PPGFIS - Mestrado em Física
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Dissertação Analisando extensões do modelo de Starobinsky em gravidade de ordem superior(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-06-04) Morais, Caio Martins Gomes do Rego; Medeiros, Léo Gouvea; http://lattes.cnpq.br/2797502202617114; http://lattes.cnpq.br/3179838518480669; Orazi, Emanuele; Pompeia, Pedro JoséEm 1980, o físico soviético Alexei Starobinsky propôs um modelo cosmológico que prevê uma expansão acelerada no início da expansão cósmica, o qual abarca modi cações na relatividade geral. Embora a motivação de Starobinsky fosse usar essas correções para remover singularidades que apareciam com a teoria de Einstein, seu modelo é um dos melhores candidatos a teoria in acionária disponíveis na atualidade. Contudo, dados observacionais mais precisos, como os prometidos pelo satélite LiteBIRD e pelo experimento CMB-S4, podem desfavorecê-lo. Por isso, extensões da teoria vêm sendo estudadas com o intuito de veri car alterações que as modi cações no modelo geram nos parâmetros associados aos dados observacionais. Aqui, são apresentadas três dessas extensões, que se baseiam em modelos de gravidade de ordem superior: Starobinsky + R3, Starobinsky + R□R e Starobinsky + RRµνRµν, sendo esta última uma nova contribuição para a literatura. Para isso, constrói-se um modelo de ordem superior cuja ação inclui todos os termos quadráticos e cúbicos (sem constante cosmológica), donde mostra-se que os únicos termos cúbicos relevantes para a dinâmica in acionária em cosmologia de fundo são R3, R□R e RRµνRµν.Dissertação Certificação entrópica de não-classicalidade em uma rede quântica com fontes independentes(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-06-03) Alves, Vinicius Fernandes; Araújo, Rafael Chaves Souto; http://lattes.cnpq.br/1509277905143351; http://lattes.cnpq.br/0363881777719298; Melnikov, Dmitry; Maziero, JonasNeste trabalho, uma abordagem baseada na teoria clássica da informação e utilizada para certificar a não-classicalidade de correlações em uma rede quântica com duas fontes independentes que distribuem partículas em estados emaranhados para três laboratórios distantes, onde experimentadores têm acesso a certas escolhas de medição em suas respectivas partes do sistema. A certificação de não-classicalidade é feita otimizando o valor quântico de expressões entrópicas de bilocalidade sobre estados e medições e verificando os casos nos quais esse valor supera o limite clássico, expresso por meio das desigualdades bilocais entrópicas. A partir disso, são encontrados os valores de parâmetros dos estados e operadores de medição que maximizam as violações quâanticas dessas desigualdades, nos casos em que elas ocorrem. Tais violações implicam que as correlações em questão não são explicáveis por modelos clássicos compatíveis com essa estrutura em rede, além de demonstrarem a viabilidade da abordagem entrópica como uma alternativa para a certificação de não-classicalidade que se adapta particularmente bem a redes com fontes independentes.Dissertação Efeitos de atenuação na propagação de ondas acústicas(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-25) Gadelha, Marcos Davi Falcão; Araújo, João Medeiros de; https://orcid.org/0000-0001-8462-4280; http://lattes.cnpq.br/3061734732654188; http://lattes.cnpq.br/3267033854666133; Costa, Carlos Alexandre Nascimento da; Machado, Leonardo Dantas; Ferreira, Mauro SantosA propagação de energia em forma de onda é uma das expressões mais elegantes da natureza, uma vez que carrega consigo características do meio os quais podem ser investigados por diferentes métodos. Neste trabalho, partiremos de um cenário idealizado através da propagação de onda acústica a fim de transpor para modelos que tendem a realidade, incorporando efeitos de atenuação, isto é, perdas de energia. Inicialmente, faremos um estudo da propagação de onda acústica nos domínios do tempo e da frequência. Em seguida, introduziremos a propagação de onda viscoacústica, cujo objetivo é fazer com que esses efeitos sejam explicitados. Nessa parte, quantificaremos o impacto da atenuação na propagação de onda através do fator Q. Por fim, modelamos o campo de pressão com objetivo de obter as soluções numéricas para o problema e, assim, fazer com que seja explicitado as diferenças entre as propagações em função desses efeitos. Tal investigação contribui para termos uma melhor compreensão da Física Ondulatória.Dissertação Transmissão de ondas elásticas em estruturas fonônicas quasiperiódicas unidimensionais(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-08-15) Tinoco, Emanuel Caio Moreira; Bezerra, Claudionor Gomes; https://orcid.org/0000-0001-9660-2142; http://lattes.cnpq.br/5085046065890176; http://lattes.cnpq.br/0487703081249416; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; Costa, Carlos Humberto Oliveira; Duarte, Edwin Humberto FaguaNeste estudo, empregamos um tratamento da matriz de transferência para investigar as propriedades de transmissão de cristais fonônicos quasiperiódicos unidimensionais baseados nas sequências de Fibonacci, Thue-Morse, Período Duplo e Kolakoski. Consideramos três modificações estruturais (convencional, simétrico e antissimétrico) em materiais compostos de chumbo-epóxi embutidos por duas camadas semi-infinitas de alumínio. Nossos experimentos numéricos concentram-se na propagação longitudinal e transversal de ondas em um regime de frequência de ultrassom para diferentes ângulos de incidência. O número de picos de transmissão perfeitos e a distribuição do intervalo de banda variam sensivelmente para os arranjos modificados. Os resultados obtidos ampliaram nosso entendimento das propriedades desses cristais, além de revelarem aplicações tecnológicas em dispositivos acústicos.Dissertação Visons em líquidos de Spin de Kitaev com superfícies de Fermi de Majoranas(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-04-24) Soares, Caio Vitor de Souza; Pereira, Rodrigo Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/9293110312400359; http://lattes.cnpq.br/1372274272717534; Andrade, Eric de Castro e; Paiva, Thereza Cristina de LacerdaO modelo de Kitaev na rede honeycomb apresenta um estado fundamental com líquido de spin e é exatamente solúvel. Neste modelo existem excitações de férmions de Majorana, com ou sem gap, e excitações dos vórtices de fluxos Z2, também chamados de visons. Estas são excitações com gap. A energia para criar um par de visons sempre foi calculada numericamente com redes de tamanho finito, mas recentemente, uma expressão analítica válida no limite termodinâmico foi derivada utilizando métodos de funções de Green. Ter um método analítico é interessante pois, em regimes de parâmetros em que a dispersão de Majoranas é sem gap, os efeitos de tamanho finito são mais fortes, podendo prejudicar extrapolações dos valores numéricos do gap de visons para o limite termodinâmico. Neste trabalho, comparamos os dois métodos para calcular o gap de visons no modelo de Kitaev e os generalizamos para um outro modelo de spins 3 2 na rede kagome, em que férmions de Majorana formam uma superfície de Fermi. Mostramos a existência de um regime em que o gap diminui com o aumento da superfície de Fermi.Dissertação Análise da variação do Período Orbital de Kepler-451: candidato a sistema multiplanetário em uma configuração circumbinária(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-15) Faria, Lidia Maria Peregrino de; Almeida, Leonardo Andrade de; https://orcid.org/0000-0002-3817-6402; http://lattes.cnpq.br/7812463045514059; http://lattes.cnpq.br/1569938842942743; Martioli, Eder; Fernandez, José Henrique; Mohan, Madras Viswanathan GandhiVariações do período orbital de sistemas binários podem ser geradas por, por exemplo, emissão de ondas gravitacionais, freamento magnético, transferência de matéria entre as componentes, movimento apsidal, e interação gravitacional com corpos externos, portanto, são cruciais para estudar diversos fenômenos físicos, além da própria evolução do sistema estelar. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo principal o estudo da variação do período orbital do sistema binário eclipsante Kepler-451. Esse sistema que tem uma órbita cerrada (período orbital de aproximadamente 3h), é composto por uma subanã do tipo B (sdB) e uma estrela de baixa massa da sequência principal (anã M). Kepler-451 foi observado entre os anos de 2009 a 2024 pelos satélites Kepler e TESS, gerando uma excelente cobertura temporal. Usamos esses dados para medir os instantes dos eclipses primários do sistema e ajustamos uma efeméride linear aos resultados. Os resíduos, também chamados de diagrama (O − C), apresentaram uma variação bastante complexa, com pelo menos duas variações periódicas. Desta forma, analisamos o diagrama (O − C) usando dois modelos: (i) dois e (ii) três corpos circumbinários. Os resultados para as massas mínimas e períodos orbitais obtidos para o modelo (i) foram 1, 87±0, 11 e 2, 35±0, 12 MJ e aproximadamente 400 e 4000 dias, para os corpos mais interno e externo, respectivamente. Quanto aos resultados obtidos pelo modelo (ii) referentes a esses mesmos parâmetros, encontramos 1, 87±0, 10; 1, 89±0, 35 e 3, 66±0, 46 MJ com períodos de aproximadamente 400, 1800 e 4000 dias, para os corpos interno, intermediário e externo, respectivamente. Apesar de preliminar, o nosso resultado para o planeta externo derivado nos dois modelos é completamente inédito.Dissertação Mathematical and computational modelling of magnetohydrodynamics(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-06) Rocha, Gabriel Wendell Celestino; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; Almeida, Leonardo Andrade de; https://orcid.org/0000-0002-3817-6402; http://lattes.cnpq.br/7812463045514059; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490; https://orcid.org/0000-0002-3298-402X; http://lattes.cnpq.br/0049111339899544; Machado, Leonardo Dantas; Burkhart, BlakesleyOs sistemas astrofísicos apresentam desafios significativos devido à vasta gama de fenômenos e escalas que abrangem. Os modelos magnetohidrodinâmicos (MHD) são particularmente integrais ao estudo de tais sistemas, com aplicações que abrangem a Astrofísica Estelar, como o vento solar e a magnetoconvecção, até a Astrofísica Extragaláctica, incluindo a modelagem do meio interestelar. As simulações numéricas desempenham um papel crucial no avanço da nossa compreensão desses sistemas complexos, fornecendo previsões aproximadas de seu comportamento sob condições predefinidas. No entanto, as demandas computacionais das equações MHD tornam essencial a obtenção dessas simulações dentro de prazos realistas. Para resolver isso, a maioria dos códigos de simulação MHD avançados são escritos em linguagens de programação de baixo nível, como C, C++ e FORTRAN. Embora poderosas, essas linguagens são desafiadoras de interpretar, o que aumenta as curvas de aprendizado para novos usuários. Além disso, os códigos de simulação existentes geralmente exigem software separado para visualização e análise de dados, adicionando complexidade e atrasando insights. Esta dissertação apresenta um código baseado em Python para simulações MHD astrofísicas que aborda essas limitações, oferecendo uma alternativa acessível e amigável. O código integra ferramentas para visualização e análise em tempo real, permitindo que os usuários monitorem a evolução de suas simulações enquanto elas são executadas. Para minimizar o desperdício de recursos computacionais e esforço do usuário, o código inclui mecanismos automáticos de verificação de erros para identificar parâmetros de entrada e condições iniciais que podem levar a instabilidades numéricas. O desempenho e a precisão do código são validados por meio de problemas de teste padrão, incluindo o tubo de choque Brio-Wu, o vórtice Orszag-Tang e uma onda de explosão esférica MHD. Descrições detalhadas dos algoritmos e metodologias implementadas são fornecidas, destacando o potencial desta ferramenta para agilizar a pesquisa em MHD.Dissertação Análise da variação do período orbital de Kepler-451: candidato a sistema multiplanetário em uma configuração circumbinária(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-15) Faria, Lídia Maria Peregrino de; Almeida, Leonardo Andrade de; https://orcid.org/0000-0002-3817-6402; http://lattes.cnpq.br/7812463045514059; http://lattes.cnpq.br/1569938842942743; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490; Fernandez, José Henrique; https://orcid.org/0000-0002-7993-2972; http://lattes.cnpq.br/4207470264780724; Martioli, Eder; https://orcid.org/0000-0002-5084-168X; http://lattes.cnpq.br/2728001193575385Variações do período orbital de sistemas binários podem ser geradas por, por exemplo, emissão de ondas gravitacionais, freamento magnético, transferência de matéria entre as componentes, movimento apsidal, e interação gravitacional com corpos externos, portanto, são cruciais para estudar diversos fenômenos físicos, além da própria evolução do sistema estelar. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo principal o estudo da variação do período orbital do sistema binário eclipsante Kepler-451. Esse sistema que tem uma órbita cerrada (período orbital de aproximadamente 3h), é composto por uma subanã do tipo B (sdB ) e uma estrela de baixa massa da sequência principal (anã M). Kepler-451 foi observado entre os anos de 2009 a 2024 pelos satélites Kepler e TESS, gerando uma excelente cobertura temporal. Usamos esses dados para medir os instantes dos eclipses primários do sistema e ajustamos uma efeméride linear aos resultados. Os resíduos, também chamados de diagrama (O − C), apresentaram uma variação bastante complexa, com pelo menos duas variações periódicas. Desta forma, analisamos o diagrama (O − C) usando dois modelos: (i) dois e (ii) três corpos circumbinários. Os resultados para as massas mínimas e períodos orbitais obtidos para o modelo (i) foram 1, 87 ± 0, 11 e 2, 35±0, 12 MJ e aproximadamente 400 e 4000 dias, para os corpos mais interno e externo, respectivamente. Quanto aos resultados obtidos pelo modelo (ii) referentes a esses mesmos parâmetros, encontramos 1, 87 ± 0, 10; 1, 89 ± 0, 35 e 3, 66 ± 0, 46 MJ com períodos de aproximadamente 400, 1800 e 4000 dias, para os corpos interno, intermediário e externo, respectivamente. Apesar de preliminar, o nosso resultado para o planeta externo derivado nos dois modelos é completamente inéditoDissertação Constraining dark matter signals through indirect detection(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-10-04) Guedes, Letícia Maria Valença; Queiroz, Farinaldo da Silva; https://orcid.org/0000-0002-7141-5532; http://lattes.cnpq.br/9966377792236208; http://lattes.cnpq.br/0246801216139726; Almeida, Carlos Alberto Santos de; Almeida, Leonardo Andrade de; Holanda, Rodrigo Fernandes Lira deIn this work, we briefly review the main ingredients of the Standard Model of particle physics and lay the groundwork for dark matter physics. Although not yet detected, the existence of dark matter is strongly supported by numerous observational evidence in astrophysics. By assuming fundamental characteristics of dark matter particles, inferred from their observed effects, we consider a specific candidate and describe the detection strategies for this case. In particular, we investigate the indirect detection method using gamma-ray lines produced by dark matter annihilation, which are one of the most robust and distinct signals of dark matter, providing a direct window into the nature of its interactions. We develop a framework based on effective field theory to describe the annihilation of dark matter particles into photons and study the detectability of these signals using the Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT) and the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) telescopes to constrain the parameter space of these effective dark matter interactions. Our results demonstrate that gamma-ray lines can probe dark matter interactions up to the TeV scale, contributing to the ongoing effort to understand the particle nature of dark matter.Dissertação Search for new physics at the Compact Linear Collider(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-10-01) Rêgo, Ricardo César Silva; Queiroz, Farinaldo da Silva; https://orcid.org/0000-0002-7141-5532; http://lattes.cnpq.br/9966377792236208; http://lattes.cnpq.br/6330626972038515; Abreu, Luciano Melo; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; Souza, Sandro Fonseca de; Torres, Yohan Mauricio OviedoNeste trabalho primeiramente revisamos os aspectos fundamentais do Modelo Padrão das interações eletrofracas, abordando bases teóricas como a importância das simetrias de gauge e da quebra espontânea de simetria para a geração de massas de partículas e o surgimento das interações entre férmions e bósons de gauge. Posteriormente, avançamos para Física Além do Modelo Padrão no âmbito de física de colisores motivados pelos futuros colisores planejados, em particular o Colisor Linear Compacto (CLIC). Nosso objetivo é estimar a capacidade do CLIC de descobrir um novo bóson vetorial massivo, um Z’ leptofílico. Para isso, realizamos simulações de colisões elétron-pósitron no CLIC para o sinal e background em função de algumas variáveis cinemáticas e implementamos cortes que potencializem a razão signal-background. Com isso, concluímos que o CLIC tem um alto potencial de descobrir um Z’ leptofílico com massas de até 3 TeV com menos de 10 f b−1 de luminosidade integrada, e um Z’ de 5 TeV com uma luminosidade integrada de 1000 f b−1. Nosso trabalho destaca a capacidade do CLIC de alcançar sensibilidades significativas na detecção de um bóson vetorial Z’ e estabelecer a existência de uma nova força fundamental na natureza.Dissertação O estudo de erupções estelares em aglomerados abertos utilizando curvas de luz TESS(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-09) Aguiar, José Luan Araújo; Martins, Bruno Leonardo Canto; http://lattes.cnpq.br/2673267660389058; http://lattes.cnpq.br/2885636148319253; Leão, Izan De Castro; Medeiros, José Renan de; Fernandes, Marcelo BorgesOs campos magnéticos estelares estão diretamente ligados aos parâmetros fundamentais das estrelas, como idade e massa e, além disso, podem originar eventos extremamente energéticos, denominados erupções estelares. Esses eventos correspondem a grandes explosões que ocorrem na superfície das estrelas devido a variações das linhas desses campos. O estudo desses fenômenos pode indicar o comportamento da atividade magnética das estrelas, além de influenciar o ambiente em torno da estrela, como nas condições atmosféricas de planetas próximos. Neste trabalho, investigamos a atividade dessas erupções em 15 aglomerados abertos, de diferentes idades, utilizando curvas de luz TESS de curta cadência. Nosso estudo foi baseado na análise de 3892 curvas de luz de 1518 estrelas, resultando em 2288 erupções. As propriedades destas erupções, tais como, duração equivalente e energia na banda TESS, foram calculadas para cada evento. Os resultados revelaram uma diminuição na ocorrência de erupções com o aumento da idade dos aglomerados. A maioria das erupções, com 1092 eventos, foi observada nas Plêiades, centenas de eventos nas Hyades e α Persei, e algumas dezenas na Alessi 13, IC 2602 e Praesepe. A energia das erupções observadas se distribui entre 4,154×1032 e 2,892×1035 ergs. Não foram identificadas erupções em aglomerados com mais de um bilhão de anos. Ao comparar Praesepe e Hyades, ambas com cerca de 700 milhões de anos, observamos diferenças significativas na frequência de erupções. Concluímos que, embora a atividade de erupções diminua com a idade, outras propriedades astrofísicas, como variações nos períodos de alta e baixa atividade magnética, influenciam diretamente a taxa de frequência de erupções.Dissertação Análise da variabilidade fotométrica de estrelas análogas ao sol observadas pela missão TESS(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-19) Amorim, Rillck Guilherme de Souza Barros de; Martins, Bruno Leonardo Canto; http://lattes.cnpq.br/2673267660389058; http://lattes.cnpq.br/6233315013338711; Leão, Izan de Castro; Medeiros, José Renan de; Lopes, Carlos Eduardo FerreiraA missão espacial Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) está revolucionando a busca de exoplanetas utilizando a técnica de trânsito planetário por meio de observações fotométricas que também conseguem exibir sinais de variabilidade estelar. O estudo dessas variabilidades em corpos análogos ao Sol é de fundamental importância para compreendermos as dinâmicas estelares de alvos que possuem características semelhantes à única estrela conhecida que hospeda um planeta com vida. Sob tal perspectiva, analisamos a variabilidade fotométrica de estrelas semelhantes ao Sol. Essas estrelas foram selecionadas com base em parâmetros fotométricos e atmosféricos obtidos do catálogo Gaia DR3, com critérios que exigem similaridade aos parâmetros solares. Após a seleção, encontramos 4.932 alvos. Para o estudo da variabilidade fotométrica, utilizamos curvas de luz de baixa cadência, com intervalos de 2 minutos de exposição, provenientes da missão TESS. Aplicamos os métodos estatísticos: Fast Fourier Transform (FFT), periodograma Lomb-Scargle e mapa wavelet. Ao final da análise, obtivemos o seguinte resultado: 329 alvos com curvas de luz apresentando sinal de rotação (correspondendo a 6, 67% da nossa amostra), 288 alvos com assinatura de rotação de período dúbio (5, 84%), 467 alvos possuindo sinal de variabilidade com assinatura ambígua (9, 47%), 4 alvos com sinal típico de estrelas pulsantes (0, 10%), 22 alvos pertencentes a sistemas binários eclipsantes (0, 43%) e 3759 alvos que não apresentaram modulação detectável, com sinal fotométrico classificado como ruidoso (76, 21%). De modo geral, encontramos estrelas análogas solares que rotacionam com períodos entre 0, 410 e 10, 452 dias, com valor médio de 4, 507 dias, ou seja, mais rapidamente do que o Sol, que possui período de rotação de ∼ 25 dias em sua faixa equatorial. Além disso, registramos a presença de erupções estelares em 76 alvos da nossa amostra, com energias que apresentam valores da ordem de 1032 a 1035 ergs.Dissertação Updated BBN bounds on long-lived particles from dark sectors(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-10-04) Moura, José Roberto Alves; Silva Júnior, Raimundo; https://orcid.org/0000-0001-8318-7824; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331; http://lattes.cnpq.br/5537624476739291; Queiroz, Farinaldo da Silva; Leão, Izan de Castro; Bezerra, Valdir BarbosaEsta dissertação explora vínculos atualizados em partículas de longa vida originadas de setores escuros ao utilizar a bem estabelecida teoria de Nucleossíntese do Big Bang (BBN). Ela se baseia no fato da BBN ser sensível à injeção eletromagnética tardia no plasma primordial, que pode alterar a abundância de elementos leves. O estudo assume que partículas mães pesadas decaem, emitindo fótons energéticos que induzem cascatas eletromagnéticas, potencialmente perturbando a formação de núcleos. Focando nas abundâncias de Hélio-4 e Deuterio, a pesquisa busca prover limites refinados na energia injetada e no tempo de vida da partícula. O trabalho integra ideias teóricas de física de partículas e cosmologia para abordar fenômenos além do Modelo Padrão, tal como matéria escura, contribuindo com nossa compreensão do universo primordial.Dissertação Eficiência de detecção em violações quânticas de bounds causais(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-06-27) Sarubi, Tailan Santos; Araujo, Rafael Chaves Souto; http://lattes.cnpq.br/1509277905143351; http://lattes.cnpq.br/0287697509404773; Melnikov, Dmitry; http://lattes.cnpq.br/1078982414439134; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490; Melo, Fernando da Rocha Vaz Bandeira de; http://lattes.cnpq.br/6998899580853674A distinção entre causa e efeito é um grande desafio na física, especialmente quando se trata de eventos correlacionados. Na mecânica quântica, essa complexidade é ainda mais acentuada devido a fenômenos como a superposição e o emaranhamento quântico, que resultam em correlações "instantâneas" entre sistemas distantes, conhecidas como não-localidade quântica. Este trabalho aborda a eficiência de detecção em violações quânticas dos limites causais, que são desigualdades que devem ser respeitadas por qualquer teoria clássica local. Determinar as condições mínimas necessárias para que a eficiência de detecção permita a observação de tal violação é fundamental do ponto de vista físico, sendo um fator determinante para entender como funciona a causalidade quântica. Utilizando modelos teóricos, identificamos os parâmetros críticos de eficiência de detecção para diferentes configurações de medições, utilizamos variáveis instrumentais para gerar desigualdades e encontramos as eficiências mínimas necessárias para a violação dessas desigualdades.Dissertação Estimativa de assinatura da fonte sísmica utilizando aprendizagem de máquina e wavelet sísmica generalizada(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-04-24) Silva Júnior, Ramon de Oliveira; Corso, Gilberto; https://orcid.org/0000-0003-1748-4040; http://lattes.cnpq.br/0274040885278760; http://lattes.cnpq.br/4043657327648182; Araújo, Ramon Cristian Fernandes; Araújo, João Medeiros de; Silva, Sérgio Luiz Eduardo Ferreira daA estimativa da wavelet da fonte a partir de dados sísmicos é uma tarefa importante no esforço de imageamento da subsuperfície. Neste estudo pretendemos testar uma abordagem de Aprendizado de Máquina (AM) para obter os parâmetros da wavelet da fonte a partir dos dados sísmicos observados. Por uma questão de simplicidade, geralmente assume-se que a wavelet de Ricker é uma boa aproximação para a forma de onda da fonte sísmica. Porém, a atenuação causada pela propagação em meios heterogêneos e fenômenos específicos da água distorcem o conteúdo de frequência da wavelet, efeito não representado adequadamente pelo Ricker. Para corrigir esse fenômeno, trabalhamos com a Wavelet Sísmica Generalizada(WSG), que é uma generalização recentemente proposta da wavelet de Ricker. A Ricker possui apenas um parâmetro, a frequência fundamental. Por outro lado, a WSG possui dois parâmetros: a mesma frequência fundamental e a ordem da derivada temporal fracionária da função gaussiana; o último controla a forma e a assimetria da wavelet no domínio do tempo. Para um valor específico deste parâmetro adicional, a WSG torna-se a wavelet de Ricker. Usando o sismograma como entrada, os modelos de aprendizado de máquina são treinados para gerar como saída os parâmetros da wavelet generalizada que melhor explicam os dados. A wavelet fonte é então estimada como a WSG cujos parâmetros são os fornecidos pelo modelo. A metodologia proposta foi testada e validada com dados sísmicos sintéticos, em que foi modelado uma aquisição marinha em águas profundas, usando um modelo de velocidade simplificado obtido do Gato do Mato, um campo de petróleo localizado na bacia de Santos, Brasil. Propagamos uma onda acústica utilizando a seguinte geometria de aquisição: uma fonte colocada na superfície e 50 receptores colocados a 2.100 m de profundidade, espaçados de 100 m entre si na direção horizontal. Realizamos mil propagações numéricas utilizando o WSG com diferentes parametrizações como forma de onda fonte. Além disso, selecionamos aleatoriamente 70% dos dados para treinamento e os outros 30% para teste. Três algoritmos de ML foram considerados para regressão: Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Bayesian Ridge e Random Forest. Os resultados foram satisfatórios, alcançando boa precisão na estimativa dos parâmetros WSG.Dissertação Está a velocidade da luz variando à luz das observações do satélite Planck e de aglomerados de galáxias?(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-11) Silva, Marcelo Ferreira da; Holanda, Rodrigo Fernandes Lira de; http://lattes.cnpq.br/2669928747407450; Silva Júnior, Raimundo; https://orcid.org/0000-0001-8318-7824; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331; Pereira, Saulo HenriqueA velocidade da luz desempenha um papel fundamental na física teórica. Qualquer variação (temporal ou espacial) nessa quantidade pode acarretar implicações significativas em toda a física moderna. Diante desse contexto, nesta dissertação, realizamos um teste da constância temporal da velocidade da luz utilizando medidas oriundas do satélite Planck (mais precisamente, os valores de ΩM e Ωb), da fração de massa do gás de aglomerados de galáxias e dados de SNe Ia. Entretanto, análises cosmológicas via aglomerados de galáxias dependem fortemente da estimativa da massa dessas estruturas. Nas nossas análises, consideramos três valores diferentes para o fator de calibração de massa (K) encontrados na literatura, sendo um deles provenientes das observações do Planck. Encontramos que quando o valor de K utilizado não foi o do satélite Planck, uma possível variação temporal da velocidade da luz foi obtida. Este resultado mostra uma possível tensão entre a constância da velocidade da luz, os valores mais recentes de ΩM e Ωb e os valores de K obtidos de forma independente daquele do satélite Planck.Dissertação Entanglement detection in pure states with a quantum classifier algorithm(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-14) Varela, Joab Morais; Araújo, Rafael Chaves Souto; http://lattes.cnpq.br/1509277905143351; https://orcid.org/0000-0001-9182-6104; http://lattes.cnpq.br/0545685854714310; Araújo, João Medeiros de; https://orcid.org/0000-0001-8462-4280; http://lattes.cnpq.br/3061734732654188; Silva, Askery Alexandre Canabarro Barbosa daEstados quânticos emaranhados provaram ser um recurso essencial para o processamento da informação, porém, sua classificação ainda é um problema em aberto. O objetivo deste trabalho é aplicar métodos de aprendizado de máquina baseados em métricas de distância para fazer uma classificação ao de estados quânticos. A implementação ao do método de classificação ao foi feita utilizando algoritmos clássicos e quânticos comparando também o desempenho e a eficiência de ambos. Porém, deve-se ressaltar que todos os processos de computação quântica realizados neste trabalho utilizaram simuladores fornecidos pelo SDK Qiskit. Nenhum computador quântico real foi usado para implementar os métodos quânticos devido à quantidade de qubits que excede o número disponível nos computadores quânticos de acesso aberto do IBM Q-Experience. Os resultados clássicos obtidos neste trabalho fazem uma boa classificação de estados quânticos com uma taxa de precisão entre 70% e 80%. As previsões quânticas, no entanto, podem ter uma precisão menor, devido a algumas simplificações feitas na etapa de pré-processamento dos dados, mostrando que algoritmos quânticos para classificação de emaranhamento provavelmente necessitarão de um número maior de qubits do que o atualmente disponível.Dissertação Efeitos de maré em jupiteres quentes(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-15) Aires, João Victor Ferreira Lacerda; Nascimento Júnior, José Dias do; https://orcid.org/0000-0001-7804-2145; http://lattes.cnpq.br/5498036360601584; https://orcid.org/0000-0002-3894-4870; http://lattes.cnpq.br/2805900511454723; Castro, Matthieu Sebastien; https://orcid.org/0000-0002-1332-2477; http://lattes.cnpq.br/3330710354856664; Mello, Sylvio Ferraz deMarés são consequências diretas da interação gravitacional entre corpos celestes. No contexto terrestre, a interação de maré existente no sistema Terra-Lua, é diretamente observada no aumento ou diminuição do nível oceânico, uma vez que a maior parte da superfície de nosso planeta é recoberta por água. No entanto, a descoberta de exoplanetas gigantes gasosos em órbitas muito próximas à suas estrelas hospedeiras (chamados de júpiteres quentes), nos fez questionar quais seriam as consequências de marés tão extremas. Nesta dissertação, utilizaremos as equações de evolução das órbitas devido ao efeito de maré (tanto solitariamente quanto em conjunto com as equações de freio magnético da estrela) para simular como a presença júpiteres quentes ao redor de estrelas da sequência principal com massas no intervalo 0.5 M ⊙ < M ⋆ < 1.1 M ⊙ , afetam tanto as órbitas destes planetas quanto a rotação de sua estrela hospedeira.Dissertação Standard model of electroweak interactions(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-22) Angel, Silvia Lúcia Correa; Queiroz, Farinaldo da Silva; https://orcid.org/0000-0002-7141-5532; http://lattes.cnpq.br/9966377792236208; https://orcid.org/0000-0003-3684-6553; http://lattes.cnpq.br/0449160214509319; Melnikov, Dmitry; Holanda, Rodrigo Fernandes Lira de; http://lattes.cnpq.br/2669928747407450; Silva, Paulo Sérgio Rodrigues da; Melo, Téssio Rogério Nobrega Borja deO Modelo Padrão da Física de Partículas (MP) constitui um bem-sucedido esquema teórico que reúne todo o conhecimento atual sobre as interações fundamentais da natureza (exceto a gravidade) e a matéria que nos cerca. Seu êxito deve-se a inúmeras previsões teóricas que posteriormente foram corroboradas experimentalmente. Esta dissertação examina cuidadosamente cada um dos elementos essenciais para a sua compreensão, bem como a necessidade de expandir suas fronteiras com o objetivo de solucionar fenômenos ainda sem explicação, em particular o enigma da matéria escura, cuja natureza é desconhecida.Dissertação Sistemas binários resolvidos espectroscopicamente e astrometricamente como um teste de teorias de gravitação(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-01) Gonçalves, Maria Inês Arruda; Medeiros, José Renan de; http://lattes.cnpq.br/9151590034650501; http://lattes.cnpq.br/5674120474377188; Martins, Bruno Leonardo Canto; http://lattes.cnpq.br/2673267660389058; Leão, Izan de Castro; Alcaniz, Jailson Souza deA proposição da hipótese da matéria escura foi um marco na compreensão da estrutura e evolução do Universo. Ao longo da história, observações astronômicas revelaram que a quantidade de matéria visível não é suficiente para explicar a dinâmica das galáxias e as curvas de rotação de galáxias espirais. Isso levou ao surgimento de diferentes teorias de gravitação que procuram fornecer uma explicação para esse fenômeno. Uma das teorias mais proeminentes é a Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND), que propõe uma modificação da lei da gravitação de Newton no regime de baixas acelerações (a ≈ 1, 2 × 10−10m/s2). A MOND tem sido amplamente estudada e testada como uma alternativa à hipótese da matéria escura, levantando questões sobre sua validade e limitações. Uma maneira de testar teorias de gravitação, incluindo a MOND, é por meio do estudo de sistemas binários resolvidos espectroscopicamente e astrometricamente, as Wide Binaries. Esses sistemas consistem em duas estrelas que estão suficientemente distantes uma da outra, permitindo que suas órbitas e interações gravitacionais sejam observadas e analisadas. Nesta dissertação, realizou-se um estudo detalhado de Wide Binaries como um teste para teorias de gravitação, com foco na MOND. Para um estudo refinado, utilizou-se dados obtidos pela missão Gaia e pelo espectrômetro HARPS, que forneceram informações precisas sobre a separação angular, velocidade espacial, velocidade radial, entre outras propriedades desses sistemas binários. As análises cuidadosas das propriedades dos sistemas binários, combinadas com os dados Gaia e HARPS, permitiram uma avaliação rigorosa das teorias de gravitação e seu desempenho em explicar as observações. Os resultados obtidos, apesar de preliminares, devido à amostra ainda reduzida, proporcionaram informações valiosas sobre a validade da MOND, da hipótese de matéria escura e sua capacidade de explicar a dinâmica das Wide Binaries, assim como o problema análogo das curvas de rotação de galáxias espirais.