AGRADECIMENTOSQuando fui apresentado ao mundo da física atômica, mais especificamente no estudo de interações atômicas entre átomos de Rydberg ultrafrios, o mundo e as dificuldades que iriam se apresentar no meu caminho pareciam ser infinitas.Com o suporte, apoio e discussões valiosas de colegas de pesquisas e amigos próximos, a jornada se transformou pouco a pouco numa ótima experiência de vida.Agradecer todas as pessoas que fizeram parte desta aventura nos caminhos da ciência é impossível, pois cada uma me influenciou de maneira diferente e única.Preciso em especial lembrar as lições que aprendi com minha avó Katsuko Yshikawa Kondo, de lutar sempre com todas as forças despertando assim o melhor dentro de nós, ter sempre a humildade fundamental de reconhecer nossos erros, e nunca esquecer que somos todos iguais, com os mesmos medos, desejos e vontades.Tratar as pessoas da mesma maneira que gostaríamos que nos tratassem, com respeito e dignidade.Ao meu orientador Dr. Luis Gustavo Marcassa agradeço por me apresentar este estimulante campo de pesquisa e seus desafios e a chance de trabalhar em um dos melhores laboratórios brasileiros de física atômica, à sua esposa Luciana em especial por tornar o ambiente mais humano nas confraternizações recheadas de físicos experimentais sem muito trato no campo social.Aos meus companheiros de experimento Luis Felipe Gonçalves e Jader de Souza Cabral deixo meus mais sinceros sentimentos, por todas as discussões mais acaloradas, pelo suporte mutuo em momentos de dúvida, pelo compartilhamento das mais fortes emoções durante esta jornada.Aos colegas de laboratório Bruno Marangoni e Renato Menegatti que foram parte essencial durante o desenvolvimento deste projeto, seja, solucionando desafios técnicos ou comemorando os objetivos alcançados.
AGRADECIMENTOSQuando fui apresentado ao mundo da física atômica, mais especificamente no estudo de interações atômicas entre átomos de Rydberg ultrafrios, o mundo e as dificuldades que iriam se apresentar no meu caminho pareciam ser infinitas.Com o suporte, apoio e discussões valiosas de colegas de pesquisas e amigos próximos, a jornada se transformou pouco a pouco numa ótima experiência de vida.Agradecer todas as pessoas que fizeram parte desta aventura nos caminhos da ciência é impossível, pois cada uma me influenciou de maneira diferente e única.Preciso em especial lembrar as lições que aprendi com minha avó Katsuko Yshikawa Kondo, de lutar sempre com todas as forças despertando assim o melhor dentro de nós, ter sempre a humildade fundamental de reconhecer nossos erros, e nunca esquecer que somos todos iguais, com os mesmos medos, desejos e vontades.Tratar as pessoas da mesma maneira que gostaríamos que nos tratassem, com respeito e dignidade.Ao meu orientador Dr. Luis Gustavo Marcassa agradeço por me apresentar este estimulante campo de pesquisa e seus desafios e a chance de trabalhar em um dos melhores laboratórios brasileiros de física atômica, à sua esposa Luciana em especial por tornar o ambiente mais humano nas confraternizações recheadas de físicos experimentais sem muito trato no campo social.Aos meus companheiros de experimento Luis Felipe Gonçalves e Jader de Souza Cabral deixo meus mais sinceros sentimentos, por todas as discussões mais acaloradas, pelo suporte mutuo em momentos de dúvida, pelo compartilhamento das mais fortes emoções durante esta jornada.Aos colegas de laboratório Bruno Marangoni e Renato Menegatti que foram parte essencial durante o desenvolvimento deste projeto, seja, solucionando desafios técnicos ou comemorando os objetivos alcançados.
AGRADECIMENTOSNão é fácil a tarefa de agradecer às pessoas que me apoiaram ao longo deste projeto, pois fica difícil citar todos aqueles que de alguma forma influenciaram, positivamente, no desenvolvimento, e torna-se indelicada a ausência de algum nome.Sendo assim, vou começar esta dissertação agradecendo aos que, no meu ponto de vista, mais influenciaram nas minhas escolhas e mais me ajudaram a encontrar repostas às dúvidas.E peço já de antemão, que se esqueci de alguém, não por falta de reconhecimento, mas por puro esquecimento, que essa pessoa não se sinta diminuída, e sim orgulhosa de saber que fez parte da conclusão deste trabalho.Quero começar agradecendo a pessoa que, sem dúvida, foi mais importante para mim durante esse período, minha namorada Priscilla.Ela merece seu lugar no topo dos agradecimentos, pois foi quem aguentou os momentos mais difíceis de tensão e desespero que todos nós, seguidores da carreira acadêmica, passamos um dia.Agradeço ao meu orientador Luís Gustavo Marcassa, por ter me confiado este projeto.Nesse ponto ele merece um reconhecimento especial, principalmente por eu ter vindo de outra universidade, e ele sem hesitação me aceitou como seu aluno, e apostou em mim sua confiança na sua conclusão deste trabalho.Lembrando é claro, dos ensinamentos e das broncas responsáveis pelo meu amadurecimento como pessoa e pesquisador.Aos meus pais, responsáveis pela minha educação e caráter.E os meus irmãos que junto com eles me fizeram a pessoa que sou hoje.Agradeço também à Silvia, que entrou em nossa família no meio de um turbilhão de acontecimentos, e se manteve conosco dando suporte necessário em todos os momentos.Aos parceiros de laboratório, Jorge, Jader, Caio, Renato e Bruno.Já que foi com eles que aprendi a maioria das técnicas e traquejos do laboratório.Especialmente ao Jader e o Jorge, pois como participam do mesmo projeto passamos horas e horas juntos sofrendo e se divertindo na mesa óptica.Também ao "pessoal das moléculas", por dividirem o conhecimento nas técnicas para a obtenção da armadilha de dipolo.
Este trabalho visa o estudo de colisões atômicas mediadas por fótons. Devido à presença da luz ressonante consideramos em nosso sistema os processos de excitação e decaimento atômicos. Em particular, o decaimento atômico tem sua importância no estudo das armadilhas magneto-ópticas, pois este decaimento poder ser um dos fatores que limita a permanência dos átomos confinados neste tipo de armadilha. Apresentaremos uma formulação inédita para a resolução numérica das equações de populações e coerências que descrevem o processo colisional para um par atômico de átomos de dois níveis. Nesta formulação, não utilizamos aproximação, com isso foi possível também, neste trabalho, checarmos a validade da teoria semi-clássica, uma vez que esta é elaborada por um método aproximativo. Comparando nossa formulação, ao qual batizamos de formalismo quântico, com o formalismo semi-clássico, verificamos que a validade deste último restringe-se quando atribuímos determinados valores para o momentum e largura do pacote de ondas, associado à partícula reduzida. Baseado nas redes-ópticas, apresentaremos também um modelo de experimento que possibilite a preparação de um estado inicial para dois átomos colidentes na presença de um feixe laser de prova. Um outro estudo consiste em verificarmos a existência de um potencial efetivo que possibilite descrever o mesmo resultado, assintoticamente, utilizando os formalismos quântico e o Liouvilliano clássico
Agradecimentos Ao professor Dr. Luís Gustavo Marcassa pela orientação desde a iniciação científica e por tudo que tenho aprendido nesses últimos anos nos laboratórios de física atômica, pela oportunidade dada, pelo apoio, profissionalismo, paciência e principalmente pela amizade durante todo esse caminho.Ao professor Daniel Varela Magalhães pelo suporte técnico, pelas longas discussões em eletrônica, pelas dicas em questão a programação em LabView e pela sua disposição em sempre ajudar a todos com muita paciência.Ao Carlos Renato Menegatti pela amizade de longa data, pela grande contribuição com a parte experimental do projeto e principalmente pela persistência na obtenção dos resultados, o qual foi fundamental para a conclusão deste trabalho.Ao Jader de Souza Cabral pelo longo convívio desde o primeiro ano da graduação e mútuo apoio em questões tanto científicas como pessoais.Ao Gustavo Telles pela amizade e pela enorme contribuição dada ao experimento.Ao Marco, Filipe e Rafael, pelo convívio, baladas, churrascos e pela união sempre que o "bicho pega" em relação a alguma matéria.
Einsten; 2. Mudança de fase; 3. Física computacional; 4. Vidro de Bose.USP/IF/SBI-018/2016 À Leandro. AgradecimentosMeu doutorado foi uma época de grande crescimento pessoal e profissional.Muitas pessoas que fizeram parte desse período contribuíram para que tudo isso fosse possível.Gostaria de aproveitar esse espaço para agradecer a todas estas pessoas.Ao meu orientador Arnaldo Gammal, agradeço pelos ensinamentos, as revisões desse texto, a paciência e por acreditar em mim.Também agradeço por vibrar comigo minhas vitórias e pelas oportunidades que tive durante meu doutorado.Agradeço aos meus colegas de grupo Eduardo, Hedhio, Henrique e Kishor pelo companheirismo e amizade.Também a todos que fizeram parte e ajudaram a construir nosso Journal Club, tão importante na minha formação.Agradeço em especial aos professores Emerson Passos e Antônio de Toledo Piza pelos ensinamentos, questionamentos certeiros, dedicação e pela inspiração.Também sou grata aos amigos que me deram o apoio e a força necessária para que eu conseguisse chegar até aqui.Durante esse período, conheci muitas pessoas que fizeram com que minhas memórias de São Paulo sejam tão queridas pra mim.Hoje, muitas delas estão espalhadas pelo mundo, mas eu gostaria de reuní-las aqui.A angústia de procurar uma casa em São Paulo é uma porção considerável da angústia do doutorado, mas felizmente tive comigo Jaqueline, Pâmella, Nayara e Nubia, e considero que tive muita sorte de encontrá-las.No IFUSP, entre um bandeijão e um café, tive muitos bons momentos em companhia de Nayara, Jorgivan, Antônio, Tiago, Lucas e Ana.Pelas conversas francas, valorosos conselhos e pizzas na Kadalora, agradeço a Paula e Pedro, que repetidas vezes transformaram rebosteio em risadas.As amizades de longa data foram de valor inestimável.Agradeço a Amanda, Maíra, Thaïs e Nauana pelo apoio, conselhos e amizade.Alguns amigos tiveram uma participação mais direta nesta tese.Gostaria de agradecer a Lucas e Ana, pelo tempo doado e apoio em momentos cruciais do meu doutoramento.Aprendi muito com vocês.Por todas as discussões, agradeço à Fernanda, que foi também uma fonte de inspiração.Pela leitura da tese e ajuda com burocracias da tese na reta final agradeço em especial ao Henrique.I would like to thank professor Nikolay Prokof 'ev for the opportunity of learning so much and for all the challenges, discussions and teaching.My time at UMass was only a quarter of my PhD, but extremely important.It was a time when I learnt a lot of physics and of continuous personal growth.iii iv I would like also to thank Zhiyuan for the discussions, help, and for sharing his notes and opinions about scientific literature.I'm grateful for all the friends I made in Amherst that were essential at that time of great challenge.In special, I would like to thank Lucia and Andrés, for the friendship and company.I didn't expect to find such a valuable friends so far from home, their friendship and support was very important to me.This time in UMass, however, was particularly enhanced by a previous one month long experience working at University of Oklahoma with professor Barbara Capogrosso-Sansone, to whom I'm deeply indebted for all the help with the Worm code, for the opportunity and attention.
Neste trabalho estudamos algumas interações entre átomos de Rydberg em uma armadilha ótica de dipolo do tipo QUEST. Com esta armadilha obtemos uma amostra de 1,2 × 106 átomos de 85Rb no estado fundamental, à uma densidade de ∼ 1012 átomos/cm3 e temperatura média de 60 µK. Os átomos de Rydberg foram preparados utilizando uma transição de dois fótons a partir do estado fundamental 5S1/2, passando pelo estado intermediário 5P3/2 e em seguida para o estado de Rydberg desejado. Estudamos a interação entre pares de átomos, em diferentes níveis energéticos, através de duas técnicas diferentes. Na primeira, monitoramos os efeitos de transferência de população em estados nD oriundas de uma ressonância Förster. Estudamos a ressonância nD5/2 + nD5/2 → (n+2)P3/2 + (n2)F7/2 onde 37 ≤ n ≤ 47, em função da densidade da amostra atômica; e para o estado 37D5/2 manipulamos a mesma ressonância com a aplicação de um campo elétrico externo. Os resultados mostraram que este é um processo binário, evidenciado pela dependência quadrática da população no estado produto com relação ao estado excitado. Num outro experimento, estudamos a interação entre estados nS através do monitoramento, e controle, do efeito de bloqueio de excitação. Aqui mostramos que é possível controlar as interações interatômicas em uma amostra quasi-unidimensional de átomos de Rydberg variando a orientação de um campo elétrico externo. Mostramos que ao polarizar uma amostra de átomos no estado 50S1/2 com um campo, esta passa a interagir de modo semelhante ao de dipolos elétricos clássicos, onde a interação pode ser controlada com a variação da orientação dos dipolos atômicos. Tal interação pode, inclusive, ser cancelada quando os dipolos elétricos são alinhados em um ângulo de 54,7° com relação ao eixo internuclear.
AGRADECIMENTOS À minha mãe Rosa por me incentivar em todos os momentos e decisões de minha vida, torcendo sempre por minhas conquistas.À minha namorada Mônica pelo amor e carinho oferecidos e que foram essenciais para o sucesso do trabalho.À minha irmã Flávia que apesar de mais nova do que eu, me ensinou o valor da amizade.Ao Prof. Dr. Euclydes Marega Júnior, pela orientação ao longo do Doutorado e cuja contribuição foi fundamental para meu crescimento científico e profissional.Muitíssimo obrigado!Ao Prof. Dr. Victor A. G. Rivera cujas motivações, conselhos e ensinamentos foram indispensáveis no desenvolvimento do projeto.Ao Prof. Dr. Younès Messaddeq por todo apoio científico oferecido durante o doutoradosanduíche realizado na Universidade Laval.Ao Yannick Ledemi por todas as sugestões, correções e críticas construtivas oferecidas durante o doutorado-sanduíche, dos quais foram essenciais para a realização do presente trabalho.Aos meus avós, Celcino (in memoriam) e Helenice, Altamirando e Maria do Carmo (in memoriam) pela lição de humildade e caráter.Eterna saudade dos que se foram, mas um imenso amor dos que ficam Ao meu pai Eriton, pois, independente do que aconteça, sempre temos de ter sentimento de gratidão para com os pais Aos meus tios, tias, primos e primas de São Paulo que sempre torceram por mim mesmo à distância Aos amigos de São Carlos Luciano, Cézar, Ednilson, Tadeu, Rafael Paranhos e Rafael Avanço pelos momentos de descontração nas partidas de War e pelas paneladas infinitas de pipoca.Aos colegas de sala Raphael Caface, Fernando Tsutae, Fábio Jr. e Gustavo Valente pelos batepapos entre um café e outro, que constitui a fonte de inspiração para todos os pós-graduandos no Universo observável, e quiçá também nos multiversos.À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e ao Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica do IFSC/USP (CePOF) pela bolsa de Doutorado e apoio financeiro para a realização da pesquisa."Nada é tão maravilhoso que não possa existir, se admitido pelas leis da Natureza" Michael Faraday RESUMO SILVA, O.B. Interação entre plasmons polaritons de superfície e íons de Érbio em matrizes de vidros óxidos teluritos via conversão ascendente.2017, 192 p. Tese (Doutorado em Ciências) -Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2017.O confinamento da luz em escala nanométrica, em especial para estruturas metálicas, é conferido graças à ação coletiva dos elétrons livres desses materiais que ao entrarem em ressonância com a frequência da radiação incidente geram campos intensos o suficiente para permitir que uma parcela da luz atravesse as cavidades que formam as estruturas, desafiando os limites clássicos da óptica impostos pela teoria escalar da difração.Designa-se a tal ação coletiva dos elétrons na literatura como plasmons polaritons de superfície, ou SPP da sigla em inglês para Surface Plasmon Polariton, conceito há muito estudado em Física do Estado Sólido.Porém, somente a algumas décadas com o domínio sobre a fabricação de estruturas em escala nanométrica, tornou-se possível a análise experimental e a contribuição de SPP na observação de fenômenos em nano-óptica.A ressonância de plasmons em nanoestruturas confere considerável sensibilidade ao índice de refração dos meios próximos a elas, o que abre mais um canal para estudos no campo da interação entre radiação-matéria.Dentre eles há interação de plasmons com íons de terras-raras (ITR).Estes últimos por apresentarem bandas de absorção estreitas e bem definidas, são excelentes opções como elementos na análise da interação destes com os SPPs gerados nas nanoestruturas.Uma maneira de estabelecer o contato direto entre o campo plasmônico e os ITRs é incorpora-los ao substrato no qual o filme metálico onde as nanoestruturas são fabricadas é depositado.Vidros óxidos à base de Telúrio e Germânio reúnem condições favoráveis para esse propósito, por terem alta solubilidade às terras-raras, janela de transparência relativamente larga (0,4 -5μm) podendo ser analisados desde o visível até o infravermelho e baixa energia de fônon.O presente trabalho consistiu no esforço de criar uma plataforma para estudo direto de interações SPP com o ITR a partir da nano fabricação via técnica de feixe de íons e medir a luz emitida por processo de conversão ascendente do Érbio diretamente pela nanoestrutura devido ao decaimento do íon em SPP e na consequente remissão através da transmissão óptica extraordinária (TOE).A partir de tais medidas há fortes evidências de que a radiação emitida pelo Érbio apresenta a mesma polarização do campo plasmônico originado nas nanoestruturas.