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Submitted by Rodolfo José Bueno Rogério (rodolforogerio@gmail.com) on 2019-02-20T17:05:42Z No. of bitstreams: 1 Tese.pdf: 1543581 bytes, checksum: e30240f723f1d98c20b73bbc9c37f215 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Cristina Figueiredo Loureiro (ana-cristina.loureiro@unesp.br) on 2019-02-20T19:12:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1543581 bytes, checksum: e30240f723f1d98c20b73bbc9c37f215 (MD5) Made available in DSpace on 2019-02-20T19:12:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1543581 bytes, checksum: e30240f723f1d98c20b73bbc9c37f215 (MD5) Previous issue date: 2018-09-14 Submitted by Rodolfo José Bueno Rogério (rodolforogerio@gmail.com) on 2018-11-12T17:40:08Z No. of bitstreams: 1 Tese.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-11-14T13:18:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) Made available in DSpace on 2018-11-14T13:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) Previous issue date: 2018-09-14 Item merged in doublecheck by Luana Priscila Costa (luana@reitoria.unesp.br) on 2019-04-23T13:59:55Z Item was identical to item(s): 183278, 159686 at handle(s): http://hdl.handle.net/11449/180808, http://hdl.handle.net/11449/158276 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Na presente tese apresentaremos de forma detalhada o estudo sistemático de uma teoria quântica com férmions de dimensão de massa um que obedecem as estatísticas de Fermi-Dirac, abordando essencialmente sua construção, quantização do campo, análise dos observáveis físicos e aplicações quânticas. Forneceremos todos os detalhes de uma descoberta teórica inesperada da partícula de spin $1/2$ que compõe um conjunto completo de autoespinores com helicidade dual do operador conjugação de carga. Esses espinores recebem o nome de Elko, um acrônimo proveniente do Alemão \textit{Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators}. Veremos que o elo entre os espaços de representação $(1/2, 0)$ e $(0, 1/2)$ não é dado pela simetria de paridade mas sim pela ``Mágica das matrizes de Pauli'', e, portanto, como consequência a dinâmica de tais campos será regida única e exclusivamente pela dinâmica de Klein-Gordon. Tal fato faz com que o propagador associado ao Elko guarde muita similaridade com o propagador do campo escalar. Intrinsicamente, em sua formulação embrionária, as somas de spin para o Elko mostram um termo que quebra explicitamente a covariância relativística, levando então à apreciação da \textit{Very Special Relativity}, que nada mais é do que um subgrupo do grupo de Lorentz, cuja álgebra deixa as somas de spin invariantes ou covariantes. Entretanto, mostraremos que existe uma liberdade na definição da estrutura dual, a qual permite que seja construída uma teoria local e invariante por transformações de Lorentz, levando, assim, a uma nova física bastante interessante e promissora. The present thesis covers in details a systematic study of a quantum theory based on mass dimension one fermions which satisfy the Fermi-Dirac statistics, essentially addressing its construction, field quantization, analysis of physical observables and quantum applications. We provide all the details of an unexpected theoretical discovery of a spin $1/2$ particle which composes a complete set of dual helicity spinors of the charge conjugation operator. Such spinors are called Elko, an acronym for the German word \textit{Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators}. We show that the relation between the representation spaces $(1/2, 0)$ and $(0, 1/2)$ is given by the ``Magic of Pauli matrices'' rather than parity symmetry, therefore, as a consequence the dynamic of such fields is governed solely and exclusively by the Klein-Gordon dynamic. Such fact makes the Elko propagator to be very similar to the scalar field propagator Intrinsically, in its embryonic formulation, Elko spin sums shows up a term that explicitly breaks relativistic covariance, leading to the appreciation of Very Special Relativity, a theory which is based on a subgroup of the Lorentz group, whose algebra leaves the spin sums invariant or covariant. However, we show a freedom in the dual structure definition, which allows the construction of a local and Lorentz invariant theory, thus, leading to a very interesting and promising new physics.

Submitted by ANGEL EDUARDO OBISPO VASQUEZ null (signaux_fonce@hotmail.com) on 2016-03-10T21:30:19Z No. of bitstreams: 1 Tese final.pdf: 3148732 bytes, checksum: dc9e633bbfd74365e11b41baeb143eff (MD5) Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-03-14T14:09:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vasquez_aeo_dr_guara.pdf: 3148732 bytes, checksum: dc9e633bbfd74365e11b41baeb143eff (MD5) Made available in DSpace on 2016-03-14T14:09:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vasquez_aeo_dr_guara.pdf: 3148732 bytes, checksum: dc9e633bbfd74365e11b41baeb143eff (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Desde aproximadamente o nal da década de 1970 efeitos quânticos e topológicos em sistemas da matéria condensada que são mostrados ocorrer a nível teórico em teoria quântica de campos têm atraído a atenção de físicos. Neste contexto, o grafeno representa uma das maiores vertentes de pesquisa dentro dos estudos das ciência dos materiais. O fato das excitações eletrônicas de baixa energia serem descritas por fermions de Dirac, estimulou uma relação frutífera entre a matéria condensada e a física de altas energias, fornecendo cenários propícios para o aparecimento de novos e exóticos fenômenos que são de grande interesse na física da matéria condensada atual. A presente tese aborda particularmente dois tópicos fundamentais da teoria quântica de campos: As Anomalias quânticas e o Fracionamento do número fermiônico. Especí camente, estamos interessados na realização de ambos fenômenos em redes de grafeno com deformações. No grafeno, um potencial vector de gauge axial surge como produto de deformações locais da rede, na forma de defeitos topológicos ou corrugações suaves. Analisaremos a in uência desses campos pseudomagnéticos nos estados eletrônicos para uma partícula, quando interagem com um campo magnético externo, considerando diferentes con gurações para esses campos. Estudamos o papel que desempenham os estados de modo-zero na indução de um número fermiônico fracionário e sua conexão com a anomalia de paridade. Since approximately the late 1970s, topological quantum effects in condensed matter systems that are shown the occur at a theoretical level in quantum field theory have attracted the attention of physicists. In this context, the graphene is one of the major lines of research within the studies of materials science. The fact that the electronic excitations of low energy are described by Dirac fermions, stimulating a fruitful relationship between condensed matter and high energy physics, providing favorable scenarios for the arising of new and exotic phenomena which are of great interest in the current condensedmatter physics. This thesis addresses particularly two key topics of quantum field theory: Quantum anomalies and the fermion number fractionalization. Specifically, we are interested in performing both phenomena in deformed graphene lattice. In graphene, an axial vector potential arises as the result of local deformations on the lattice, as topological defects or soft corrugations. We analyze the ináuence of these pseudo-magnetic fields on the one-particle states, when interacting with a background magnetic field, for differents conÖguration for the fields. We study the role played by zero-mode states in fractional fermion number induced and its connection with the anomaly of parity.

Esta tese apresenta estudos sobre uma possível extensão do Modelo Padrão, suas características teóricas e fenomenológicas. São estudados aspectos do Modelo Padrão relevantes para a análise do setor eletrofraco. Motivado pela solução do problema da hierarquia, é introduzido um espaço de cinco dimensões, com a quinta dimensão curva e compactificada em orbifold. Neste espaço são analisados campos escalares, espinoriais e vetoriais, exibindo modos excitados, os chamados modos de Kaluza-Klein. É incluída uma quarta geração de férmions, sendo então possível obter um setor eletrofraco fortemente acoplado na escala TeV, com a condensação de quarks. Este mecanismo é consequência de acoplamentos não universais com o primeiro modo de Kaluza-Klein do glúon, acoplamentos mais intensos com a quarta geração de quarks. É feita a determinação dos parâmetros dos quarks no espaço de cinco dimensões, resultando no setor de quarks do Modelo Padrão como limite da teoria a baixas energias. A análise teórica termina com a determinação dos acoplamentos dos quarks com o primeiro modo de Kaluza-Klein do glúon. Valendo-se da propriedade de o primeiro modo excitado do glúon trocar sabor, mesmo sendo uma partícula neutra, um estudo fenomenológico é realizado, mostrando que é possível observar eventos no LHC que indicam haver o setor fortemente acoplado, mediante a aplicação dos cortes descritos neste trabalho. This thesis presents studies concerning a possible extension of the Standard Model, its theoretical and phenomenological characteristics. Aspects of the Standard Model that are relevant for the analysis of the electroweak sector are studied. In order to solve the hierarchy problem, a space with ve dimensions is introduced, with the fth dimension curved and compactied in orbifold. Within this space scalar, spinorial and vectorial elds are analysed, showing excited modes, the so-called Kaluza-Klein modes. A fourth generation of fermions is included, which makes it possible to obtain a strongly coupled electroweak sector at the TeV scale, with quarks condensation. This mechanism is possible due to non-universal couplings with the rst Kaluza-Klein mode of the gluon, couplings which are stronger with the fourth generation quarks. The quarks parameters in the ve-dimensional space are determined, leading to the quark sector of the Standard Model as a low energy limit of the theory. The theoretical analysis is nished by the determination of the quarks couplings with the rst Kaluza-Klein mode of the gluon. Using the property of avor exchange by the gluon, even this being a neutral particle, a phenomenological study is carried out, showing that is possible to observe events at the LHC that indicate the existence of the strongly coupled sector, by means of the use of the cuts described in this work.

Recent years have seen a flurry of activity in the fields of quantum computing and quantum complexity theory, which aim to understand the computational capabilities of quantum systems by applying the toolbox of computational complexity theory. This paper explores the conceptually rich and technologically useful connection between the dynamics of free quantum particles and complexity theory. I review results on the computational power of two simple quantum systems, built out of noninteracting bosons (linear optics) or noninteracting fermions. These rudimentary quantum computers display radically different capabilities—while free fermions are easy to simulate on a classical computer, and therefore devoid of nontrivial computational power, a free-boson computer can perform tasks expected to be classically intractable. To build the argument for these results, I introduce concepts from computational complexity theory. I describe some complexity classes, starting with P and NP and building up to the less common #P and polynomial hierarchy, and the relations between them. I identify how probabilities in free-bosonic and free-fermionic systems fit within this classification, which then underpins their difference in computational power. This paper is aimed at graduate or advanced undergraduate students with a Physics background, hopefully serving as a soft introduction to this exciting and highly evolving field.