Nos encontramos em um Universo que é composto intrinsicamente por duas componentes dominantes, matéria escura e energia escura, sendo que o modelo matemático que melhor lhe descreve atualmente é o paradigma ΛCDM. Sabendo que existem variações desse cenário na literatura, tais como XCDM e CPL, este trabalho tem como ênfase comparar estes modelos com o modelo vigente para diferentes casos de curvatura (k = 0 e k ≠ 0) buscando restringir os parâmetros cosmológicos e categorizar os modelos por meio de métodos estatísticos, como χ²_min e os critérios de seleção de modelos. Para isso utilizaremos duas amostras de supernovas do tipo Ia, uma provinda do grupo Supernova Cosmology Project (UNION 2.1) e a outra do PANTHEON 2018. Cada conjunto de dados  foi confontrado pelos modelos cosmológicos, verificando o comportamento que esses desenvolveram aos métodos estatísticos e, consequentemente, foi utilizado critérios de seleção para inferir o modelo que melhor se ajusta aos dados observados. Para a primeira amostra citada acima, ambos os critérios, AIC e BIC, favoreceram o modelo ΛCDM_{k = 0}. Já para a última amostra, o favorecimento é dado para o modelo XCDM_{k = 0} de acordo com o critério AIC, enquanto que para o critério BIC foi o ΛCDM_{k = 0}.

A partir da década de 90 com a descoberta da expansão acelerada do Universo, diversas tentativas foram realizadas com o intuito de explicar a natureza do mecanismo que causa essa aceleração. Até o presente momento, as observações cosmológicas reforçam a consolidação do modelo cosmológico Λ- Cold Dark Matter (ΛCDM) como o mais adequado para explicar a dinâmica do Cosmos. Esse modelo assume um fluido de pressão negativa, a constante cosmológica - Λ, impulsionando essa expansão acelerada. No entanto, esse modelo ainda é incipiente para explicar de forma satisfatória esse mecanismo, dando origem ao problema da constante cosmológica, além de apresentar outros problemas como o da planicidade do universo, por exemplo, impelindo a busca por cenários cosmológicos alternativos. Nesse contexto, este trabalho busca explorar o modelo cosmológico ΛCDM-Rastall, derivado da teoria gravitacional não-conservativa de Rastall, alternativa à Teoria da Relatividade Geral de Einstein, através de testes estatísticos, envolvendo amostra de dados composta por 32 idades de galáxias em intermediários e altos redshifts. Assim, esse modelo foi analisado por meio de dois testes denominados Lookback Time e Age. No primeiro assumimos a idade do Universo t₀=13.8±0.024 Ganos e H₀=67.4±0.5 km.s^-1.Mpc^-1, enquanto que para o último adotamos os seguintes valores para constante de Hubble: i) H₀=74±1.4 km.s^-1.Mpc^-1 resultando em Ω_m=0.29±0.019 e λ=0.5±0.074  e ii) H₀=67.4±0.5 km.s^-1Mpc^-1 obtendo Ω_m=0.36±0.024 e λ=0.5±0.076. Encontramos ainda as idades teóricas do Universo para esses cenários.

Quando um feixe de radiação eletromagnética incide sobre uma superfície, o feixe refletido pode sofrer um deslocamento lateral. Este efeito não é previsto pela óptica geométrica e é conhecido como efeito Goos-Hänchen, que, no caso do presente trabalho, é devido à excitação de onda guiada, na qual esse deslocamento será dependente da frequência da radiação incidente. A configuração estudada consiste em um prisma de Si, com ângulo de incidência com valor acima do ângulo crítico para reflexão interna total, uma camada de ar e uma placa de Si com espessura definida. Simulações computacionais foram realizadas com esta geometria e resultados interessantes, foram obtidos. A primeira é que, para a faixa de frequência utilizada (255-295 GHz), a partir de cálculos assumindo um feixe largo, observamos que o deslocamento do feixe apresenta valores diferentes, apresentando máximos e mínimos para determinadas frequências estabelecidas correspondentes a excitações de ondas guiadas. Além deste resultado, consideramos, para um feixe gaussiano de largura finita, as intensidades do feixe incidente e refletido apresentam um deslocamento. Examinamos que, quando modificamos parâmetros como a largura da espessura da camada de ar entre o prisma e a placa de Si, os deslocamentos são maiores para feixes mais largos e distância prisma-placa maior.

O efeito magnetocalórico (EMC) desperta interesse em diversas áreas de pesquisa, como biotecnologia, medicina, engenharia dos materiais, por seu potencial tecnológico inovador. Quando um material magnético é submetido a um campo magnético externo ele experimenta uma mudança em sua entropia. Ademais, quando o campo magnético externo é retirado adiabaticamente, esse material magnético sofre uma mudança de temperatura, esse fenômeno é o referido efeito magnetocalórico. As aplicações do EMC são inovadoras, podendo ser usadas por exemplo em refrigeração magnética, hipertermia magnética, armazenamento de dados.

Um dos principais alvos de aplicações tecnológicas do efeito EMC é a refrigeração magnética, que tem impactos relevantes oferecendo uma alternativa eficiente e mais sustentável, sobretudo nas questões ambientais, pois os meios convencionais de refrigeração utilizam gases poluentes, visto que as condições ambientais atualmente estão cada vez mais preocupantes.

Assim as pesquisas estão concentradas na busca por novos materiais e estruturas magnéticas que apresentem EMC de forma mais eficientes. Portanto, é de fundamental importância compreensão das interações dos momentos magnéticos entre si, com a temperatura e com campos externos, bem como o conhecimento da ordem magnética de um material magnético diante de parâmetros intrínsecos e extrínsecos, para o desenvolvimento de novas estruturas e, consequentemente, atender as demandas da sociedade moderna. Por conseguinte, o objetivo deste trabalho é estudar o efeito magnetocalórico em aglomerados de nanopartículas ferromagnéticas de gadolínio (Gd), com geometria elipsoidal, como também a influência do campo dipolar na estabilização térmica dos momentos magnéticos das nanopartículas.

A anisotropia de um aglomerado elíptico de nanopartículas de Gd é origem da interação dipolar e, consequentemente, depende da geometria do aglomerado. Consideramos aglomerados elípticos micrométricos com diversas excentricidades, com nanopartículas de diâmetros variando de 30 nm a 200 nm e diferentes densidades de nanopartículas. Um campo magnético fixo e constante na direção preferencial da anisotropia, eixo maior da elipse, em uma faixa de temperatura de 200 K a 450 K. Calculamos a variação isotérmica da entropia magnética DS_M com um campo magnético externo aplicado, onde foram observados o EMC normal e o efeito magnetocalórico inverso (EMCI), devido à competição entre as energias Zeeman e de interação dipolar.

Desde os primórdios da humanidade somos instigados por perguntas sobre a nossa existência e nosso lugar no cosmos, com base em questionamentos assim e hipóteses surge uma nova área a ser estudada pela astrofísica estelar, o estudo de exoplanetas nos dá antes de mais nada a certeza de que nosso sistema planetário não é único e que uma grande gama de possibilidades surgem a medida que novas descobertas feitas por essa área de estudo. Este trabalho tem como objetivo fazer um apanhado histórico sobre a exoplanetologia além de divulgar os avanços feitos na área desde as primeiras descobertas até as perspectivas futuras, mostrar alguns conceitos básicos dentro dessa área de estudo como a definição do que seriam exoplanetas e apresentar os métodos de detecção de exoplanetas mais utilizados e responsáveis pelas descobertas mais recentes. Foi feito também um estudo com 20 curvas de luz, obtidos no Exoplanet Arquive, sendo de 10 estrelas com planetas já confirmados por outros estudos e 10 estrelas sem planetas confirmados. Para cada uma dessas estrelas foi feito no programa R studio o gráfico de curva de de luz e densidade de probabilidade, bem como estudado os quatro primeiros momentos de distribuição estatística para o fluxo dessa estrela. Nos resultados obtivemos padrões esperados para as curvas de luz sendo eclipsadas com períodos muito próximos aos encontrados na literatura, e fluxos constantes nas curvas de luz de estrelas sem planetas. Para os momentos estatísticos também foram encontrados padrões esperados, se consideradas as limitações do programa R studio e do telescópio Kepler.

Esta tese tem como objetivo revisitar e inovar a compreensão de alguns fenômenos do Universo primordial a partir de uma perspectiva não gaussiana. A pesquisa está divi- dida em três tópicos principais: efeitos não gaussianos na nucleossíntese do Big Bang, recombinação do hidrogênio, excesso de partícula-antipartícula, e espaço de Rindler; aceleração do plasma primordial; e evolução dos potenciais químicos primordiais. No primeiro tópico, determinamos a equação de ionização de Saha não gaussiana para a recombinação. Definimos uma nova energia de ligação e estabelecemos novas condições de equilíbrio químico. Como aplicação em cosmologia, mostramos que há um valor q≠1 que produz o mesmo resultado do caso usual para a temperatura da nucleossíntese e a temperatura de ionização fracional de equilíbrio, e que a recombinação ocorre necessariamente em estados excitados em um contexto não gaussiano. Além disso, desenvolvemos uma estratégia de correção para a equação de ionização de Saha, per- mitindo a reprodução dos mesmos resultados para a recombinação, conforme previsto pela abordagem cinética de Boltzmann. Derivamos expressões não gaussianas para o excesso de partícula-antipartícula nos limites relativístico e não relativístico, e analisamos seus efeitos. Como aplicação em gravitação, mostramos que a energia de ligação não gaussiana no espaço de Rindler apresenta uma dependência quadrática em relação ao campo gravitacional e derivamos uma restrição para esse campo. Além disso, demons- tramos que a fotoionização e a produção de pares são significativamente suprimidas em regiões com um campo gravitacional intenso em comparação com os resultados obtidos pela estatística clássica, e derivamos uma restrição imposta aos potenciais químicos do elétron e do pósitron. No segundo tópico, determinamos a aceleração do plasma usando a equação de ionização de Saha no Universo primordial. Derivamos a aceleração do plasma no início da nucleossíntese e mostramos que ocorre uma transição na aceleração em torno da temperatura da nucleossíntese. Também demonstramos que, quando o bottleneck de deutério é superado, a aceleração do plasma é muito maior do que a acele- ração do Universo. Mostramos que durante a recombinação, a aceleração do plasma é negativa, e para z < 380,23 o plasma primordial começa a acelerar. Investigamos as possíveis razões físicas para esse fenômeno. Por fim, no terceiro tópico, revisitamos a história da recombinação do hidrogênio a partir de uma perspectiva inovadora: a evolução dos potenciais químicos. Derivamos expressões para esses potenciais, os quais são dependentes da temperatura do banho térmico e do grau de ionização do Universo. Essa nova abordagem revelou uma restrição entre os potenciais químicos do hidrogênio e do próton, em z ≈ 1200, quando a fração de elétrons livres é Xe ≈ 1/3.

Amostras com estrutura silenita do tipo Bi25F eO40 dopadas com manganês (Mn) foram produzidas via reação de estado sólido, à uma temperatura de 700◦C, utilizando como precursores minérios de bismuto, ferro e manganês extraídos de jazidas localizadas no estado do Rio Grande do Norte. Os difratogramas de raios X obtidos para as espécimes confirmam a presença da fase Bi25F eO40 e da fase espúria BiClO2P b, em que a primeira possui uma porcentagem em peso maior que 90%. Curvas de histerese à temperatura ambiente indicam um aumento do campo coercitivo e diminuição da magnetização remanente com o aumento da concentração dos íons dopantes na estrutura cristalina, o que pode resultar de uma possível contribuição de fases magnéticas distintas. Os valores do fator g obtidos nos espectros de Ressonância Paramagnética Eletrônica apontam para sinais de ressonância oriundos de centros paramagnéticos de íons Fe3+. As energias deband gap foram  calculadas para cada amostra através dos valores de absorbância obtidos por Espectrometria de UV/Visível e os resultados variaram entre 2,24 e 2,27 eV, o que indica que os compostos possuem potencial para aplicações em atividades fotocatalíticas. Análises de potencial zeta foram feitas para as amostras Bi25F eO40, submetida a tratamento térmico a uma temperatura de 600^oC, e Bi₂₅Fe_(1−x)Mn_xO₄₀ (BMO), comx=1, calcinada a 700^◦C, com o objetivo de estimar a carga superficial das partículas e posteriormente aplicá-las em processo de adsorção de fármaco. Para um pH de 6,8, as amostras exibiram uma carga líquida negativa. Na adsorção, a amostra BMO apresentou uma melhor eficácia na remoção do fármaco da solução.

O estudo de filmes finos e de multicamadas magnéticas tem desempenhado nos últimos anos um papel de relevância do ponto de vista acadêmico, revelando um grande potencial para aplicações tecnológicas. Neste trabalho apresentamos o estudo teórico dos efeitos de campo magnético, temperatura e tamanho nas fases magnéticas nos filmes finos da terra rara Térbio(Tb).

O método teórico utilizado para se obter as fases magnéticas dos filmes finos de Tb leva em consideração as contribuições das energias de troca, energia de anisotropia, energia Zeeman e a térmica, que são calculadas através de um modelo de campo efetivo auto-consistente.

O modelo de campo efetivo auto-consistente se utiliza das constantes associadas as energias envolvidas e suas dependências com a temperatura, e estas dependências são obtidas de trabalhos experimentais.

Nosso estudo revelou que além das fases magnéticas já observadas
para o Tb no volume, os filmes de Tb devido a competição entre as energias envolvidas (Troca, Anisotropia, Zeeman e Térmica) e os efeito de tamanho e superfície, produzem uma variedade de diferentes fases magnéticas.

Obtivemos que para filmes de Tb com baixa espessura, apenas as fases ferromagnética e paramagnética foram observadas. Para os filmes de Tb com espessuras intermediárias encontramos novas fases. E, para filmes muito espessos reproduzimos as fases magnéticas de volume.