02 - Mestrado - Física

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Analysis of fertility attributes in eutroferric red latosol and red nitosol by portable EDXRF
(2024-02-20) Ribeiro, José Vinícius; Melquiades, Fábio Luiz; Alves, Elton Eduardo Novais; Andrello, Avacir Casanova
A crescente demanda global por produtos agrícolas, alimentos e energia requer uma abordagem sustentável e segura para a produção agrícola. A fertilidade do solo é vital para aumentar a produtividade agrícola, e entender a variabilidade espacial dos atributos de fertilidade do solo é crucial para preservar a fertilidade do solo. Os métodos tradicionais de análise de solo são demorados, caros e geram resíduos. As técnicas de análise espectral, como a fluorescência de raios X por dispersão em energia (EDXRF) combinadas com metodologias de machine learning (ML) oferecem uma alternativa rápida e econômica para a quantificação dos atributos do solo. A respeito disso, a principal motivação deste estudo é explorar os dados gerados por um espectrômetro portátil de EDXRF (pXRF) aplicado a amostras de solo no contexto de modelagem com algoritmos de aprendizado de máquina para quantificar atributos de fertilidade. Nessa perspectiva, este estudo estabeleceu condições otimizadas em termos de configuração experimental (Capítulo 2) e número mínimo de amostras utilizadas na etapa de treinamento (Capítulo 3) na construção de modelos locais de ML para quantificar atributos de fertilidade do solo. Adicionalmente, foi realizado um estudo preliminar de validação in situ dos modelos com condições ótimas. Os resultados indicaram que o uso de 15 kV, 12.15 µA e 30 s sem filtros é o mais indicado para quantificação simultânea dos atributos de fertilidade avaliados. A condição otimizada de pXRF forneceu resultados equivalentes aos modelados com dados de EDXRF de bancada, sugerindo uma possível aplicação in situ deste método. No entanto, o estudo preliminar sobre extrapolação a partir de modelos calibrados em laboratório teve resultados negativos, indicando que a sua extrapolação para medições in situ não foi recomendada no contexto desta pesquisa. Por outro lado, foi possível reduzir o número de amostras de treinamento mantendo desempenho equivalente aos modelos treinados com o conjunto completo de dados. Esses resultados destacam o potencial do pXRF como uma abordagem alternativa econômica, rápida e eficiente para o mapeamento local da fertilidade do solo, fornecendo informações valiosas para a tomada de decisões relacionadas ao uso de fertilizantes e outros produtos para correção do solo
Um estudo da pirólise redutiva do catodo NMC532 de baterias descartadas de íons de lítio com e sem a adição do material do ânodo
(2024-02-27) Santos, Gabriel Gonzaga dos; Scarminio, Jair; Urbano, Alexandre; Silva, Stephany Pires da
Para processar adequadamente a enorme quantia de baterias de íons de lítio (BILs) esgotadas que têm sido geradas atualmente, métodos e processos de reciclagem mais eficientes, de menor custo e menos poluidores vêm sendo constantemente pesquisados. Entre os métodos propostos recentemente, a pirólise redutiva à base de carbono tem se destacado pela simplicidade e alta eficiência na recuperação do lítio das BILs na forma do carbonato Li2CO3, além de reduzir os estados de oxidação dos demais metais, facilitando sua posterior recuperação por processos hidrometalúrgicos. O Li2CO3 é então separado dos demais produtos por simples lavagem com água. Apesar dos notáveis avanços, a técnica ainda carece de estudos mais aprofundados, em particular a identificação e quantificação dos produtos da pirólise e das suas reações em função da dosagem de carbono reativo e da temperatura das reações. Assim, este trabalho apresenta um estudo experimental da pirólise redutiva do catodo Li1-xNi0,5Mn0,3Co0,2O2 (NMC532) em função de temperaturas reacionais até 800 °C, utilizando o carbon black e o PVDF presentes no catodo (carbono nativo - CN) como dosagem mínima de carbono reacional e sob a adição de 5% em massa do material do ânodo como fonte extra de carbono (CE). Medidas de DRX revelaram que a fase NMC532 se mantém estável até 500 oC, independentemente da concentração de carbono. Sob o carbono nativo, o NMC532 é parcialmente decomposto em 550 °C, mas já gerando o carbonato de Li. Em 600 °C o NMC532 é totalmente decomposto nas fases (MnO)x(NiO)y, Li0,185Co0,815O, Ni metálico e Li2CO3 em maior concentração. A 700 e 800 °C nenhum produto novo foi obtido das pirólises. Sob a adição de CE, os produtos da pirólise do NMC532 a 550 e 600 oC foram os mesmos obtidos sob o CN, além de grafite não reagido. Em 700 °C, o Li2CO3 é a única fase contendo Li e em sua maior concentração, além dos produtos CoO, MnO, Ni e Co e grafite residual. Em 800 °C o CoO é reduzido para Co, restando as fases MnO, Ni e Co metálicos uma diminuição na concentração de Li2CO3 por sua volatilização. Medidas in-situ e ex-situ da massa dos produtos das pirólises por TG/DSC e balança analítica mostraram um aumento da massa em torno de 550 a 700 °C devido a formação do Li2CO3 pela captura do CO2 gasoso gerado em reações com o CN e CE. Análises de FTIR dos produtos das pirólises confirmaram a formação do Li2CO3 e a dependência da sua concentração com a temperatura e concentração de carbono reacionais. Observou-se ainda uma correlação entre as variações do modo vibracionais na região dos óxidos metálicos com os óxidos identificados por DRX nas diferentes pirólises. O estudo mostrou então que nas pirólises com o CN nem todo lítio do catodo NMC532 é recuperado como carbonato, independente da temperatura reativa. Por outro lado, sob adição de 5% CE, todo Li é convertido na pirólise a 700 °C em Li2CO3 e o Ni, Mn e Co em produtos metálicos ou monóxidos.
Análise de cerâmicas arqueológicas do Sambaqui do Bacanga (São Luís, MA) por EDXRF portátil
(2009) Ikeoka, Renato Akio; Appoloni, Carlos Roberto; Added, Nemitala; Portezan Filho, Otávio; Parreira, Paulo Sérgio
O presente trabalho refere-se à análise de fragmentos cerâmicos oriundos de escavações arqueológicas realizadas no Sambaqui do Bacanga, localizado na Ilha de São Luís do Maranhão. Foram realizadas coletas estratificadas de 78 fragmentos cerâmicos nos anos de 2005 e 2006, para fazer a análise qualitativa dos elementos químicos utilizando-se de um Sistema Portátil de Fluorescência de Raios X por Dispersão em Energia (PXRF). Os objetivos deste trabalho são: verificar a existência de vestígio de pintura nos fragmentos; verificar se existe algum tipo de tratamento diferente nas faces (côncava e convexa) em relação à pasta cerâmica dos fragmentos; utilizar a análise de agrupamento para verificar a similaridade entre os elementos químicos identificados nos fragmentos de mesma estratigrafia e de estratigrafias diferentes. O sistema portátil, PXRF-LFNA-02, consiste de um mini-tubo de Raios X (alvo de Ag, filtro de Ag de 50 µm e 4 W), um detector de Si-PIN (FWHM de 221 eV para a linha do Mn de 5,9 keV e janela de Be de 25 µm), um módulo de posicionamento do sistema de excitação-detecção com graus de liberdade XYZ e rotação com respeito à amostra analisada, eletrônica padrão e um notebook para aquisição dos dados. Para a análise dos espectros foi utilizado o software Quantitative X-Ray Analysis (WinQXAS), distribuído pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA). Os elementos K, Ca, Ti, Mn, Fe, Zn, Br, Rb, Sr, Y, Zr e Pb foram identificados nos diferentes fragmentos, sendo que apenas os elementos Fe, Ca, Sr, Zr, Mn, Ti e Zn apareceram em todos, indicando que esses elementos estão presentes na composição da argila utilizada na fabricação das mesmas. Analisando a amostra 3, que é o único fragmento em que podemos visualizar uma pintura em ambos os lados do fragmento, nota-se uma maior concentração de Fe nesta região em relação às regiões sem a pintura. Isto indica o uso de material com óxido de ferro para fazer a pintura. Os elementos Fe, Sr, Mn, Ti, e Zn apresentam sistematicamente intensidades maiores nos lados côncavo e convexo em relação à pasta cerâmica em 43 dos 68 fragmentos analisados, indicando que existe um tratamento superficial diferenciado em relação à pasta que conduz a um enriquecimento para esses elementos. Aplicando-se a análise de agrupamento para o estudo dos fragmentos cerâmicos das estratigrafias 10 a 20 cm, 132 cm e 144 cm, observou-se a formação de três grupos distintos para os fragmentos das três estratigrafias, com exceção de dois fragmentos da estratigrafia de 132 cm, que ficaram no mesmo grupo dos fragmentos da estratigrafia de 10 a 20 cm. Esse resultado indica que os fragmentos analisados foram confeccionados com argilas de três diferentes proveniências.
Benzocaína, um estudo computacional
(2008-02-15) Gobato, Ricardo; Simões Filho, Manuel; Ota, André Tsutomu; Mundim, Kleber Carlos
Hoje em dia os anestésicos locais são fármacos muito utilizados, entre os quais a benzocaína. Seu ingrediente ativo se encontra no mercado em diversas pomadas e cremes. A ação dos anestésicos locais foi testada amplamente, e a hipótese a do receptor de Hille, indica que os anestésicos locais agem principalmente pela inibição do influxo do íon Na+. A forma catiônica do anestésico se liga dentro do canal ou bloqueia este, interrompendo o influxo. Em geral, o pKa de um anestésico local varia entre 7,5 e 9,0. Isto implica que em condições fisiológicas, o anestésico local terá a forma neutra e ionizada. A benzocaína tem um pKa aproximado de 2,5 , portanto, em condições fisiológicas apresenta somente a forma neutra. Compreender a ação de um anestésico local que apresenta somente a forma neutra, a benzocaína, é nosso objetivo. O estudo partiu da simulação computacional da dinâmica molecular da benzocaína, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade, seguido do cálculo clássico, a Mecânica Molecular, onde foram parametrizados os campos de forças, para o estudo da dinâmica molecular em solução aquosa e meio fisiológico. Os resultados indicam que a benzocaína forma agregados, induzindo um aumento de sua hidrofobicidade, o que provavelmente permite sua ação com maior intensidade, não necessitando a forma protonada para penetração em meio à membrana celular.
Distribuição de radionuclídeos em um afloramento de sedimentos permianos da formação Iratí na Bacia do Paraná
(2008-02-28) Ferreira, Ademar de Oliveira; Appoloni, Carlos Roberto; Andrello, Avacir Casanova; Zamboni, Cibele Bugno
The objective of this work is to study natural radionuclides in sedimentary rocks. The concentration of them reflects the origin of the sediments, the deposicional environment as well as some mineralogical characteristics of the rock matrix, and also more recent events as weathering and erosion. Using gama ray high resolution spectrometry, the profile of activity concentration of the natural radionuclídeos was assessed for 226Ra, 238U, 232Th e 40K in rocks of the Irati Formation belonging to Paraná Sedimentary Basin. The samples were collected at a limestone abandoned mine, in the city of Sapopema, (PR). 24 samples were collected, eleven from the exposed vertical profile with approximately 5.50 m, whose stratigraphy is represented by an alternation among decimetrics layers of limestones, bituminous shales, and some rhythmits layers (milimetrics sheets of limestone and bituminous shales), 9 repetitions of a sample to study the variability, and three rigolits samples in sequential apprenticeships of weathering. Each sample was dried in the sun during about 48 hours, broken, drizzled in a sieve of 4 mesh and put, in a cylindrical container. The measures were accomplished using a Germanium Hiper Pure detector (HPGe) with relative efficiency of 66%, connected to a standard spectrometry electronic chain. The measured concentrations of activity of 238U were smaller for the limestones (17.80 ± 0.09 Bq.Kg-1), larger for the bituminous shales (125.5 ± 2.6 Bq.Kg-1), with enrichment of uranium in the sample (200), 548 ± 16 Bq.Kg-1, upper part of the column), and intermediate for the rhythmits (23.0 ± 1,3 Bq.Kg-1). The ratio eTh/K obtained for the studied profiles has equivalent values, indicating similar mineralogical characteristics for the limestones, bituminous shales, rhythmits and studied rigolits. On the other hand, to the ratio eTh/eU showed that two of the three regolits samples belong to oxidizer atmospheres, favoring the leaching of uranium, what can be causing the enrichment of the sample (200), once these soils are above the column. The average measured doses were 16 nGy.h-1 for the limestones and rhythmits, 79.5 nGy.h-1 for the bituminous shales and 329.5 nGy.h-1 for the enriched bituminous shales of the top of the column. These results supply data to estimate the contribution of these products for the radiation dose received by the public in general, besides of database for mineralogical and geophysical studies of the Paraná Basin.
Avaliação In Vivo de Fe na pele humana e de camundongos swins através da técnica de fluorescência de raios X
(2005-12-21) Estevam, Marcelo; Appoloni, Carlos Roberto; Parreira, Paulo Sérgio; Zucchi, Orgheda Luiza Araujo Domingues
Recentes melhoramentos tecnológicos permitem que um método de XRF in vivo forneça sensibilidade para diagnósticos ou monitorando em aplicações biomédicas. Em casos de desordens sanguíneas hereditárias como a ß -Thalassaemia ou uma desordem genética como a Haemochromatosis, há uma alta concentração de elementos como Fe, Zn e Cu na pele e órgãos internos, devido ao tratamento dessas anormalidades ou devido à própria deficiência orgânica causada pela doença. Os níveis de Fe relacionados com os pacientes portadores da ß -Thalassaemia são determinados, no momento, medindo-se uma proteína da corrente sanguínea, chamada ferritina. O monitoramento da proteína é ineficaz em várias situações, como quando o paciente sofre qualquer alteração no seu quadro clínico. Atualmente, as principais formas de medir os níveis desses metais é através da biópsia do fígado, que é invasiva e potencialmente perigosa, apresentando uma taxa de mortalidade de 0,1 %, e por suscetibilidade magnética que emprega um supercondutor quântico, esta é altamente cara e há apenas três principais centros médicos no mundo que dispõe desse equipamento. Este trabalho investiga o uso de um detector SiPin-diodo e uma fonte de 238Pu (13 e 17 keV; 13 %; 95,2 mCi; 86 anos) para a medida de níveis de Fe na pele compatível com os níveis associados à doença ß -Thalassaemia. Foram analisados espectros de XRF usando um grupo de programas do AXIL - WinQXAS elaborados e disseminados pela IAEA. O coeficiente de determinação do modelo de calibração (curva de sensibilidade) foi de 0,97. Medidas em simulados de pele que contém concentrações de Fe de 15 a 150 partes por milhões (ppm), indicam que se pode medir Fe em níveis da ordem de 13 ppm, usando-se períodos de medida de 50 segundos e dose na superfície da pele de menos de 10 mSv. A literatura informa níveis de Fe na pele de 15,0 a 60,0 ppm em pessoas normais e de 70 a 150 ppm em pacientes portadores da ß -Thalassaemia. Não há registro na literatura sobre níveis de Fe na pele de portadores de Trypanosoma cruzi. Assim, a metodologia empregada permite a medida in vivo, na pele, da concentração de Fe nos níveis desejados.
Análise de saliva e do fluido sulco gengival pelo método de fluorescência de raios X por reflexão total
(2013-04-30) Cleto, Daniele Aparecida Maia; Andrello, Avacir Casanova; Appoloni, Carlos Roberto; Melquiades, Fábio Luiz
O estudo de amostras biológicas líquidas com o uso das mais variadas técnicas vem se tornando cada vez mais rotineiro nos dias atuais. A saliva vem sendo um objeto de estudo para a correlação de elementos químicos encontrados nas amostras com algum distúrbio no organismo humano. A saliva é um fluido aquoso, hipotônico e transparente, produzida por uma variedade de glândulas secretórias (parótida, submandibular, sublingual e glândulas menores). O presente trabalho utiliza a técnica de fluorescência de raios X por reflexão total (TXRF) na análise de amostras de saliva coletada na saída do ducto da glândula parótida e no sulco entre os dentes 46 e 47 de sete indivíduos escolhidos aleatoriamente. O objetivo deste trabalho foi de determinar o protocolo de coleta e avaliar qualiquantitativamente os resultados obtidos através da técnica TXRF. Os elementos químicos observados nas amostras de saliva e sulco gengival foram P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Br, Rb, e Pb. Embora tenham sido observados vários elementos nas amostras analisadas, nem todos os elementos são encontrados nos espectros das amostras de saliva dos indivíduos em estudo. Comparando os resultados obtidos para as amostras de saliva e sulco, pode-se observar que nas amostras de saliva coletadas no sulco, é possível identificar alguns elementos não encontrados nas amostras de saliva coletados na glândula parótida. Portanto, o protocolo de coleta e análise utilizado é satisfatório para identificar os elementos na saliva da glândula e do sulco. A TXRF apresentou-se como uma boa técnica de análise de amostras de saliva.
Espectroscopia de RPE no estudo da fotodegradação de asfaltenos em petróleo árabe e colombiano
(2022-02-26) Campos, Ariana de; Di Mauro, Eduardo; Nascimento, Otaciro Rangel; Rubira, Adley Forti; Guedes, Carmen Luisa Barbosa
Investigou-se por meio da Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) na Banda X (~9GHz), a natureza química e a interação de radicais livres nos asfaltenos de petróleo tipicamente árabe, colombiano e brasileiro em condições naturais de fotodegradação. Os espectros de RPE apresentaram um único sinal para radicais livres orgânicos. À partir desta linha foram determinados o fator espectroscópico que caracteriza a espécie química e o tempo de relaxação que sinaliza as interações entre os spins e sua vizinhança química. A irradiação ao Sol gera radicais livres idênticos a aqueles existentes no petróleo colombiano, e diferentes espécies no petróleo árabe; promove a destruição da fração aromática e reduz a fração asfaltênica nos óleos estudados.
Estudo das propriedades estruturais e óticas de filmes finos de óxido de vanádio com diferentes espessuras depositados por evaporação térmica
(2013-06-21) Amorin, Luís Henrique Cardozo; Urbano, Alexandre; Costa, Marcello Ferreira da; Lourenço, Airton
Neste trabalho, filmes finos de V2O5 foram depositados pela técnica de evaporação resistiva em alto vácuo, e suas propriedades optoeletroquímicas e estruturais foram investigadas. O objetivo foi o de avaliar sua capacidade de intercalação de íons de lítio, e as consequentes alterações cromáticas, com relação à sua microestrutura e sua espessura, principalmente a energia de gap do material. Os filmes foram depositados com três espessuras diferentes, 160 nm, 110 nm e 48 nm, e estudados nas formas como-depositado (CD) e tratados termicamente a 400 ºC em atmosfera de oxigênio (TT). As amostras foram caracterizadas pelas técnicas: voltametria cíclica, cronopotenciometria, espectroscopia UV-VIS, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os filmes CD apresentaram estrutura de amorfos ou nanocristalinos. Dos tratados termicamente em O2, foi identificado o plano [001] do óxido de vanádio cristalino, em 20,17o, nos filmes com espessuras de 160 e 110 nm. A transmitância monocromática (632,8 nm = 1,9 eV) tomada em conjunto com a voltametria cíclica, mostrou que todos os filmes são óxido de vanádio, visto apresentarem o efeito de dupla coloração óptica. A voltametria cíclica lenta (0,1 mV/s) do filme tratado a 400 ºC em O2 exibe picos de corrente elétrica que são atribuídos às transições de fase a ? e ? d ? ? do V2O5. Nas transições a ? e e e ? d o filme escurece (Li1V2O5) e de d ? ? clareia (Li2V2O5), concordando com o modelo de small polaron para a dupla coloração monocromática de baixa energia (1,1 a 2,1 eV). Em altas energias (2,1 a 3,5 eV), a absorção ótica é atribuída à excitação eletrônica interbanda. Observa-se a influência da espessura nos comportamentos optoeletroquímicos do filme de óxido de vanádio, principalmente na energia de gap desse material, variando de, aproximadamente, 2,3 eV (160 nm), até 2,6 eV (48 nm), tanto para os filmes como-depositados como para os tratados termicamente.
Estudo da equação de difusão dependente do tempo para um georeator natural
(2011-06-30) Amorim, Bruna Cristina; Aquino, Veríssimo Manoel de; Oliveira, Josefa Surek de Souza; Pereira, Thiago dos Santos
O campo magnético terrestre é uma das evidências da existência de uma fonte de energia no caroço central da Terra. Fontes convencionais de energia tais como transformação da energia potencial em calor, calor latente de cristalização, calor remanescente dos primórdios da formação da Terra, ou baseada em decaimento de núcleos pesados, têm o inconveniente de atuarem por um período de tempo relativamente curto e apresentarem uma variabilidade lenta em uma única direção no tempo. O campo magnético, no entanto, apresenta variabilidade em sua intensidade, revertendo inclusive sua direção, ainda que irregularmente, a determinados intervalos de tempo. Uma proposta mais interessante de fonte para o dínamo terrestre consiste de um geo-reator no centro da Terra. Esta proposta ganhou credibilidade com a descoberta de um reator natural em Oklo, no Gabão em 1972, o qual teve seu funcionamento possibilitado em tempos remotos, quando a porcentagem de no urânio natural era mais elevada. Herndon, em 1979, propõe então a existência de um reator no centro da Terra trabalhando em regime regenerador, ou seja, queimando e produzindo , como fonte de energia para o dínamo terrestre. Se tal reator apresentando uma potência variável funciona no centro da Terra, um fluxo de anti-neutrinos, também variável, proveniente desta região, pode a princípio ser detectado, corroborando tal hipótese. Neste trabalho, a partir de um modelo simples de difusão de nêutrons, são encontradas soluções da equação de difusão dependente do tempo para a densidade de nêutrons a partir de uma fonte súbita inicial para um sistema unidimensional. As propriedades do sistema para que os regimes subcrítico, crítico e supercrítico se estabeleçam são obtidas. O efeito acumulado de várias fontes súbitas independentes é calculado. Os cálculos em um cenário em que o sistema evolui em regime crítico por certo tempo, havendo então transição para um regime subcrítico são efetuados. A extensão das soluções para um reator esférico é efetuada e, a partir delas, o tempo necessário para que o número de nêutrons se estabilize no reator é obtido. Finalmente, são analisadas as condições de manutenção da criticalidade de um geo-reator tal como proposto por Herndon.
Generalized symmetries and their anomalies
(2023-07-10) Silveira, Lucas Queiroz; Gomes, Pedro Rogério Sérgi; Menezes, Gabriel Santos; Fleury, Thiago Simonetti; Bienzobaz, Paula Fernanda
É inegável que as simetrias desempenham um papel crucial em todos os sistemas físicos. Uma vez encontradas, suas restrições cinemáticas fornecem informações valiosas na descrição dos fenômenos físicos que estamos tentando descrever. Neste trabalho desenvolvemos sobre o tema de simetrias generalizadas, mais especificamente simetrias de formas superiores, e a anomalia de ’t Hooft presente nas teorias SU(N) de Yang-Mills. Para tal, fornecemos uma revisão sobre anomalias e suas consequências na física de baixas energias, bem como, uma discussão sobre operadores de linha em teorias de gauge não-abelianas
Testando as simetrias do universo em escalas sub-angulares
(2023-08-29) Rodrigues, Ricardo Gonzatto; Pereira, Thiago dos Santos; Vitenti, Sandro Dias Pinto; Natti, Paulo Laerte
Neste trabalho, implementamos um código numérico escrito em C para obter os Vetores de Multipolo (MVs) e Vetores de Fréchet (FVs) de um mapa de temperatura da CMB (acrônimo inglês para Cosmic Microwave Background). Isso nos permitiu testar as hipóteses do modelo padrão de isotropia estatística e gaussianidade de uma forma independente de modelo, uma vez que esses vetores são insensíveis ao espectro de potências angular Cl. Para realizar esses testes, recorremos ao teste de hipótese da função estatística de ?2. Nele, vimos que a pipeline commander (2018) do satélite Planck está em discordância com essas hipóteses de simetria nas escalas tanto do satélite Planck quanto do satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Além disso, realizamos uma série de testes fazendo modulações artificiais de temperatura, para melhor entender a relação entre a direção dos FVs e MVs com as anisotropias presentes na CMB
Reconstrução da equação de estado da energia escura
(2023-01-24) Ribeiro, Sanderson Carlos; Vitenti, Sandro Dias Pinto; Lima, Mariana Penna; Santos, Álvaro Gomes dos
Em 1998, observações de Supernovas do tipo Ia, constataram que o nosso Universo está em expansão acelerada. Para explicar esse fenômeno, foi introduzida uma componente exótica do Universo com pressão negativa chamada de energia escura. Essa inclusão é feita no contexto do Modelo Cosmológico Padrão, supondo o Princípio Cosmológico e a teoria da Relatividade Geral de Einstein. Nesse cenário, este trabalho tem como objetivo reconstruir a equação de estado da energia escura w(z), supondo-a como um fluido barotrópico, usando uma abordagem paramétrica e independente de modelo, de modo que apenas os dados irão nos dizer como fazer essa reconstrução. Adotamos essas suposições, como ponto de partida, justamente para entender melhor como a densidade de energia escura afeta a expansão do Universo. O método envolvido na reconstrução é chamado de splines cúbicas e é muito usado na interpolação polinomial numérica de funções. As análises dos resultados foram divididas em três etapas de modo que houve uma implementação de dados observacionais mais recentes e/ou em maior quantidade da 1ª para a 2ª etapas, além de uma mudança significativa no intervalo de redshift da reconstrução devido a calibração do modelo feita na 1ª etapa. Na 3ª etapa executamos o método de Markov Chain Monte Carlo para obtermos uma maior confiança nas incertezas das estimativas, tendo em vista que o método da matriz de Fisher usado nas etapas anteriores não fornece, por construção, resultados com o detalhamento requerido para sistemas degenerados como o do nosso trabalho. Nessa etapa final constatamos com mais confiança que, para baixos redshifts (0 = z = 3), a equação de estado da energia escura w(z) apresenta um comportamento de distribuição bimodal de modo que obtivemos valores altamente concentrados em w = -1 e 0 < w < 1/3. Essa é uma constatação tratada como novidade em nosso trabalho, que não é conflitante com o que sabemos atualmente sobre Cosmologia, devido ao fato de que também obtivemos resultados próximos da literatura como ˆ w = -1.087 ± 0.03592 para w constante, que é consistente com um comportamento de constante cosmológica
Estudo de cerâmicas de senzalas dos séculos XVIII e XIX de Campos de Goytacazes - RJ por EDXRF e análise multivariada
(2021-03-18) Araujo, Cheila Sumenssi de; Appoloni, Carlos Roberto; Bastos, Rodrigo Oliveira; Melquíades, Fabio Luiz; Ikeoka, Renato Akio
No Brasil, as pesquisas arqueológicas em sítios de ocupação africana e afrodescendente ainda são escassas, porém esses estudos têm mobilizado vários pesquisadores a complementar os registros escritos com a cultura material nas últimas décadas. Esses vestígios materializados encontrados fornecem informações importantes sobre as práticas cotidianas, dinâmica social e afins, e são uma importante via de acesso a história da escravidão, permitindo então, explorar a diversidade de práticas que eram realizadas. Dentre esses materiais, as cerâmicas são os objetos mais comumente encontrados em escavações arqueológicas. O presente trabalho refere-se à análise arqueométrica de fragmentos cerâmicos encontrados em escavações arqueologias ao redor de senzalas da fazenda do Colégio do Jesuítas localizada em Campos dos Goytacazes – RJ. Elas fazem parte do projeto chamado “Café com açúcar: arqueologia da escravidão em uma perspectiva comparativa no sudeste rural escravista, dos séculos XVIII e XIX”. Esse projeto está sendo desenvolvido com o objetivo de investigar a vida material de grupos escravos do Brasil e tentar responder uma das discussões sobre as cerâmicas na diáspora africana, que é se as cerâmicas artesanais foram produzidas pelos próprios escravos ou adquiridas através de redes de comércio local. As amostras de fontes de argila, preparadas de diferentes formas de manufatura e os fragmentos cerâmicos arqueológicos, foram analisados utilizando a técnica de Fluorescência de Raios X por dispersão de Energia (EDXRF) com auxílio da análise estatística multivariada (PCA e HCA). Na análise qualitativa os elementos Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Cu, Zn, Rb, Sr, Y, Zr e Nb foram identificados nos fragmentos cerâmicos e nas amostras de fontes de argila. As análises por PCA e HCA mostraram que as amostras das quatro fontes de argila são diferentes entre si e que o método de manufatura não tem grande influência no resultado final, ou seja, não houve diferença significativa entre as amostras feitas em ambiente oxidante no forno elétrico e as feitas com queima artesanal. Já os fragmentos cerâmicos se diferenciam entre si estatisticamente, mostrando que não há semelhança entre fragmentos com relação à área de escavação. Na análise em conjunto, os resultados da PCA e HCA mostraram uma clara separação entre as amostras de fontes de argila e os fragmentos cerâmicos, indicando que provavelmente os fragmentos cerâmicos não foram manufaturados com as argilas das fontes de argilas próximas as senzalas
Competing likelihood models for mass estimate of galaxy clusters from weak lensing data.
(2023-11-17) Oliveira, Caio Lima de; Vitenti, Sandro Dias Pinto; Pereira, Thiago dos Santos; Makler, Martin
A lente gravitacional fraca e uma sonda extremamente promissora para a massa total de aglomerados de galáxias. Com a primeira luz do LSST no horizonte, teremos finalmente dados precisos o suficiente para estimativas de massa a partir de lentes fracas. Entretanto, para que isso seja possível, precisaremos de uma excelente compreensão física e estatística desse indicador. Nesse contexto, este trabalho e um primeiro passo nessa direção. Analisamos as suposições estatísticas sobre a distribuição intrínseca das elipticidades das galáxias, o verdadeiro observável, encontrando as implicações nos parâmetros mais comuns para as elipses. Também estudamos e testamos os modelos de verossimilhança já implementados no CLMM do LSST, testando a normalidade da distribuição de cisalhamento em cada bin através de testes de Shapiro-Wilk. Por fim, propomos uma nova abordagem para a criação de modelos de verossimilhança com a estimativa de densidade de kernel e a comparamos com o trabalho anterior realizado no CLMM, criando um conjunto de dados de simulação com o qual cada verossimilhança pode ser comparada e executando os melhores ajustes e a analise MCMC. Concluímos que, em primeiro lugar, pode ser necessário um estudo mais aprofundado da distribuição intrínseca da forma das galáxias; em segundo lugar, que as verossimilhanças binadas não devem assumir a gaussianidade das distribuições de cisalhamento; e, em terceiro lugar, que as KDEs são uma maneira promissora de criar uma verossimilhança de lente fraca, parecendo ser mais exatas e precisas do que os métodos binados atuais e competindo com as não binadas.
Quantum perturbations in Bianchi Models.
(2023-07-10) Demétrio, Luiz Felipe; Vitenti, Sandro Dias Pinto; Pereira, Thiago dos Santos; Peter, Patrick
Neste trabalho nós analisamos a teoria de perturbações cosmológicas quânticas um modelos de fundo do tipo Bianchi I. Começamos revendo os principais aspectos do Modelo Cosmológico Padrão (?- CDM) e apontando seus problemas associados a condições iniciais. Seguindo, nós discutimos exten- sões do Modelo Padrão, que são: a classificação de Bianchi de cosmologias homogêneas, os paradig- mas de inflação e de ricochete, e a teoria de perturbações cosmológicas com um modelo de fundo homogêneo e isotrópico. Em seguida, discutimos teoria quântica de campos em espaços curvos para quantizar tais perturbações e definir um estado físico inicial apropriado. Por fim, combinamos os conceitos anteriores e investigamos a teoria de perturbações cosmológicas para um modelo de fundo plano e homogêneo (mas anisotrópico) do tipo Bianchi I, efetuando em seguida sua quantização. Con- cluimos com a análise de um simples modelo inflacionário, e mostramos que as prescrições de vácuo usuais não podem ser aplicadas para perturbações cosmológicas quânticas em um modelo de fundo do tipo Bianchi I.
Aspects of Higher-Form Symmetries
(2023-03-06) Pimenta, Giovanna; Gomes, Pedro Rogério Sérgi; Ferreira, Luiz Agostinho; Hernaski, Carlos André
Com o advento do significado topológico para cargas conservadas na TQC, diferentes tipos de simetrias surgiram, essas são as simetrias generalizadas. Neste trabalho vamos focar em um tipo delas, a simetria de higher-form. Esta consiste em agir com a simetria em objetos extendidos. Por exemplo na eletrodinâmica quântica a simetria de 1-forma elétrica age na linha de Wilson. Essa nova simetria também possui um mecanismo de quebra espontânea, o que tem como consequência o fóton como um bóson de Goldstone.
Momento de dipolo magnético de neutrinos: medidas e perspectivas.
(2023-07-24) Araújo, Bruno Oliveira de; Chimenti, Pietro; Martins, Christiane Frigerio; Samana, Arturo Rodolfo
A descoberta do neutrino, predito porWolfgang Pauli nos anos de 1930, desempenho papel de motor propulsor para o avanço da física de partículas e as mais variadas áreas correlacionadas. Quando Pauli propôs a existência dos neutrinos, foi levantado a possibilidade dessas partículas possuírem momento de dipolo magnético. A descoberta da oscilação de neutrinos, fenômeno que ocorre devido aos neutrinos serem partículas massivas, representou uma nova alavancada para o estudo dessas partículas e suas propriedades, trazendo também novas problemáticas sobre o assunto, uma primeira questão fundamental que surgiu é sobre a natureza do mecanismo de geração de massa dessas partículas, se esses são partículas de Dirac ou Majorana. Além disso, o valor de tais massas serem tão menores em comparação com os outros férmions do Modelo Padrão é de extrema curiosidade. Estimativas do valor do momento de dipolo magnético de neutrinos se diferente no caso deste ser uma partícula de Dirac ou Majorana. Neste trabalho, é apresentada uma revisão bibliográfica focado nas propriedades eletromagnéticas dos neutrinos, em especial no momento de dipolo magnético dos neutrinos, também é levado em consideração o uso de tal tema para o estudo de física além do Modelo Padrão.
Caracterização óptica e estudo da transferência de energia interna do terpolímero LaPPS76.
(2022-02-23) Moraes, Thaís dos Santos; Duarte, José Leonil; Laureto, Edson; Silva, Marco Aurélio Toledo da
Com o avanço na tecnologia de OLEDs a pesquisa em materiais orgânicos como candidatos à camada ativa desses dispositivos está em alta . Através da sintetização de novos polímeros é possível obter características que otimizam a intensidade e durabilidade dos OLEDs. Baseado nisso, nesse trabalho foi estudado o terpolímero sintético LaPPS76 (L76), cujo mero é constituído pela união de segmentos dos copolímeros fluoreno-benzotiadiazol (FB) e fluoreno-terpiridina (FT). Com o objetivo de entender a emissão e quantificar os processos de transferência de energia (TE) entre os cromóforos, foram feitas soluções do L76 diluído em tetrahidrofurano (THF) com duas concentrações relativas de cromóforos: 70% de FB e 30% de FT e o inverso (30% de FB e 70% de FT). Inicialmente, foram realizadas medidas de fotoluminescência (PL) excitando um copolímero por vez. Com excitação na região de absorção do FT foi observada a emissão do FB, o que indica TE do FT para o FB. Medidas de PLE reforçaram a hipótese de TE. Com medidas de tempo de decaimento de emissão foi possível confirmar a TE do FT para o FB e verificar que ela é interna à molécula, pois a diluição do material no solvente não promoveu variações consideráveis no tempo de vida. A eficiência da TE foi calculada com os resultados de tempo de vida e os resultados mostraram uma eficiência de 83% para o L76(30:70) e de 44% para o L76(70:30).
Aspectos generales acerca de la energía oscura
Lantigua López, Said José; Simões Filho, Manuel [Orientador]; Martins, Christiane Frigerio; Yamaguti, Kleber Eiti
Resumo: En la presente tesis se realizó una revisión de los principales modelos que ofrecen una explicación convincente acerca del fenómeno de la Energía Oscura responsable de generar una expansión celerada en un universo del tipo Friedmann-Robertson-Walker En primer lugar, se revisó el modelo de la constante cosmológica En segundo lugar, se exploraron los modelos que describen la Energía Oscura por medio de campos escalares dinámicos como el campo de la Quinta Esencia y el campo Fantasma En tercer lugar, se revisaron los modelos que surgen a partir de la teoría de Cuerdas como lo son el campo Taquiónel, el gas de Chaplygin, el campo de la K-esencia y el campo Dilatón Además, se determinó que en los modelos de campos, a pesar de los grandes aportes que ofrecen a la compresión de nuestro universo, actualmente no existe ninguna medición experimental que demuestre que tales campos sean el verdadero origen de la Energía Oscura Por lo tanto, ellos solamente representan un buen intento realizado en el campo de la cosmología moderna En contraposición a esto, la plena coincidencia que existe entre el modelo ?DCM con la hipótesis del Big Bang, permite explicar las observaciones de la radiación cósmica de fondo, así como la estructura a gran escala del universo y las observaciones de supernovas, demostrando que el modelo ?CDM es el único modelo vigente que arroja un poco de claridad sobre la expansión acelerada de un universo FRW plano

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