Tese de Doutorado #332 – Helena de Souza Bragança Rocha

O estudo de fenômenos que emergem da interação entre os elétrons é o principal tema desta tese. Analisamos (i) sistemas de muitos corpos descritos por propriedades de informação quântica, (ii) a dinâmica de sistemas quânticos fechados após a alteração de parâmetros que o caracterizam e (iii) uma fase metálica anômala observada em supercondutores de alta temperatura crítica.

(i) Em um primeiro trabalho, consideramos cadeias de spins e observamos que propriedades relacionadas ao emaranhamento são boas indicadoras de simetrias do sistema, mas não necessariamente de transições de fase. Em um segundo trabalho, investigamos a conjunção entre efeitos de interação elétron-elétron e desordem sobre a localização de sistemas físicos. Embora os dois mecanismos, separadamente, tendam a localizar o sistema, observamos que a conjunção entre os dois efeitos pode levar os sistemas a um regime mais delocalizado.

(ii) Consideramos os chamados “quenches” quânticos, em que os sistemas evoluem segundo um Hamiltoniano diferente do que define o estado inicial. Isso provoca alterações que se propagam ao longo do sistema com uma velocidade bem definida, gerando efeitos de “cones de luz” . Em um primeiro trabalho, observamos a formação de dois cones de luz distintos, relacionados a diferentes excitações do modelo de spin considerado. Em um segundo trabalho, analisamos a evolução do sistema após o acoplamento de uma impureza magnética a um banho não magnético, descrito por um metal interagente. Estudamos, assim, os efeitos da interação eletrônica no banho sobre a formação espacial e temporal do efeito Kondo.

(iii) Em supercondutores de alta temperatura crítica, a fase supercondutora emerge da dopagem de um isolante de Mott (isolante induzido pela repulsão eletrônica). Esses materiais são assunto de pesquisa intensa principalmente devido à ausência de consenso a respeito do mecanismo responsável pela supercondutividade não convencional. No nosso trabalho, estudamos o modelo de Hubbard bidimensional, a fim de contribuir para o entendimento dos mecanismos físicos envolvidos no rico diagrama de fase desses materiais. Nossos resultados revelam uma coincidência entre a dopagem limite até a qual observa-se uma fase metálica anômala nas proximidades da fase supercondutora e a dopagem característica da transição de Lifshitz (isto é, da mudança da superfície de Fermi do tipo buraco para o tipo elétron), indicando que há uma relação entre mecanismos de correlação e a topologia da superfície de Fermi.

Em todos os casos, realizamos tratamentos numéricos de Hamiltonianos modelos.