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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37429| Tipo: | Tese |
| Título: | Modelos generalizados de Chern-Pontryagin e uma nova teoria de espinores não-locais |
| Autor(es): | Silva, Ramires Nascimento da |
| Orientador: | Silva, Paulo José Ferreira Porfírio da |
| Coorientador: | Petrov, Albert |
| Orientador: | Bazeia Filho, Dionisio |
| Orientador: | Ramos, Jorge Gabriel Gomes de Souza |
| Orientador: | Lehum, Andre Carlos |
| Orientador: | Cavalcante, Roberto Vinhaes Maluf |
| Resumo: | Esta Tese discorre sobre teorias modificadas da gravitação, explorando aspectos inerentes a causalidade, unitariedade, renormalizabilidade, invariância de Lorentz e quebra de simetria CPT, com destaque aos resultados originais extraídos de duas novas categorias de modelos: i) Modelos generalizados de gravidade Chern-Pontryagin; e ii) Modelo de campo de spin-1/2 não-local, no espaço de Minkowski. No primeiro, formulamos uma classe de modelos de gravidade modificada em 4 dimensões, cuja ação é caracterizada por uma função arbitrária do escalar de Ricci e do termo topológico de Chern-Pontryagin ∗RR. Dentro desta estrutura, para dois protótipos em particular, fI(R, ∗RR) = R + β(∗RR)2 e fII(R, ∗RR) = R + αR2 + β(∗RR)2, derivamos e resolvemos suas respectivas equações do campo para dois ansatz: as métricas tipo-Gödel ST-homogêneas com perturbações em primeira ordem e a métrica de Schwarzschild em rotação lenta, que produziu o efeito Lense- Thirring com uma correção em primeira ordem, potencializado pelo parâmetro angular L, que caracteriza os desvios dos resultados da relatividade geral. Mostramos que os modelos generalizados de Chern-Pontryagin admitem uma representação escalar-tensorial, cuja forma explícita apresenta dois campos escalares: Φ com grau de liberdade dinâmico (scalaron), e ϕ não-dinâmico, que surge acoplado ao termo topológico de Chern-Pontryagin ∗RR, ou seja, ϕ ∗RR, chamado de termo de Chern-Simons gravitacional. Na segunda categoria de modelo, elaboramos uma nova teoria de campo de spin-1/2 não-local, na qual os fatores de forma dependem do operador de Dirac, e não do de d’Alembert. Em seu nível clássico, investigamos a relação de dispersão das partículas livres, que se desvia cada vez mais do caso padrão à medida que os efeitos não-locais se tornam relevantes. No nível quântico, calculamos a ação não-local efetiva de um laço fermiônico com acoplamento de Yukawa. Mostramos que as contribuições dos efeitos não-locais são significativas no limite UV, enquanto no IR elas são suprimidas por uma escala de corte UV, que foi escolhida ser coincidente com a escala da não-localidade Λ. Ademais, acoplamos minimamente um campo de calibre U(1), com demonstração explícita da invariância de gauge do modelo. Finalmente, obtivemos uma versão não-local da equação de Pauli, avaliando seu impacto no fator gs das partículas massivas. |
| Abstract: | This thesis discusses modified theories of gravitation, exploring aspects inherent to causality, unitarity, renormalizability, Lorentz invariance and CPT symmetry breaking, with emphasis on the original results extracted from two new categories of models: i) generalized Chern- Pontryagin gravity models; and ii) the non-local spin-1/2 field model, in Minkowski space. In the first case, we formulate a new class of modified gravity models in 4 dimensions, whose action is characterized by an arbitrary function of the Ricci scalar and the topological Chern-Pontryagin term ∗RR. Within this framework, we derive the gravitational field equations and solve them for a particular model fI (R, ∗RR) = R+β(∗RR)2 and fII(R, ∗RR) = R + αR2 + β(∗RR)2, considering two ansatzes: the slowly rotating Schwarzschild metric and first-order perturbations of Gödel-type metrics. For the former, considering slowly rotating Schwarzschild metric, we find a first-order correction to the frame dragging effect boosted by the parameter L, which characterizes the departures from general relativity results. We show that generalized four-dimensional Chern-Pontryagin models admit a scalar-tensor representation, whose explicit form presents two scalar fields: Φ, a dynamical degree of freedom (scalaron). In contrast, the second, ϕ, is a non-dynamical degree of freedom, which arises coupled with the Chern-Pontryagin topological term ∗RR, that is, ϕ ∗RR, which is nothing more than the gravitational Chern-Simons term. In the latter model, we create a novel nonlocal spin-1/2 field theory in which the form factors depend on the Dirac operator rather than on the d’Alembert operator. At the classical level, we investigate the dispersion relation of free spin-1/2 particles and find that it increasingly deviates from the standard case as the nonlocal effects become relevant. At the quantum level, we compute the fermionic one-loop effective action for the nonlocal spin-1/2 theory with Yukawa coupling and show that the contributions of nonlocal effects are significant in the UV limit. At the same time, in the IR they are suppressed by a UV cutoff scale, which has been chosen to coincide with the nonlocality scale Λ. We minimally couple a U(1) gauge field to the non-local spin-1/2 field theory and explicitly demonstrate that this theory is gauge invariant. Finally, we obtain a nonlocal version of the Pauli equation and the impact of the nonlocality on the gs-factor of massive particles. |
| Palavras-chave: | Teorias modificadas da gravitação Relatividade geral Teorias não-locais Termo Chern-Pontryagin Gravidade de Chern-Simons Invariância de Lorentz Causalidade Modified theories of gravitation General relativity Chern-Pontryagin gravity models Chern-Simons term Non-local gravity Lorentz invariance Causality |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Física |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37429 |
| Data do documento: | 29-Ago-2025 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Física |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| RamiresNascimentoDaSilva_Tese.pdf | 2,03 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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