Desde a formulação da Teoria da Relatividade por Einstein no início do século XX, foram várias as tentativas para se unificar as diversas teorias físicas. Kaluza e Klein foram os primeiros a buscarem esta unificação. Atualmente baseado nas idéias de Kaluza e Klein o sonho de uma unificação retorna através das teorias de cordas e dos modelos de grandes dimensões extras. Neste trabalho faremos um estudo de dois desses modelos contendo grandes dimensões extras, mostrando como é possível se explicar o problema da hierarquia existente entre as interações fundamentais através de dimensões extras compactificadas. O foco, contudo, será o estudo da possibilidade de produção de mini buracos negros (MBN's) em laboratório talvez já na próxima geração de colisores, como o LHC. Dentre os possíveis tipos de buracos negros, estudaremos o de Schwarzschild (sem carga e com momento angular nulo) enfatizando o efeito da carga elétrica que dá origem ao buraco negro de Reissner-Nordström (carregado eletricamente e sem momento angular). Finalmente trataremos dos observáveis que os MBN's (se de fato existirem) poderão deixar nos detectores.

Neste trabalho estudamos o modelo de Nambu-Jona-Lasinio na versão SU(2) com acoplamento vetorial repulsivo e investigamos a estabilidade da matéria de quarks, realizando um estudo da transição de fase quiral no modelo de NJL em termos de uma análise do potencial termodinâmico do sistema. Para o estudo da estabilidade da matéria de quarks, analisamos o comportamento da pressão e da energia por partícula em função da densidade bariônica. O estado de equilíbrio é determinado como o ponto onde o potencial termodinâmico tem um mínimo, sendo a massa constituinte o parâmetro variacional. Discutimos a influência da interação vetorial na EoS e na estrutura da estrela de quarks. Assumiremos que estas estrelas são compostas de matéria de quark pura com e sem equilíbrio beta, condição esta que não foi considerada nos estudos anteriores e que deve ser obedecida pela matéria no interior de estrelas compactas. Varrendo o intervalo de densidades centrais permitidas pela EoS fornecida pelo modelo NJL na fase de quarks com dois sabores, obtemos relações massa-raio inéditas. Mostramos que conforme aumenta o acoplamento vetorial, obtemos estrelas mais massivas com raio maior para a mesma densidade de energia central. Também investigamos a transição de fase hádron-quarks no interior das estrelas de nêutrons e obtemos as relações de massa-raio para todas as famílias de estrelas consideradas. Trabalhos anteriores baseados no fato de que as EoS obtidas para a fase de quarks usando o modelo NJL são moles o suficiente para tornar as estrelas de nêutrons instáveis com o aparecimento de uma fase de quarks em seu interior, sugerem um modelo NJL modificado com um momento de cutoff que depende do potencial químico. No entanto, nesta abordagem, a instabilidade ainda permanece. Por isso, sugerimos a introdução de um acoplamento vetorial no modelo NJL, o que torna as EoS obtidas por este modelo mais duras, diminuindo assim esta instabilidade. Concluímos, que para ocorrer uma transição de fase para matéria de quarks estável em relação a oscilações de massa e raio, precisamos trabalhar em uma região de densidades muito altas, o que levaria a estrelas ainda mais compactas.

O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito de melhor compreendermos a estrutura interna de objetos compactos, mais especificamente de estrelas híbridas. Para tal fizemos um estudo detalhado sobre a estrutura interna desta classe de estrelas utilizando o modelo de Nambu-Jona-Lasineo (NJL) em sua versão SU(3). No entanto, na tentativa de obtermos uma configuração estelar estável, impusemos uma modificação ao modelo, um cutoff dependente do potencial químico. Mostramos que com uma nova parametrização de cutoff é possível alcançar o objetivo traçado, uma estrela compacta com núcleo de quarks estável. Dando sequência ao trabalho, mensuramos a possibilidade de se detectar um sinal gravitacional oriundo de modos quasi-normais f e p de estrelas compactos na banda de frequência de detectores de massa ressonante. Verificamos que na banda de frequência de detectores esféricos é promissora uma futura detecção de um sinal gravitacional emitida pelo modo f de estrelas muito compactas, tais como estrelas de quarks. Verificamos ainda a influência dos parâmetros da equação de estado que rege a estrutura interna de determinada estrela com a frequência e o tempo de decaimento do sinal gravitacional emitido. Por fim, apresentamos um novo método de análise de dados para detectores de ondas gravitacionais esféricos, o método de barras independentes. Mostramos que com este somos capazes de resolver o problema inverso em detectores esféricos independente da configuração de transdutores sob a superfície esférica.