Instituto de Física Teórica (IFT), São Paulo

URI Permanente para esta coleção

https://hdl.handle.net/11449/151816

Navegar

Agora exibindo 1 - 11 de 11

Phenomenology of the doubly-charged vector bilepton
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-18) Barela, Mario Alberto Werle; Pleitez, Vicente [UNESP]
O Modelo Padrão (MP) foi a primeira teoria completa (excluída a gravidade), fundamental da natureza a ser estabelecida. A conquista dessa posição se deve às previsões revolucionárias, eventualmente confirmadas, surgidas do modelo, além de sua extraordinária capacidade de acomodar dados de precisão e de inédita complexidade. Por outro lado, o MP é incapaz de explicar algumas observações universais – além de apresentar características incômodas. Em decorrência disso, nova física é necessária, o que, no reino de altas energias, com poucas exceções, implica em novas partículas. Nesta tese exploraremos uma tal espécie exótica: o bóson vetorial (ou, simplesmente, vetor) bileptônico duplamente carregado. Em especial, focamos em seus efeitos como mediador de Violação de Sabor Leptônico Carregado, o que, por sua vez, pode representar uma ‘smoking gun’ para sua descoberta ou para a limitação de seu espaço de parâmetros. Esse tipo de processo ainda não foi ceticamente explorado, e a mistura leptônica em sua interação com o 𝑈±± não foi alvo de consideração focada. Nosso primeiro passo é investigar que limites um processo trimuônico, no LHC, pode impor no espaço de parâmetros dessa partícula. Os resultados nos motivaram a buscar por dados de origens alternativas que pudessem, também, gerar limites úteis. Os sete canais de decaimento leptônico de três corpos se mostraram ótimos candidatos, e efetuamos uma análise detalhada e independente de modelo do que eles podem implicar sobre o 𝑈±± e outras duas espécies exóticas. Atenção especial é dada às interferências relevantes entre as novas contribuições. Por fim, seguimos para construir uma análise profunda da evolução dos acoplamentos do Modelo 3-3-1, principal teoria a conter um vetor bileptônico, inspecionando de que modo ela é ameaçada por polos de Landau no seu acoplamento abeliano. Encontramos explicitamente as contribuições de 1-loop das partículas exóticas aos runnings, obtendo que o regime perturbativo do modelo é, de fato, consideravelmente maior do que usualmente suposto.
Networks of Izhikevich neurons: synchronization and network inference
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-01-30) Aristides, Raul de Palma; Cerdeira, Hilda Alicia [UNESP]
Nesta tese, exploramos dois domínios interconectados: a estabilidade de estados sincronizados em redes de neurônios Izhikevich e o desafio da inferência de redes em sistemas complexos. A motivação advém da ubiquidade de redes complexas na natureza, onde a sincronização frequentemente ocorre, apresentando uma complexidade quando a estrutura subjacente da rede é desconhecida. A base analítica de nossa investigação reside na aplicação do formalismo da Função de Estabilidade Mestra (MSF) para estudar a estabilidade de estados sincronizados em redes de neurônios Izhikevich. Apesar do uso generalizado do modelo Izhikevich, este estudo representa a primeira aplicação da MSF ao modelo Izhikevich, tornada possível pelo uso da abordagem de matrizes de saltos. Através deste arcabouço analítico, exploramos estados totalmente sincronizados e estados sincronizados em aglomerados em redes com acoplamentos elétricos e químicos. Notavelmente, o estudo revela o comportamento sutil da sincronização, com a presença de uma bacia de atração riddled próxima aos limiares de sincronização. A MSF, embora uma ferramenta valiosa, mostra-se suscetível a discrepâncias, enfatizando a necessidade de uma interpretação cuidadosa Transitando para a segunda parte da tese, abordamos o problema da inferência de redes usando o filtro de Kalman Unscented (UKF). O UKF é primeiro testado em um neurônio Izhikevich isolado, demonstrando uma precisão notável na inferência de parâmetros mesmo sob a influência de correntes de entrada variáveis. Estendendo a aplicação para redes, o UKF infere com sucesso as estruturas de acoplamento elétrico e elétrico-químico. Em uma abordagem inovadora, empregamos o UKF para inferência de redes com base em dados de temporização de eventos. Associando uma fase a eventos de temporização, assimilamos essa informação no modelo de Kuramoto, revelando em alguns casos, desempenho superior em comparação com informações mútuas e correlação cruzada em dados sintéticos. No entanto, os custos computacionais tornam a abordagem impraticável para grandes redes.
Femtoscopia das interações entre núcleons e híperons charmosos e charmonium
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-12-19) Peixoto, Thiago Carvalho; Krein, Gastão Inácio [UNESP]
Nesta tese, estudamos a possibilidade de utilizar medidas de função de correlação de duas partículas a baixos momentos para deduzir restrições sobre os modelos de interação entre núcleons e hádrons com quarks charm. O trabalho foi dividido em duas partes; na primeira, avaliou-se a interação entre núcleons e bárions com charm; na segunda, estudou-se a interação entre núcleon e charmônio. Em ambos os casos, o formalismo de femtoscopia, amplamente utilizado no contexto de colisões relativísticas de íons pesados, foi utilizado para calcular as funções de correlação a partir dos potenciais de interação entre as partículas. Os potenciais foram extraídos da literatura de fenomenologia e de QCD na rede, estes últimos foram devidamente extrapolados para a massa física do píon com uso de teoria efetiva quiral. Procedendo dessa forma, foi possível comparar as funções de correlação previstas por alguns modelos de interação entre hádrons charmosos e núcleons. Os resultados mostram que a função de correlação exibe sensibilidade suficiente para distinguir entre os modelos utilizados, o que sugere ser possível utilizar medidas femtoscópicas em colisões de íons pesados para se obter experimentalmente informações sobre as interações entre as referidas partículas
Three-point functions in N = 4 SYM
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-09-27) Gabriel Oliveira Lefundes; Vieira, Pedro Gil Martins
Na teoria de Yang-Mills planar maximamente supersimétrica, podemos calcular funções de correlação com acoplamento de t’Hooft pequeno usando a hexagonalização. Os principais objetos deste método são chamados de hexágonos, que devem obedecer a um conjunto de axiomas. Revisando as propriedades analíticas desses blocos de construção, aprendemos como fixar completamente o hexágono na primeira ordem de teoria da perturbação. Nossa abordagem oferece lições importantes para a generalização dos resultados para todas as ordens. Entre outras coisas, somos capazes de calcular a função de três pontos envolvendo três operadores com spin e com polarizações genéricas em N = 4 SYM em primeira ordem de uma forma muito simples. Tais constantes de estrutura são essenciais para o estudo da física de spin grande e fazem parte de uma enorme teia de dualidades na teoria.
Mathematical models for ecological and evolutionary processes in biological invasion
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-10-17) Silas Poloni Lyra; Roberto André Kraenkel [UNESP]; Renato Mendes Coutinho
Biological invasions are ubiquitous in the Anthropocene. With many factors in- fluencing how alien species spread into novel territory and large spatio-temporal scales often make experiments much more complicated. This way, theoretical quantitative approaches become a useful tool into understanding such factors and estimating spreading speeds and regime shifts caused by invading populations. In this thesis we review classical mathematical models for biological invasions in the form of reaction diffusion equations and integro-difference equations. Then, build- ing upon reaction diffusion equations theory, we formulate models for consumer population invasions leading to intraguild predation interaction networks with resident species in both homogeneous and heterogeneous landscapes. We show speeds are linearly determinate, and that competitive reversals among intraguild prey and predator might occur in heterogenous landscapes, leading to unnex- pected coexistence and exclusion regimes. Moving on, we also develop models for evolutionary processes in biological invasions, that have been show to take place in ecological timescale and significantly change spread phenomena. We show that discrete time recursions for trait structured populations can also exhibit traveling wave solutions and linearly determinate speeds, and determine the leading edge trait distributions for different growth-dispersal trade-offs and mutation rates. Finally, we outline some perspectives and conclusions of our work.
O modelo 331 mínimo e a fenomenologia dos vetores de dupla carga
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-03-13) Barela, Mario Alberto Werle; Vicente Pleitez [UNESP]
O chamado modelo padrão foi a primeira – e única, até o momento – teoria geral de partículas elementares e interações fundamentais a se estabelecer como vigente por, dentre outras coisas, passar satisfatoriamente por uma variedade de testes de precisão de complexidade inédita. A evolução natural do campo de estudo, do entendimento da teoria, e o surgimento constante de novos dados experimentais evidenciou, porém, que esse modelo é incompleto. A construção de modelos que acomodem as previsões acertadas do modelo padrão enquanto se propõem a consertar os seus problemas se tornou um esforço justificado e necessário. Um exemplo desse tipo de teoria – extensão do Modelo Padrão – é o muito bem motivado modelo 331. Em sua versão mais simples, dita mínima, é capaz de motivar soluções para os problemas do número de famílias e da massa dos neutrinos e, nas versões mais intrincadas, acomoda propostas de solução para os problemas mais complexos do Modelo Padrão, como a matéria escura e a bariogênese. Além disso, o 331 se destaca também por ser uma dentre poucas extensões simples (ou, talvez, a única) que contém partículas vetoriais de dupla carga elétrica e duplo número leptônico. É uma previsão teórica que, com força dependente de parâmetros livres do modelo, essas partículas mediem processos que violam a conservação de sabor leptônico. Neste trabalho, contextualizado em toda a sua extensão por fatos acerca da construção de modelos, faremos uma abordagem simples do modelo padrão; descreveremos o modelo 331 mínimo e como vincular alguns de seus parâmetros de modo a conter o Modelo Padrão como um limite apropriado; depois, passando para a fenomenologia, descreveremos um método teórico independente de modelo para, com hipóteses razoáveis, impor limites de exclusão em certo domínio de parâmetros do modelo através do processo pp → e− µ− µ+ µ+ , observável no LHC, e, por fim, apresentaremos os resultados do estudo.
Dinâmica de populações e crescimento linear periódico
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-05-06) Sontag, Andrei Michel; Kraenkel, Roberto André [UNESP]; Coutinho, Renato Mendes
Com a crescente discussão sobre os efeitos da ação humana no ambiente tornou-se necessário o estudo e desenvolvimento de modelos matemáticos simplificados de sistemas ecológicos os quais são capazes de prever e obter resultados qualitativos sobre questões de interesse, como coexistência e diversidade de espécies em comunidades. Por se tratar de uma área de estudo recente, porém em constante desenvolvimento, ainda há muito a ser discutido e estudado nesse campo do conhecimento. Esse trabalho visa contribuir no estudo e entendimento do efeito de variações periódicas no ambiente e no comportamento de espécies animais as quais atuam especificamente variando periodicamente a taxa de crescimento linear em modelos de crescimento logístico. O estudo é realizado considerando tanto a dinâmica espacial das espécies no habitat através de Equações Diferenciais Parciais do tipo Reação-Difusão, como também através de modelos sem dinâmica espacial. Dessa maneira, utilizando métodos de aproximação pudemos caracterizar a forma como a amplitude e período das variações atuam sobre a abundância populacional da espécie. Além disso, pudemos obter o tamanho crítico de \textit{patch} para o qual a espécie é capaz de sobreviver no habitat e, utilizando métodos variacionais e computacionais, fomos capazes de obter aproximações capazes de reproduzir os principais aspectos esperados das soluções dessas equações.
Dengue dynamics under climate drivers: analysis with ecological and epidemiological frameworks
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-10-31) Silva, Rafael Lopes Paixão da; Roberto André Kraenkel [UNESP]; Instituto de Física Teórica
A dengue tem sido uma doença constante nos cenários ecológico e epidemiológico brasileiros desde os meados do século XX. A partir da década de 1990 os casos que, antes, eram esporádicos, e se distribuíam sem qualquer clara associação a variáveis populacionais e do território, começaram a ter uma nova dinâmica. Em 2001, por uma lei que tornou obrigatória a notificação de casos de dengue, as notificações da doença explodem e a dengue passa a ser vista como um problema de saúde pública. A dengue é uma doença transmitida pela picada do mosquito Aedes Aegypti. Ela tem uma componente sazonal. Porém, ainda que se entenda que essa sazonalidade seja derivada do clima, ainda nos faltam melhores análises quantitativas dos efeitos do clima sobre as epidemias de dengue. Nesta tese, as séries temporais de casos de dengue e de variáveis climáticas essenciais (VCE), como temperatura e precipitação, são analisadas através do mapeamento cruzado convergente (CCM). O CCM se baseia no resultado do teorema de Takens que diz que o atrator de um sistema dinâmico pode ser reconstruído a partir das séries temporais de uma das variáveis do sistema, e as séries temporais desta mesma variável com atrasos temporais. A partir deste resultado desenvolvem-se métodos de determinação de relações causais. Utilizamos este método e mostramos que, no caso da cidade do Rio de Janeiro, a precipitação é a VCE mais importante em relação a epidemias de dengue. A dengue, de forma menos comum, pode levar a uma hospitalização conforme histórico de infecção anterior e devido às condições climáticas. Lançando mão das séries-temporais de casos de dengue hospitalizados e de séries de temperatura, exploramos quais são os riscos de se desenvolver um quadro mais grave de dengue dada a exposição à temperatura. Para tal utilizamos modelos não-lineares de atrasos distribuídos (DLNM), que ao colocar atrasos de uma série de um fator de exposição num modelo generalizado linear com preditores da série resposta, no nosso caso a série de hospitalizações por dengue, fornece uma associação estatística entre esses fatores com a qual podemos contabilizar riscos relativos para cada referencial de temperatura. Em um desenvolvimento posterior e com todas as associações feitas ao nível municipal, fazemos uma meta-análise dessa associação, primeiro por macro regiões do Brasil e segundo para o país todo, do qual retiramos uma forma funcional para o risco relativo de cada percentil de temperatura tem em tornar um caso de dengue uma possível hospitalização por dengue
Efeito da heterogeneidade no espalhamento de doenças infecciosas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-10-24) Canton, Otavio Luiz; Kraenkel, Roberto André [UNESP]
Modelagem matemática é uma ferramenta muito útil para descrever fenômenos, seja para prover uma explicação dos mecanismos subjacentes ou fazer predições. Dentro do contexto de doenças infecciosas, modelos auxiliam na tomada de decisões, permitindo comparações entre diferentes cenários possíveis ou revelando maneiras diferentes de agir sobre os mecanismos. Assim, é interessante utilizar modelos para quantificar o efeito da heterogeneidade populacional na dinâmica do espalhamento de uma doença na população. Para isso, os modelos age-of-infection são utilizados, uma vez que se mostram mais convenientes para incluir os efeitos de suscetibilidade heterogênea de uma população. Esses modelos são então generalizados para incluir a estrutura etária da população e encontrar o efeitos causados no tamanho final da epidemia e limiar de imunidade de rebanho induzida pela doença. Também é feita uma implementação numérica desses modelos visando uma possível aplicação mais pragmática de tais modelos diretamente a dados
Allee effect across spatial scales: a statistical-physics approach to population dynamics
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-07-31) Jorge, Daniel Cardoso Pereira; Matrinez-Garcia, Ricardo
Interações intraespecíficas são peças fundamentais na dinâmica populacional porque estabelecem relações entre o fitness dos indivíduos e a densidade populacional. O efeito Allee é definido como uma correlação positiva entre qualquer componente do fitness de um organismo focal e a densidade populacional, e pode levar a uma dependência positiva entre a taxa de crescimento populacional per capita com a densidade populacional. A estrutura espacial da população é a chave para determinar se e até que ponto um efeito Allee se manifestará no nível demográfico, visto que ela determina como os indivíduos interagem uns com os outros. No entanto, os modelos espaciais existentes para estudar o efeito Allee impõem uma estrutura espacial fixa, o que limita nossa compreensão de como um efeito Allee e a dinâmica espacial impactam conjuntamente a dinâmica populacional. Para preencher essa lacuna, introduzimos um formalismo teórico espacialmente explícito onde a estrutura espacial e a dinâmica populacional são propriedades emergentes das taxas demográficas e de movimento em nível individual. Construímos o modelo ao nível do indivíduo, definindo taxas demográficas e de movimento levando a uma dinâmica populacional estocástica que exploramos através de simulações numéricas. Para entender melhor o resultado dessas simulações numéricas, escrevemos uma equação mestra para a dinâmica da probabilidade de encontrar a população em um determinado estado e usamos o formalismo Doi-Peliti para derivar uma equação determinística para a densidade populacional. A população apresenta uma variedade de padrões espaciais que determinam as consequências demográficas de um efeito Allee no nível individuo. Mostramos que o agrupamento de organismos aumenta a abundância populacional e permite que as populações sobrevivam em ambientes mais hostis e em densidades populacionais globais mais baixas. Além disso, a agregação pode impedir que o efeito Allee no nível do indivíduo se manifeste no nível da população ou restringi-lo a uma escala local. Esses resultados fornecem uma compreensão mecanicista de como o efeitos Allee pode operar para diferentes estruturas populacionais e emergir no nível da população. Nossos resultados destacam o poder do formalismo matemático da física estatística para investigar tópicos interdisciplinares
Absorbtion statistics of movement models with home-ranging behavior
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-01-09) Figueiredo, Benjamin Garcia de; Martínez-García, Ricardo
Populações ecológicas usam, em geral, o espaço ao seu redor de uma forma inomogênea, e essa não-homogeneidade modula suas interações locais. Apesar da existência de áreas de vida sabidamenta afetar observáveis importantes como taxas de encontros entre indivíduos, muitos modelos em dinâmica de populações explicita- ou implicitamente assumem que populações fazem uso homogêneo do space. O processo de Ornstein-Uhlenbeck (OU) é um processo estocástico espacial que possui as características básicas de movimento limitado a uma área de vida. Neste framework de modelos de movimento OU, as estatisticas de encontro entre processos simultâneos servem como um indicador da estatística de interações entre indivíduos, enquanto estatísticas de encontro de um processo com um domínio espacial servem como um indicador da estatística de interações entre um indivíduo e características do seu ambiente como pistas ou cercas. Apesar de problemas matemáticos parecido já terem sido investigados, especialmente em uma dimensão, menos estudos abordam a situação mais ecologicamente relevante de duas dimensões (2D), ou cenários com interações probabilísticas. No presente trabalho, desenvolvemos um ferramentário geral para o estudo de interações probabilísticas em processos estocásticos, e conduzimos um estudo analítico de dois problemas desse tipo. Primeiramente, estudamos as estatísticas de interações the um modelo OU 2D isotrópico com uma pista. Investigamos, então, as estatísticas de encontro de dois modelos OU idênticos e isotrópicos em 2D. Nossos resultados podem ajudar na construção de fundações mais mecanísticas e realistas de modelos de dinâmica de populações e de decisões de conservação, baseados em escalonar interações de indivíduoas à escala de processos ecológicos ou evolutivos.

Navegar

Submissões Recentes