dc.creator | Bolfe, Maíra Angélica | |
dc.date.accessioned | 2018-10-04T21:48:42Z | |
dc.date.available | 2018-10-04T21:48:42Z | |
dc.date.issued | 2017-08-07 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14463 | |
dc.description.abstract | In this work we study a model of two coupled complex networks, with the purpose to study
the phase diagrams and the metastability of the system. The networks have internal ferromagnetic
interactions and are coupled to each other through antiferromagnetic interactions.
The model has finite connectivity, i.e., each Ising spin interacts with a finite number of other
spins. The number of connections per site in each network is a random variable that follows
a Poisson distribution, which characterizes Erdös-Rényi random graphs. The main objective
of this work is to obtain the phase diagrams and the curves that limit the region of metastability
as a function of the model parameters, such as the average connectivity between
the networks, the intensity of the antiferromagnetic interactions between the networks and
the temperature. Using the replica method, we derive the self-consistent equations for
the distributions of effective fields, from which we can calculate the magnetization of each
network and the free energy of the system. The self-consistent equations have been solved
numerically through the population dynamics algorithm. We calculate numerically the
magnetization of each network and the free energy, from which we construct the phase diagrams.
In the first part of the results, we consider a vanishing average connectivity between
the networks and we recover some known results for the Ising model on an Erdös-Rényi
random graph. For the case of two coupled networks, we construct the phase diagrams
and we calculate the free energy. The model has a paramagnetic phase, where the magnetization
of each network is zero, and an antiferromagnetic phase, where the graphs have
magnetizations with opposite signs. Based on the calculation of the free-energy, we show
that this model has a metastable solution, where the ferromagnetic state corresponds to a
local minimum of the free energy. We study the stability limit of the ferromagnetic solution
as a function of the parameters of the model. Besides that, we observe the presence of a
paramagnetic phase at low temperatures that is related to the low connectivity between the
two networks and inside them. The theoretical results for the model of coupled networks
have been compared with Monte-Carlo simulations, showing a very good agreement. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Redes complexas | por |
dc.subject | Modelo acoplado | por |
dc.subject | Conectividade finita | por |
dc.subject | Transição de fase | por |
dc.subject | Metaestabilidade | por |
dc.subject | Complex networks | eng |
dc.subject | Coupled model | eng |
dc.subject | Finite connectivity | eng |
dc.subject | Phase transition | eng |
dc.subject | Metaestability | eng |
dc.title | Diagramas de fase do modelo de Ising definido sobre dois grafos acoplados | por |
dc.title.alternative | Phase diagrams of the Ising model defined on two coupled graphs | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | Neste trabalho estudamos o modelo de duas redes complexas acopladas, com o intuito
de estudar os diagramas de fase e a metaestabilidade do sistema. As redes apresentam
interações internas ferromagnéticas e são acopladas entre si através de interações
antiferromagnéticas. O modelo possui conectividade finita, ou seja, cada spin de Ising interage
com um número finito de outros spins. O número de conexões por sítio em cada
rede é uma variável aleatória que segue uma distribuição de Poisson, o que caracteriza
um grafo aleatório de Erdös-Rényi. O objetivo principal do trabalho é obter os diagramas
de fase e as curvas que limitam a região de metaestabilidade em função dos parâmetros
do modelo, como a conectividade média entre as redes, a intensidade da interação
antiferromagnética entre as redes e a temperatura. Usando o método das réplicas, obtemos
equações de auto-consistência para as distribuições de campos efetivos, a partir das
quais podemos calcular a magnetização de cada rede e a energia livre do sistema. As
equações de auto-consistência foram resolvidas numericamente através do algoritmo de
dinâmica de populações. Nós calculamos numericamente a magnetização de cada rede,
a energia livre e a partir disso construímos os diagramas de fase. Na primeira etapa dos
resultados, consideramos que a conectividade média entre as redes é nula, e recuperamos
alguns resultados conhecidos para o modelo de Ising com conectividade finita em um
grafo aleatório de Erdös-Rényi. Para o caso de duas redes acopladas , construímos os diagramas
de fase e calculamos a energia livre. O modelo possui uma fase paramagnética,
onde a magnetização de cada rede é zero, e uma fase antiferromagnética, onde os grafos
possuem magnetizações com sinais opostos. Com base no cálculo da energia livre nós
mostramos que este modelo tem uma solução metaestável, onde o estado ferromagnético
corresponde a um mínimo local de energia livre. Estudamos o limite de estabilidade da
solução ferromagnética em função dos parâmetros do modelo. Além disso, observamos a
presença de uma fase paramagnética a baixas temperaturas, que está relacionada à baixa
conectividade entre as duas redes e no interior delas. Os resultados teóricos para o modelo
de redes acopladas foram comparados com simulações de Monte-Carlo, mostrando
uma ótima concordância. | por |
dc.contributor.advisor1 | Metz, Fernando Lucas | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7792896128018286 | por |
dc.contributor.referee1 | Zimmer, Fábio Mallmann | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6328420212181284 | por |
dc.contributor.referee2 | Erichsen Junior, Rubem | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/2461173825552717 | por |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/6477068854085987 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Física | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Naturais e Exatas | por |