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Type: Dissertação
Title: Efeitos da curvatura localizada na dinâmica de férmions de Dirac sem massa (2+1) dimensões
Authors: Lima, Antônio Romário do Nascimento
Advisor: Silva, José Euclides Gomes da
Keywords in Brazilian Portuguese : Férmions;Equação de Dirac;Curvatura;Métrica;Grafeno
Keywords in English : Fermions;Dirac equation;Curvature;Metric;Graphene
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Issue Date: 2025
Citation: LIMA, Antônio Romário do Nascimento. Efeitos da curvatura localizada na dinâmica de férmions de Dirac sem massa (2+1) dimensões. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Abstract in Brazilian Portuguese: Neste trabalho, investigamos como uma curvatura localizada afeta a dinâmica de férmions de Dirac sem massa propagando-se em uma superfície curva. Utilizamos o grafeno como sistema físico de interesse, uma vez que, devido à sua estrutura cristalina, os elétrons nesse material se comportam efetivamente como partículas relativísticas sem massa em um espaço-tempo de (2+1) dimensões, permitindo descrever sua dinâmica por meio da equação de Dirac. Consideramos saliências suaves em superfícies curvas com simetria axial, adotando dois modelos geométricos específicos: uma saliência do tipo gaussiana e outra do tipo vulcão. Ao incorporar o acoplamento mínimo entre o espinor e a geometria da superfície descrita por meio dos vielbeins e da conexão de Spin, estudamos o comportamento da função de onda sobre essas geometrias. Como a curvatura se anula assintoticamente, verificamos que os estados eletrônicos se comportam como ondas livres longe das saliências. Nas regiões com curvatura acentuada, entretanto, observa-se um aumento significativo na densidade de probabilidade de encontrar o elétron naquela região. Por fim, introduzimos um campo magnético externo para analisar as diferenças entre o Pseudocampo de gauge induzido pela curvatura e os efeitos de um campo real, o que permite identificar o surgimento de estados ligados e a formação de níveis de Landau.
Abstract: In this work, we investigate how a localized curvature affects the dynamics of massless Dirac fermions propagating on a curved surface. We use graphene as the physical system of interest, since due to its crystalline structure, the electrons in this material effectively behave as massless relativistic particles in a (2+1)-dimensional spacetime, allowing their dynamics to be described by the Dirac equation. We consider smooth protrusions on curved surfaces with axial symmetry, adopting two specific geometric models: a Gaussian-type bump and a volcano-type bump. By incorporating the minimal coupling between the spinor and the geometry of the surface, described using vielbeins and the spin connection, we study the behavior of the wavefunction over these geometries. As the curvature vanishes asymptotically, we find that the electronic states behave like free waves far from the protrusions. However, in regions with pronounced curvature, there is a significant increase in the probability density of finding the electron in that region. Finally, we introduce an external magnetic field to analyze the differences between the curvature-induced pseudogauge field and the effects of a real field, which allows us to identify the emergence of bound states and the formation of Landau levels.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83506
Access Rights: Acesso Aberto
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