Estudos sobre o modelo O(N) na rede quadrada e dinâmica de bolhas na célula de Hele-Shaw

Abstract

No presente trabalho duas classes de problemas são abordadas. Primeiramente, são apresentados estudos computacionais sobre o modelo O(n) de spins na rede quadrada, e em seguida apresentamos novas soluções exatas para a dinâmica de bolhas na célula de Hele-Shaw. O estudo do modelo O(n) é feito utilizando sua representação em laços (cadeias fechadas), a qual é obtida a partir de uma expansão para altas temperaturas. Nesse representação, a função de partição do modelo possui uma expansão diagramática em que cada termo depende do número e comprimento total de laços e do número de (auto)interseções entre esses laços. Propriedades críticas do modelo de laços O(n) são obtidas através de conceitos oriundos da teoria de percolação. Para executar as simulações Monte Carlo, usamos o eficiente algoritmo WORM, o qual realiza atualizações locais através do movimento da extremidade de uma cadeia aberta denominada de verme e não sofre com o problema de "critical slowing down". Para implementar esse algoritmo de forma eficiente para o modelo O(n) na rede quadrada, fazemos uso de um nova estrutura de dados conhecida como listas satélites. Apresentamos estimativas para o ponto crítico do modelo para vários valores de n no intervalo de 0 < n ≤ 2. Usamos as estatísticas de laços e vermes para extrair, respectivamente, os expoentes críticos térmicos e magnéticos do modelo. No estudo de dinâmica de interfaces, apresentamos uma solução exata bastante geral para um arranjo periódico de bolhas movendo-se com velocidade constante ao longo de uma célula de Hele-Shaw. Usando a periodicidade da solução, o domínio relevante do problema pode ser reduzido a uma célula unitária que contém uma única bolha. Nenhuma imposição de simetria sobre forma da bolha é feita, de modo que a solução é capaz de produzir bolhas completamente assimétricas. Nossa solução é obtida por métodos de transformações conformes entre domínios duplamente conexos, onde utilizamos a transformação de Schwarz-Christoffel generalizada para essa classe de domínios.