Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://ri.ufmt.br/handle/1/5630
Tipo documento: Dissertação
Título: Sobre a validade da solução de Penrose para o problema da iluminação dentro do contexto da mecânica quântica
Autor(es): Silva Filho, Jovaine Rubstein Oliveira da
Orientador(a): Pereira, Teldo Anderson da Silva
Membro da Banca: Pereira, Teldo Anderson da Silva
Membro da Banca: Costa, Diego Rabelo da
Membro da Banca: Godoy, Maurício
Resumo : Em 1958, Sir Roger Penrose estabeleceu uma solução para um problema matemático da época conhecido como “o problema da iluminação”. O problema, inicialmente relacionado a um problema bidimensional de óptica geométrica, pode ser resumido pela seguinte pergunta: “dado uma fonte de luz pontual, posicionada em um quarto com uma geometria arbitrária e com paredes completamente espelhadas, é possível que ainda exista regiões escuras dentro do mesmo?”. Penrose resolveu esse problema ao propor um quarto com algumas paredes elípticas e mostrou que, independentemente de onde fosse posicionada a fonte de luz, sempre haveria pelo menos uma região do quarto onde a luz nunca chegaria. Mais tarde, grupos de pesquisadores testaram a solução de Penrose em outro limite, ao levarem em conta o escopo da óptica física, onde a natureza ondulatória da luz já é levada em consideração. O resultado deles mostrou que, devido à difração, uma pequena intensidade da onda de luz é detectada em lugares onde raios de luz nunca chegariam, mostrando que a solução de Penrose não pode ser completamente estendida para esse limite. Neste trabalho, levamos em consideração a solução geométrica de Penrose para o limite quântico e verificamos sua validade dentro do mesmo. Para isso, aplicamos técnicas computacionais para obter soluções numéricas da equação de Schrödinger dependente do tempo, usando o método de split-operator. Isto é feito ao se propagar um elétron, modelado por um pacote de ondas gaussiano, através de um potencial quântico cuja geometria reproduz o formato do quarto de Penrose. Os resultados aqui obtidos sugerem que a solução proposta por Penrose também não possa ser estendida a este limite, ao menos para os parâmetros específicos utilizados em nossas simulações.
Resumo em lingua estrangeira: In 1958, Sir Roger Penrose proposed a solution to a mathematical problem of the time known as “the illumination problem”. The problem, initially related to a two-dimensional geometric optics system, can be summarized by the following question: “given a point light source, placed in a room with an arbitrary geometry and walls completely mirrored, is it possible that there are still dark regions within the same?”. Penrose solved this problem by proposing a room with some elliptical walls and demonstrated that regardless of where the light source was placed, there would always be at least one dark region inside the room. Later, research groups tested the Penrose solution in another limit, by taking it into the scope of physical optics, where the wave nature of light is already taken into account. Their results have shown that, due to diffraction, a small light wave intensity is detected in places where light rays would never reach, showing that Penrose’s solution cannot be fully extended to that limit. In this work, we consider the geometric Penrose solution in the quantum limit and verify its validity within it. In order to do so, we apply computational techniques to obtain numerical solutions of the time-dependent Schrödinger equation, using the split-operator method. This is done by propagating an electron, simulated by a gaussian wave packet, through a quantum potential with a geometry that reproduces the shape of Penrose’s unilluminable room. Our results suggests that the solution proposed by Penrose should also not be able to be hold in this limit, at least for the specific parameters used in our simulations.
Palavra-chave: Penrose
Iluminação
Quântica
Palavra-chave em lingua estrangeira: Penrose
Illumination
Quantum
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Física (IF)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Referência: SILVA FILHO, Jovaine Rubstein Oliveira da. Sobre a validade da solução de Penrose para o problema da iluminação dentro do contexto da mecânica quântica. 2022. 77 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/5630
Data defesa documento: 2-Mar-2022
Aparece na(s) coleção(ções):CUC - IF - PPGF - Dissertações de mestrado

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