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Pablo Lima SaldanhaJuvenil Siqueira de Oliveira Filho2019-08-14T00:21:08Z2019-08-14T00:21:08Z2016-06-30http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AR5JZQEm um trabalho recente, Mansuripur apresentou um aparente paradoxo que parecia implicar que a força de Lorentz seria incompatível com a relatividade especial e com a conservação do momento. Porém foi mostrado que tal paradoxo desaparece se for levado em conta o momento oculto do sistema. Assim sendo, a validade da força de Lorentz está condicionada à existência do momento oculto. O momento oculto é um efeito relativístico que aparece, por exemplo, quando um dipolo magnético está sujeito a um campo elétrico. Esse efeito faz com que o dipolo tenha momento linear mesmo estando parado, daí a denominação momento oculto. Até recentemente só existiam modelos clássicos para o momento oculto e, por isso, não se sabia se a força de Lorentz também seria válida em sistemas quânticos. Na primeira parte desta tese, com o propósito de verificar a validade da força de Lorentz em sistemas quânticos, consideramos um átomo de hidrogênio com momento de dipolo magnético devido ao estado orbital do elétron submetido a um campo elétrico externo. Calculamos o valor esperado do momento relativístico do elétron usando teoria de perturbação, mostrando que este é compatível com o momento oculto e, por conseguinte, com a validade da força de Lorentz em sistemas quânticos. Existe um dilema famoso, conhecido como debate Abraham-Minkowski, sobre qual é a expressão para a densidade de momento de uma onda eletromagnética quando ela penetra em um meio material. Existem varias abordagens distintas para o tratamento deste problema, as mais famosas sendo as de Abraham e Minkowski. Na segunda parte desta tese, apresentamos as implicações do conceito de momento oculto para o debate Abraham-Minkowski. Em particular, mostramos como que o modelo adotado para os dipolos elétricos e magnéticos do material estão associados com a presença ou não de momento oculto nesses dipolos. Consideramos modelos em que os dipolos podem se dever a cargas elétricas ou magnéticas, bem como a correntes elétricas ou magnéticas. Mostramos então como que isso afeta a expressão que deve ser usada para a parte eletromagnética do momento da onda no meio, cada modelo correspondendo a uma expressão distinta.In a recent paper, Mansuripur presented an apparent paradox that seemed to imply that the Lorentz force is incompatible with special relativity and momentum conservation. However, it was shown that this paradox disappears if one takes into account the hidden momentum of the system. Therefore, the validity of the Lorentz force is conditioned to the existence of hiddenmomentum. The hidden momentum is a relativistic effect that appears, for example, when a magnetic dipole is subject to an electric field. This effect may cause the dipole to have a nonzero linear momentum even if it is not moving. Until recently there were only classic models to hidden momentum and therefore it was not known whether the Lorentz force would be also valid in quantum systems. In the first part of this thesis, with the aim of checking the validity of the Lorentz force in quantum systems, we consider a hydrogen atom withmagnetic dipole moment due to the orbital state of the electron subjected to an external electric field.We calculate the expected value of the relativistic momentum of the electron by using perturbation theory, showing that it is compatible with the hidden momentum, and therefore with the validity of the Lorentz force on quantum systems. There is a famous dilemma, known as Abraham-Minkowski debate, aboutwhat is the expression for themomentum density of an electromagneticwave when it pene- trates into amaterialmedium. There are several different approaches to the treatment of this problem, the most famous being the Abraham and Minkowski ones. In the second part of this thesis, we show the implications of the concept of hidden momentum for the Abraham-Minkowski debate. In particular, we show that the models for the electric and magnetic dipoles of the medium are associated with the presence or absence of hiddenmomentumin the system.We considermodels inwhich the dipoles can be due to electric ormagnetic charges aswell as electric ormagnetic currents.We showhowthe dipolemodels affect the expressions that should be used for the electro- magnetic part of the wave momentum in the medium, with eachmodel corresponding toadifferentexpression.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGRelatividade (Física)Mecânica quânticaFísicaMomento oculto em sistemas quânticos e sua relação com o momento da luz na matériainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALjuvenilsiqueiradeoliveirafilho_tese.pdfapplication/pdf2060697https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-AR5JZQ/1/juvenilsiqueiradeoliveirafilho_tese.pdff6c262a0d2ac0edebfeb3547c273a6fdMD51TEXTjuvenilsiqueiradeoliveirafilho_tese.pdf.txtjuvenilsiqueiradeoliveirafilho_tese.pdf.txtExtracted texttext/plain183763https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-AR5JZQ/2/juvenilsiqueiradeoliveirafilho_tese.pdf.txt5a9921f33ced7944b864113567427986MD521843/BUOS-AR5JZQ2019-11-14 16:00:12.648oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-AR5JZQRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T19:00:12Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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