostos, como: adição de novos f luidos dinâmicos modelados por diferentes campos, modificações da relatividade geral de Einstein, etc. Ao mesmo tempo, modificações mais profundas na física padrão, como a possibilidade de variação de constantes fundamentais, também tem sido exploradas. Nesta tese, utilizando os dados observacionais mais recentes, testamos possíveis desvios da teoria da relatividade geral, bem como em possíveis variações temporais da velocidade da luz. Nossos resultados, de forma geral, corroboram a física padrão, porém, vínculos mais restritivos devem ser colocados no futuro com melhores dados observacionais.Tese Rotação estelar e ambiente galáctico(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-01-29) Silva, Moisés Pereira da; Nascimento Júnior, José Dias do; https://orcid.org/0000-0001-7804-2145; http://lattes.cnpq.br/5498036360601584; http://lattes.cnpq.br/1553210529805480; Brito, Alan Alves; Castro, Matthieu Sebastien; Silva Júnior, Raimundo; Alencar, Silvia Helena PaixãoNeste trabalho, estudamos as distribuições de velocidades rotacionais, juntamente com a cinemática e abundâncias químicas, de estrelas anãs de diferentes populações do disco, a fim de compreender a relação entre esses observáveis e o ambiente Galáctico. A Via Láctea abriga diversas estruturas, entre elas o halo estelar, o bojo, o disco fino e o disco espesso, cada uma habitada por estrelas com origens e processos de formação únicos, associadas a distintas propriedades químicas e cinemáticas. No entanto, devido às interações e aos processos dinâmicos, como a migração radial, essas populações misturam-se e, por consequência, a nossa vizinhança solar é composta por estrelas formadas em diferentes épocas e em diferentes regiões da Galáxia. Como resultados da presente tese, utilizando informações químicas e rotacionais, desemaranhamos as populações canônicas do disco Galáctico e reproduzimos as principais propriedades dessas populações como enriquecimento químico, idade, cinemática, gradientes de velocidade orbital e a razão de densidade local. Adicionalmente, também lançamos luz a respeito da origem do momentum angular estelar e da natureza estatística da distribuição da velocidade rotacional projetada, v sin i, das componentes do disco e demonstramos um possível acoplamento espacial da rotação estelar com o ambiente Galáctico. Nossos resultados sugerem que as velocidades rotacionais das estrelas não são definidas apenas por seus processos evolutivos, mas também pelos seus sítios de formação. Através de estimativas dos raios de nascimento, encontramos que o índice entrópico q das distribuições de v sin i depende do cisalhamento da rotação diferencial da Galáxia, revelando que a rotação estelar está intimamente ligada a eventos que se desdobram em escalas globais. Além disso, observamos que as propriedades rotacionais de algumas estrelas estão possivelmente associadas aos efeitos da barra Galáctica. Por fim, nossos resultados apontam que o cisalhamento rotacional da Via Láctea aumenta em regiões mais externas do disco.Tese Estados de borda em cristais fotônicos topológicos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-25) Silva, Daniel Borges; Bezerra, Claudionor Gomes; https://orcid.org/0000-0001-9660-2142; http://lattes.cnpq.br/5085046065890176; https://orcid.org/0000-0002-6691-4441; http://lattes.cnpq.br/9292465482311426; Chaves, André Jorge Carvalho; Costa, Carlos Humberto Oliveira; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; Pinheiro, Felipe Arruda de Araújo; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490Nos últimos anos, a pesquisa em cristais fotônicos topológicos vem ganhando destaque devido à possibilidade de simular efeitos quânticos com eles e as possibilidades de implementação tecnológica em dispositivos cujo fluxo de informação se dá com base na luz. Físicos e engenheiros vêm procurando novos sistemas que apresentam comportamento topológico, assim como vêm buscando entender melhor as características dos sistemas já existentes. Os cristais fotônicos topológicos são materiais artificiais onde as propriedades eletromagnéticas variam periodicamente no espaço e onde possuem o invariante topológico não nulo que pode ser garantido por meio de alguma perturbação no sistema e, como consequência, induzindo o surgimento de uma fase topológica. Nesta tese nós induzimos a fase topológica usando perturbações geométricas em quatro tipos de cristais fotônicos bidimensionais compostos de hastes dielétricas. Nós estudamos redes triangulares com simetria pontual C6 e verificamos que a perturbação abre um gap completo na estrutura de bandas dos sistemas. Verificamos ainda que alguns valores de perturbação levam os sistemas a fases topologicamente não-triviais. Como consequência, notamos a emergência de estados de borda dentro do gap recém aberto. Esses estados apresentam características de pseudospin e são protegidos pela própria topologia do sistema, de modo que eles são bem localizados espacialmente e robustos em relação a desordens e defeitos. Tal robustez significa que a luz transmitida ao longo da interface formada por cristais triviais e nãotriviais irá enfrentar os defeitos sem grandes perdas energéticas, reflexões ou mudanças de fluxo, criando assim um canal coerente para a propagação da luz.Tese Caminhadas de Lévy dentro de cascas esféricas com fronteiras absorventes(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-05-29) Caramês, Lucas Giovanni da Possa; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; Bezerra, Claudionor Gomes; https://orcid.org/0000-0001-9660-2142; http://lattes.cnpq.br/5085046065890176; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490; http://lattes.cnpq.br/7203476060300680; Raposo, Ernesto Carneiro Pessoa; Araújo, João Medeiros de; Machado, Leonardo Dantas; Luz, Marcos Gomes Eleutério daA Hipótese de Forrageamento por Voos de Lévy propõe que os organismos evoluíram para utilizar as caminhadas de Lévy como uma estratégia de exploração efetiva. Há evidências substanciais na literatura que dão suporte à noção de que as caminhadas do inverso do quadrado de Lévy são, de fato, ótimas no limite de forrageamento com revisitas, em qualquer dimensão. Entretanto, uma demonstração matematicamente mais rigorosa deste fenômenos ainda é necessária, especialmente para dimensões maiores que 2. Investigamos o problema do forrageamento considerando o caso dos anéis e esféricas concêntricas, que é uma abordagem mais simples, mas muito relacionada à última. A partir desta abordagem, mostramos que, no limite correspondente ao forrageamento com revisitas, as caminhadas do inverso do quadrado de Lévy otimizam o processo de busca. Esta é uma forte evidência a sustentar a Hipótese de Forrageamento por Voos de Lévy para dimensões maiores do que 1.Tese Nonlinear dynamics in quantum fluids of light(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-25) Silva, Heitor da; Macri, Tommaso; http://lattes.cnpq.br/4580166672949340; Machado, Leonardo Dantas; https://orcid.org/0000-0003-1221-4228; http://lattes.cnpq.br/9253069541351708; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; March, Miguel Ángel García; Bachelard, Romain Pierre MarcelA propagação da luz em meios não-lineares é muito bem descrita por uma equação de Schrödinger não-linear (NLSE) em 2D na aproximação paraxial, que é equivalente à equação de Gross-Pitaevskii (GPE), a descrição de campo médio para a dinâmica de condensados de Bose-Einstein (BECs). Como produto dessa similaridade podemos estabelecer a figura de um fluído quântico de luz. Fluídos quânticos de luz tem sido utilizados para investigações teóricas e experimentais de fenômenos que já foram estudados e realizados em BECs. Nesta tese descrevemos os mecanismos que tornam a concepção de um fluído quântico de luz possível para diferentes plataformas experimentais. Além disso, apresentamos um estudo sobre a formação de gotículas de luz em vapores quentes atômicos, nosso meio não-linear escolhido, na tentativa de obter um mapeamento entre parâmetros experimentais normalmente utilizados em experimentos de BECs e aqueles necessários para observar o fenômeno análogo nos vapores. Investigamos as propriedades estáticas do sistema, fornecendo um diagrama de fases para as diferentes soluções possíveis para os regimes ópticos de interesse. Por fim, realizamos um estudo sistemático da dinâmica das gotículas, com foco no comportamento da excitação coletiva de monopolo e no processo de formação dinâmico desses objetos para condições experimentais realísticas.Tese Utilização de filmes Ti1−xCux como sensores de temperatura aplicados no estudo do Efeito Nernst Anômalo emestruturas ferromagnéticas multicamadas Ti1−xCux/Ni81Fe19(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-28) Souza, Arthur Lanne Ricardo de; Correa, Marcio Assolin; Bohn, Felipe; https://orcid.org/0000-0002-5907-4106; http://lattes.cnpq.br/9522788035526763; https://orcid.org/0000-0002-8904-4151; http://lattes.cnpq.br/2531075321550052; https://orcid.org/0000-0002-3147-8248; http://lattes.cnpq.br/5329341340874935; Ferreira, Armando José de Barros; Gomes, Matheus Gamino; https://orcid.org/0000-0002-0420-7258; http://lattes.cnpq.br/4340646180676517; Araújo, João Medeiros de; https://orcid.org/0000-0001-8462-4280; http://lattes.cnpq.br/3061734732654188; Oliveira, Danniel Ferreira de; https://orcid.org/0000-0001-7995-5771; http://lattes.cnpq.br/3903255880120747; Viegas, Alexandre da Cas; https://orcid.org/0000-0002-9042-8988; http://lattes.cnpq.br/5936503285330202Atualmente, é cada vez mais necessário o desenvolvimento de fontes de energia limpa, assim como dispositivos eletrônicosenergeticamente mais econômicos. Neste contexto, o Efeito Nernst Anômalo (ANE) reúne atrativos para possíveis aplicaçõesem sistemas integrados energeticamente e_cientes e sustentáveis. Este trabalho apresenta uma proposta de aplicabilidade depropriedades sensoriais térmicas da liga Titânio-Cobre (TiCu) integradas em sistemas ferromagnéticos nanoestruturado para oestudo do Efeito Nernst Anômalo. Para esta finalidade, produzimos e investigamos a aptidão de filmes finos deTi1−xCux para atuarem como sensores de temperatura baseados na variação da resistência elétrica (sensores RTD). Utilizamos atécnica magnetron sputerring para depositar filmes Ti1−xCux em três composições: Ti0.74Cu0.26, Ti0.70Cu0.30 e Ti0.54Cu0.46.Testamos o desempenho dos filmes Ti1−xCux produzidos como potencial sensor de temperatura por meio de protocolos devariação de temperatura no intervalo entre 35 a 110°C. Entre as composições produzidas, o filme Ti0.70Cu0.30 apresentou osresultados mais promissores. O filme Ti0.70Cu0.30 apresentou linearidade e estabilidade na resposta termorresistiva,assim como ótima sensibilidade térmica, quantificada pelo coeficiente TCR (α). O α obtido para o filme Ti0.70Cu0.30 foi de−1.99 × 10−3°C−1. Integramos o filme Ti0.70Cu0.30 em uma estrutura multicamadas ferromagnética TiCu/Isolante/NiFe, ecomparamos com uma estrutura TiCu/NiFe para estudar a influência da camada isolante, em especial no comportamentomagnético. Como material isolante utilizamos o Kapton. Ambas amostras apresentaram comportamento magnético macio,caracterizado por baixos valores de campo coercivo (Hc) e campo de saturação (Hs). A presença da camada isolanteinfluenciou para uma ligeira diferença na coercividade das estruturas multicamadas, para TiCu/Isolante/NiFe Hc ≈ 5 Oe e paraTiCu/NiFe Hc ≈ 9 Oe, devido à flexibilidade da superfície do Kapton acomodar melhor as partículas durante o processo dedeposição. Porém, na prática, o comportamento magnético das duas estruturas é semelhante. Investigamos o Efeito NernstAnômalo por meio da tensão VANE, utilizando três valores de para gradiente de temperatura aplicado ∇T. A tensão VANE dasamostras apresentou comportamento macio em função do campo magnético, com baixa coercividade e campo de saturação,assim como no comportamento magnético. O sensor TiCu foi capaz de captar as variações de temperatura durante todas asetapas do processo de medição da tensão VANE em ambas as amostras para os três valores de ∇T. Calculamos o CoeficienteNernst Anômalo (SN) para amostra TiCu/Isolante/NiFe, onde obtivemos SN = 0.60 μV/K , e para amostra TiCu/NiFe, SN =0.46 μV/K . Esses valores estão em acordo com valores de SN reportados na literatura para estruturas de monocamadas de NiFeem temperatura ambiente. Logo, o filme Ti0.70Cu0.30 é um excelente candidato para atuar como sensor de temperatura do tipoRTD, com potencial para de aplicabilidade em diferentes tipos de sistemas.Tese Interações magnéticas entre nanopartículas superparamagnéticas e sua influência sobre o fenômeno da hipertermia(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-21) Araújo, João Carlos Rocha de; Bohn, Felipe; Medeiros, Suzana Nóbrega de; https://orcid.org/0000-0003-4656-4592; http://lattes.cnpq.br/2148858591663240; https://orcid.org/0000-0002-5907-4106; http://lattes.cnpq.br/9522788035526763; https://orcid.org/0000-0002-5944-1623; http://lattes.cnpq.br/6480202866623346; Candela, Dalber Ruben Sanches; Soares, João Maria; Denardin, Juliano Casagrande; Torres, Marco Antônio Morales; http://lattes.cnpq.br/0091292234916055O efeito do aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético alternado tem despertado grande interesse na comunidade científica nos últimos anos. Na área biomédica, por exemplo, esse efeito é utilizado na terapia contra o câncer através da hipertermia magnética. No entanto, os fatores que podem influenciar o aquecimento destes materiais ainda não são completamente compreendidos e têm gerado várias discussões sobre o tema, com discrepâncias entre os resultados apresentados na literatura. Embora sistemas superparamagnéticos tenham sido amplamente explorados para aplicações em hipertermia magnética, na maioria dos casos, os efeitos das interações magnéticas entre nanopartículas sobre a eficiência de aquecimento destes materiais são completamente negligenciados. Neste trabalho, propõe-se uma investigação experimental sobre a existência de interações magnéticas entre nanopartículas superparamagnéticas e sua influência sobre a hipertermia magnética. A partir da produção e caracterização estrutural, morfológica, magnética e calorimétrica de nanopartículas de MgFe2O4, γ-Fe2O3, ZnFe2O4 e CuFe2O4 realizou-se uma investigação sistemática das propriedades magnéticas destas amostras e identificaram-se características associadas à existência de interações de troca no sistema. Para este estudo, primeiro foi confirmado que as amostras consistem de nanopartículas de ferritas puras, sem fases secundárias, e com comportamento superparamagnético a temperatura ambiente. No entanto, verificou-se que a resposta magnética destas amostras não é bem descrita pela conhecida função de Langevin, mesmo levando em consideração a distribuição de tamanho das nanopartículas. A fim de compreender as razões para tal desvio do comportamento não interagente de um sistema superparamagnético, a partir das medidas de magnetização de equílibrio e dinâmica, considerou-se uma abordagem téorica baseada numa aproximação de campo médio de Weiss modificada, a qual foi utilizada para descrever a natureza das interações presentes nas amostras. A partir dos resultados, encontraram-se valores positivos para o parâmetro θ associado ao campo médio, que é diretamente relacionado com as interações dentro do sistema. Este resultado sugere a existência de efeitos magnetizantes devido a interações no sistema, que, segundo a teoria do campo médio de Weiss, são impressões digitais da presença de forças de troca entre as nanopartículas. Além disso, mostrou-se que a susceptibilidade inicial de equilíbrio e o tempo de relaxação são fortemente afetados por tais interações, influenciando diretamente na taxa de perda específica (SLP), parâmetro chave no contexto da hipertermia magnéticaTese Efeitos de curvatura em sistemas bidimensionais de matéria condensada(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-08-23) Silva, Ygor Pará; Macri, Tommaso; http://lattes.cnpq.br/4580166672949340; https://orcid.org/0000-0001-7813-8550; http://lattes.cnpq.br/9469670989517459; Medeiros, Leo Gouvea; http://lattes.cnpq.br/2797502202617114; Pereira, Rodrigo Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/9293110312400359; Alves, Van Sérgio da Silva; Henn, Vívian Vanessa FrançaA influência da curvatura nas propriedades de sistemas de Matéria Condensada é uma questão importante para uma ampla classe de aplicações físicas. Atraem a curiosidade das pessoas por suas características interessantes em uma rica interface entre diversas áreas de pesquisa. Nesta tese apresentamos um modelo de férmions de Dirac com massa imaginária na esfera analiticamente soluvel. Mostramos a existência de uma sequência infinita de pontos excepcionais (PE), que dependem do raio (curvatura) da esfera. Empregamos dinâmica de quench para caracterizar transições de fase não-hermitianas dependentes da curvatura. Demonstramos que a existência de pontos singulares nos ecos de Loschmidt e a fidelidade são uma assinatura inequívoca de PEs geométricos que distinguem entre as diferentes fases do modelo. Além disso, usamos técnicas numéricas para resolver o hamiltoniano de Bose-Hubbard que simula a geometria hiperbólica. Neste sistema, tentamos verificar se podemos observar estados ligados compreendendo um par de átomos na presença de interações repulsivas em uma rede hiperbólica. Este sistema constitui-se como um playground para simular um espaço com curvatura negativa, difícil de simular em um espaço euclidiano sem distorções.Tese Late-time cosmology with third generation gravitational waves observatories(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-12) Souza, Josiel Mendonça Soares de; Sturani, Riccardo; https://orcid.org/0000-0003-2157-4401; http://lattes.cnpq.br/9771195169911237; https://orcid.org/0000-0003-1552-0095; http://lattes.cnpq.br/0529749022051880; Aguiar, Odylio Denys de; Nunes, Rafael da Costa; Silva Júnior, Raimundo; https://orcid.org/0000-0001-8318-7824; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331; Holanda, Rodrigo Fernandes Lira deCom a primeira detecção de ondas gravitacionais em 2015 pelos observatórios LIGO Hanford e Livingston, uma nova janela se abriu para o estudo da astronomia, astrofísica e cosmologia. Com ondas gravitacionais emitidas por sistemas binários de objetos compactos, como binários de buracos negros e estrelas de nêutrons, podemos medir diretamente suas distâncias de luminosidade dL , semelhantes às supernovas do tipo Ia chamadas de velas padrão. Assim, essas fontes de ondas gravitacionais receberam o nome de sirenes padrão, em analogia com as velas padrão. Se uma contraparte eletromagnética dessas fontes estiver disponível, como o sinal GW170817, podemos identificar diretamente sua posição no céu e, portanto, suas galáxias hospedeiras e redshifts z. Assim, tendo uma relação dL − z por meio de detecções de ondas gravitacionais com contrapartes eletromagnéticas, podemos realizar testes cosmológicos, como medir H0 , realizar seleção de modelo bayesiano, restringir parâmetros cosmográficos, entre outros. Neste trabalho, exploramos a força dos planejados observatórios terrestres de terceira geração, o Einstein Telescope e o Cosmic Explorer para sondar a evolução da expansão do Universo. Iniciamos apresentando nosso software GWDALI desenvolvido para estimar incertezas em parâmetros de ondas gravitacionais via Matrizes de Fisher e aproximações além-gaussianas de likelihoods. Também exploramos o quanto a sinergia entre observatórios de terceira geração pode melhorar as medições de distâncias de luminosidade de sirenes padrões brilhantes (sirenes padrão com contrapartes eletromagnéticas) para obter as melhores constantes cosmológicas das relações dL −z. Finalmente, lidamos com a abordagem cosmográfica, prevendo a máxima precisão nas medições dos três primeiros parâmetros cosmográficos, constante de Hubble H0 , parâmetro de desaceleração q0 e jerk j0 com o Einstein Telescope.