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Type: Tese
Title: Abordagem efetiva em gravitação quântica com aplicação em cosmologia primordial
Author: Silva, Wágno Cesar e
First Advisor: Chapiro, Ilia
Referee Member: Oliveira Neto, Gil de
Referee Member: Helayel-Neto, José Abdalla
Referee Member: Brito, Gustavo Pazzini de
Referee Member: Pereira Junior, Antônio Duarte
Referee Member: Menezes, Gabriel Santos
Resumo: Nesta tese, exploramos vários aspectos semiclássicos e quânticos da interação gravitacional por meio da ação efetiva induzida por anomalia. Considerando a importância da simetria conforme nas correções semiclássicas, abordamos a generalização conforme do campo vetorial de calibre para o caso de uma dimensão arbitrária e construímos quatro versões da teoria com simetria conforme em 𝑑−dimensões. Formulamos a ação induzida para um fundo métrico-escalar em duas formas covariantes padrão, e estendemos o estudo das ambiguidades nos termos de derivadas totais usando a regularização de Pauli-Villars. Nossa análise da ação induzida em baixas energias revela a conexão existente com o grupo de renormalização e o potencial efetivo. Investigamos o desacoplamento quântico do modo fantasma massivo na teoria quadridimensional do fator conforme da métrica. A análise dos fatores de forma não locais derivados na ordem de 1-loop inclui seu comportamento assintótico nos limites UV (ultraviolet) e IR (infrared). No domínio UV, nossos resultados reproduzem as funções beta baseadas no esquema de Subtração Mínima. No IR, os diagramas com linhas internas de fantasma massivo colapsam em diagramas do tipo snail e tornam-se irrelevantes. Por outro lado, as estruturas que contribuem para o running dos parâmetros da ação completa, e que sobrevivem no IR, possuem correspondência com a parte divergente proveniente da teoria efetiva de baixas energias do fator conforme. Finalmente, discutimos se esses resultados podem lançar luz sobre um possível running da constante cosmológica em baixas energias. Em seguida, como aplicação adicional, exploramos a possibilidade de evitar a singularidade inicial com uma solução de ricochete no Universo primordial. A principal descoberta nesta parte da tese é que uma correção semiclássica simples e bem conhecida, que descreve a mistura de radiação e gravidade na ação efetiva, pode fornecer uma solução analítica com um ricochete. Essa solução requer uma função beta positiva para o termo anômalo da radiação e a contração do Universo no instante inicial. A estimativa numérica mostra que o ricochete pode ocorrer em uma faixa de energia aceitável, mas apenas sob fortes suposições sobre a física de partículas além do Modelo Padrão.
Abstract: In this thesis, we explore various semiclassical and quantum aspects of the gravitational interaction via the anomaly-induced effective action. Considering the importance of the conformal symmetry in the semiclassical contributions, we address the conformal generalization of the gauge vector field to the case of an arbitrary dimension and construct four versions of the theory with conformal symmetry in 𝑑−dimensions. We formulate the induced action with a metric-scalar background in two standard covariant forms and extend the study on ambiguities in the total derivative terms of the anomaly using Pauli-Villars regularization. Our analysis of induced action at low energies reveals existing connection to the renormalization group and effective potential. Subsequently, we investigate the decoupling of massive ghost mode in the four-dimensional theory of the conformal factor of the metric. The analysis of the derived one-loop nonlocal form factors includes their asymptotic behavior in the ultraviolet (UV) and infrared (IR) limits. In the UV domain, our results reproduce the Minimal Subtraction scheme-based beta functions. In the IR, the diagrams with massive ghost internal lines collapse into snail-type graphs and become irrelevant. On the other hand, those structures that contribute to the running of parameters of the full action, and survive in the IR, are well-correlated with the divergent part coming from the effective low-energy theory of the conformal factor. Finally, we discuss whether these results may shed light on the possible running of the cosmological constant at low energies. Next, as an additional application, we explore the possibility of avoiding cosmological singularity with a bounce solution in the early Universe. The main finding is that simple and well-known semiclassical correction, which describes the mixing of radiation and gravity in the effective action, may provide an analytic solution with a bounce. This solution requires a positive beta function for the total radiation term and the contraction of the Universe at the initial instant. The numerical estimate shows that the bounce may occur in an acceptable range of energies, but only under strong assumptions about the particle physics beyond the Standard Model.
Keywords: Gravidade quântica
Simetria conforme
Desacoplamento quântico
Anomalia conforme
Ação efetiva do vácuo
Ricochete semiclássico
Universo primordial
Quantum gravity
Conformal symmetry
Quantum decoupling
Conformal anomaly
Effective action of vacuum
Semiclassical bounce
Primordial universe
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17838
Issue Date: 22-Jul-2024
Appears in Collections:Doutorado em Física (Teses)



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