Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-12T12:08:23Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3631858 bytes, checksum: 8e326a8bf5b797bf3b1919d031583614 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-12T12:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3631858 bytes, checksum: 8e326a8bf5b797bf3b1919d031583614 (MD5) Previous issue date: 2017-07-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we consider a charged massive fermionic quantum field in the idealized cosmic string spacetime and in the presence of a magnetic field confined in a cylindrical tube of finite radius. Three distinct configurations for the magnetic fields are taken into account: (i) a cylindrical shell of radius a, (ii) a magnetic field proportional to 1/r and (iii) a constant magnetic field. In these three cases, the axis of the infinitely long tube of radius a coincides with the cosmic string. Our main objectives in this paper are to analyze vacuum expected values (VEVs) of the current density, jP, fermionic condensate (FC) e and the VEV of the fermionic energy-momentum tensor, Ti". In order to do that, we explicitly construct the complete set of normalized wave-functions for each configuration of magnetic field. We show that in the region outside the tube, the current density, the FC and the VEV of the energy-momentum tensor are decomposed into two parts: the first ones correspond to the zero-thickness magnetic flux contributions, and the seconds are induced by the non-trivial structure of the magnetic field, named core-induced contributions. The latter present specific forms depending on the magnetic field configuration considered. We also show that the VEV of the energy-momentum tensor is diagonal, obeys the conservation condition and its trace is expressed in terms of the fermionic condensate. / Nesta Tese, consideramos urn campo fermiônico massivo e carregado no espaço-tempo de uma corda cósmica ideal na presença de um campo magnético confinado em um tubo cilindrico de raio finito a. Levamos em conta três configurações para o campo magnético: (i) uma casca cilindrica de raio a, (ii) um campo magnetico proporcional a 1/r e (iii) urn campo magnetico constante. Nos três casos, o eixo de simetria da corda cósmica coincide corn o eixo de simetria do tubo cilindrico de campo magnetico, dispostos ao longo do eixo z. Nossos principais objetivos nesta Tese sao analisar os valores esperados no yam° (VEV) da densidade de corrente, ji", do condensado fermionico (FC) e o VEV do tensor energia-momento (TEM), Ti". Para isto, construfmos urn conjunto completo de fungoes de onda de Dirac normalizadas para cada configuragao de campo magnetic° e mostramos que na regiao fora do tubo, a densidade de corrente, o CF e o VEV do TEM sao decompostos como a soma de duas partes. A primeira corresponde a contribuigao da linha de fluxo magnetic° que corre ao longo da corda cOsmica ideal, e a segunda contribuigao é induzida devido a estrutura nao trivial de campo magnetic°. Mostramos tambem que o VEV do tensor energia-momento é diagonal, obedece a condigao de conservagao e que seu trago é expresso ern termos do condensado fermionico.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1268026 bytes, checksum: 26540918af151a01bb663415557d121e (MD5) Previous issue date: 2010-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper deals with the influence of the gravitational field produced by a rotating black hole on quantum systems. More specifically, are considered scalar quantum particles, which are described by the Klein-Gordon equation. Initially, it was shown a way by which is possible to obtain the Kerr metric, which characterize a rotating black hole. Still on the Kerr metric, it was studied some important properties of this spacetime. Was then obtained the exact solution of the Klein-Gordon equation in the Kerr spacetime, which is given in terms of the confluent Heun s functions and, in the particular case of extreme Kerr, was obtained that the solution of the Klein-Gordon equation in this spacetime is given by the doubly confluent Heun s functions. For the Klein-Gordon equation in the Kerr spacetime, it was verified that the solution is consistent with results already known in the literature for regions near the event horizon and at infinity. Moreover, due to the difficulties inherent in the Kerr metric, was considered the limit where the black hole has low rotational speed, resulting in the metric of Lense-Thirring. In this situation, using an asymptotic method and a method in series, were obtained approximate solutions that describe the behavior of scalar quantum particles in the presence of the gravitational field produced by the body. Finally, some physical effects in Kerr spacetime were considered. / Este trabalho trata sobre a influência do campo gravitacional produzido por um buraco negro com rotação sobre sistemas quânticos. Mais especificamente, são consideradas partículas quânticas escalares, que são descritas através da equação de Klein-Gordon. Inicialmente, é mostrado uma maneira através da qual é possíıvel obter a métrica de Kerr, a qual caracteriza um buraco negro com rotação. Ainda sobre a métrica de Kerr, são estudadas algumas propriedades importantes deste espaço-tempo. Em seguida, foi obtida a solução exata da equação de Klein- Gordon no espaço-tempo de Kerr, sendo esta dada em termos das funções confluentes de Heun e, no caso particular de Kerr extremo, foi obtido que a soluçã o da equação de Klein-Gordon neste espaço-tempo é dada pelas funções duplamente confluente de Heun. Para a equação de Klein-Gordon no espaço-tempo de Kerr, verificou-se que a soluçãoo obtida é compatível com resultados já conhecidos na literatura para regiões próximo ao horizonte de eventos e no infinito. Por outro lado, devido às dificuldades inerentes á métrica de Kerr, foi considerado o limite em que o buraco negro possui baixas velocidades de rotação, resultando na métrica de Lense-Thirring. Nesta situação, usando um método assintótico e um outro método em série, foram obtidas soluções aproximadas que descrevem o comportamento de partículas quânticas escalares na presença do campo gravitacional produzido por este corpo. Por fim, alguns efeitos físicos no espaço-tempo de Kerr foram considerados.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-08T13:15:08Z No. of bitstreams: 1 dantedonizetipereira.pdf: 460175 bytes, checksum: 092f58c5d71aa77ff03d0ae0604294a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T18:10:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dantedonizetipereira.pdf: 460175 bytes, checksum: 092f58c5d71aa77ff03d0ae0604294a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T18:10:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dantedonizetipereira.pdf: 460175 bytes, checksum: 092f58c5d71aa77ff03d0ae0604294a1 (MD5) Previous issue date: 2013-07-18 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese exploramos diferentes aspectos de teorias clássicas e quânticas de campos. Na parte clássica, examinamos o fenômeno da birrefringência eletro-magneto-óptica em ele-trodinâmica não-linear no contexto de meios materiais dielétricos não-lineares como uma correção efetiva à teoria linear maxwelliana do eletromagnetismo. Na parte quântica, seguindo o método do heat kernel em teoria quântica de campos sobre espaços curvos, derivamos e estudamos a estrutura das divergências a 1-loop para a ação efetiva de diferentes modelos. Em particular, no ramo do modelo de Yukawa, exibimos duas novas formas de ambiguidades as quais tomam lugar na ação efetiva de campos fermiônicos através do fenômeno da anomalia multiplicativa não-local. Além disso, analisamos a estrutura das divergências ultravioletas a 1-loop para um modelo recentemente proposto de gravitação massiva livre de fantasmas, e mostramos que esse modelo encontra sérias dificuldades no nível quântico. / In this thesis we explore different aspects in classical and quantum field theories. In the classical part, we examine the phenomenon of electro-magneto-optical birefringence in nonlinear electrodynamics in the context of nonlinear dielectric media as an effective correction to the linear Maxwellian theory of electromagnetism. In the quantum part, following the heat kernel method in quantum field theory on curved spaces, we derive and study the structure of the 1-loop divergences for the effective action of different models. In particular, through the Yukawa model, we show two new forms of ambiguities which take place in the effective action of fermionic fields through the phenomenon of nonlocal multiplicative anomaly. Moreover, we analyzed the structure of ultraviolet divergences at 1-loop for a recently proposed ghost-free massive gravity model, and we show that this model meets serious difficulties at the quantum level.

Les deux principales prédictions de la théorie quantique des champs en espace-temps courbe, à savoir la radiation de Hawking et la production de paires de particules ayant lieu dans un espace-temps non stationnaire, n'ont jamais été testé expérimentalement et impliquent toutes deux des processus à ultra haute énergie. En conséquence, de telles prédictions doivent être considérées prudemment. En utilisant l'analogie avec des systèmes de matière condensée mise en avant par Unruh, leur analogue pourrait être testé en laboratoire. Par ailleurs, dispersion et dissipation sont toujours présentes dans de tels systèmes, ce qui régularise la théorie à courte distances. Lors d'expériences destinées à tester les prédictions citées ci-dessus, le bruit thermique modifiera le résultat. En effet, il existe une compétition entre l'émission stimulée dudit bruit thermique et l'émission spontanée issue du vide quantique. Afin de mesurer la radiation de Hawking analogue et de l'analogue des productions de paires (souvent appelé effet Casimir dynamique), il est alors nécessaire de calculer les conséquence de la dispersion et de la dissipation, ainsi que d'identifier des observables permettant de certifier que l'amission spontanée a eu lieu. Dans cette thèse, nous analyserons d'abord les effets de la dispersion et de la dissipation à la fois sur la radiation de Hawking et sur la production de paires de particules. Afin d'obtenir des résultats explicites, nous travaillerons avec l'espace-temps de de Sitter. Les symétries de la théorie nous permettront d'obtenir des résultats exacts. Ceux-ci seront alors appliqués aux trous noirs grâce aux ressemblances entre la région proche du trou noir et l'espace de de Sitter. Afin d’introduire de la dissipation, nous considérerons un modèle exactement soluble permettant de modéliser n'importe quel taux de dissipation. Dans un tel modèle, le champ est couplé de manière linéaire à un environnement contenant un ensemble dense de degrés de liberté. Dans un tel contexte, nous étudierons l'intrication des particules produites. Ensuite, nous considérerons des systèmes de matière condensée spécifiques, à savoir les condensats de Bose et les polaritons. Nous analyserons les effets de la dissipation sur l'intrication de l’effet Casimir dynamique. Enfin, nous étudieront de manière générique l'intrication de la radiation de Hawking en présence de dispersion pour des systèmes analogues. / The two main predictions of quantum field theory in curved space-time, namely Hawking radiation and cosmological pair production, have not been directly tested and involve ultra high energy configurations. As a consequence, they should be considered with caution. Using the analogy with condensed matter systems put forward by Unruh, their analogue versions could be tested in the lab. Moreover, the high energy behavior of these systems is known and involved dispersion and dissipation, which regulate the theory at short distances. When considering experiments which aim to test the above predictions, the thermal noise will contaminate the outcome. Indeed, there will be a competition between the stimulated emission from thermal noise and the spontaneous emission out of vacuum. In order to measure the quantum analogue Hawking radiation, or the analogue pair production also called dynamical Casimir effect, one should thus compute the consequences of ultraviolet dispersion and dissipation, and identify observables able to establish that the spontaneous emission took place. In this thesis, we first analyze the effects of dispersion and dissipation on both Hawking radiation and pair particle production. To get explicit results, we work in the context of de Sitter space. Using the extended symmetries of the theory in such a background, exact results are obtained. These are then transposed to the context of black holes using the correspondence between de Sitter space and the black hole near horizon region. To introduce dissipation, we consider an exactly solvable model producing any decay rate. In such a model, the field is linearly coupled to an environment containing a dense set of degrees of freedom. We also study the quantum entanglement of the particles so produced. In a second part, we consider explicit condensed matter systems, namely Bose Einstein condensates and exciton-polariton systems. We analyze the effects of dissipation on entanglement produced by the dynamical Casimir effect. As a final step, we study the entanglement of Hawking radiation in the presence of dispersion for a generic analogue system.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-05-15T19:23:47Z No. of bitstreams: 1 tiberiodepaulanetto.pdf: 1926871 bytes, checksum: 17bceffda5c85de37a0d50a14f4f3f04 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-05-22T14:37:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tiberiodepaulanetto.pdf: 1926871 bytes, checksum: 17bceffda5c85de37a0d50a14f4f3f04 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T14:37:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tiberiodepaulanetto.pdf: 1926871 bytes, checksum: 17bceffda5c85de37a0d50a14f4f3f04 (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese, exploram-se diferentes aspectos e aplicações das teorias gravitacionais com correções quânticas. O texto é dividido em três partes principais. Na primeira parte, são consideradas as soluções linearizadas em diferentes teorias de gravitação com derivadas superiores. O potencial Newtoniano é calculado nos modelos locais, super-renormalizáveis no nível quântico, e mostra-se que a singularidade Newtoniana é cancelada devido a contribuição dos modos massivos extras. Logo depois, o colapso gravitacional de uma pequena massa é estudado na gravitação não-local livre de fantasmas, sendo o principal resultado a ausência da singularidade na solução do campo gravitacional e a possibilidade da não formação do miniburaco negro como resultado do colapso. Na segunda parte, algumas questões sobre a inflação induzida pela anomalia conforme são estudadas. É discutida a possibilidade da transição entre os períodos de inflação estável para instável. É mostrado que esta transição é automática se as correções quânticas nesse período forem desprezadas. Em seguida, considera-se o efeito de termos que violam as simetrias de CPT e Lorentz na inflação induzida pela anomalia conforme. É demonstrado que os novos termos responsáveis por violar essas simetrias não afetam a dinâmica do fator de escala da métrica. Por fim, na terceira parte as correções quânticas para o modelo dos Galileons e para as teorias dos campos massivos tensoriais antissimétricos são obtidas. É mostrado que o propagador da teoria dos Galileons recebe correções quânticas com derivadas superiores e que o teorema de não-renormalização do modelo dos Galileons permanece, de uma maneira generalizada, válido na região das baixas energias. Depois, por meio de cálculos explícitos das correções quânticas semiclássicas não-locais é confirmada a equivalência quântica entre os modelos dos campos tensoriais antissimétricos massivos com a teoria de Proca e com o modelo do campo escalar massivo mínimo. / In this thesis, different aspects and applications of gravitational theories with quan-tum corrections are explored. The text is divided into three main parts. In the first part, the linearized solutions in different gravity theories with higher derivatives are considered. The Newtonian potential is calculated in the local models, super-renormalizable at the quantum level, and it is shown that the Newtonian singularity is cancelled due to the contributions of the extra massive modes. Then the gravitational collapse of a small mass is studied in non-local ghost-free gravity, being the main result the absence of singularity in the gravitational field solution and the possibility of non-mini black hole formation as the collapse result. In the second part, some issues about anomaly-induced inflation are studied. It is discussed the possibility of the transition between stable to unstable periods of inflation. It is shown that this transition is automatic if the quantum corrections in this period are neglected. In the following, we consider the effect of CPT and Lorentz-violating terms in the conformal anomaly-induced inflation. It is shown the new terms responsible to violate these symmetries do not affect the dynamics of the metric scale factor. Finally, in the third part, the quantum corrections for the Galileon model and for the theory of the massive antisymmetric tensor fields are obtained. It is shown that the propaga-tor of Galilean theory receives quantum corrections with higher derivatives and that the non-renormalization theorem for Galileon models remains, in a generalized way, valid in the low-energy region. Then, by means of explicit calculations of non-local semiclassical quantum corrections, the quantum equivalence between the massive antisymmetric tensor field models with the Proca theory and minimal massive scalar field model is confirmed.