Made available in DSpace on 2018-08-01T21:59:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10530_Tese final Rodrigo Martins de Siqueira Barbosa.pdf: 1078979 bytes, checksum: 04cac1a43d203dea4348596e456d6d88 (MD5) Previous issue date: 2016-11-22 / A cosmologia padrão requer, para explicar de forma satisfatória os dados observados, componentes de energia que são muito diferentes daquelas que conhecemos no modelo padrão de partículas; estes, são conhecidos como Energia Escura e Matéria Escura. Apesar de bem aceitos, a origem destes ainda é controversa. Uma proposta para tentar explicar tais conceitos é a contrarreação causada pela não-homogeneidade da distribuição de matéria no universo. Neste trabalho apresentamos o formalismo de contrarreação de Buchert, e o utilizamos para demonstrar que uma pressão viscosa pode ser entendida como consequência de uma contrarreação. Depois estabelecemos um modelo de media baseado numa solução de LTB, linearizado com respeito ao parâmetro da curvatura. Fazemos comparação com dados de supernova utilizando uma métrica modelo (template metric) que permite relacionar o desvio para o vermelho neste modelo com uma versão semelhante ao formalismo usual.

Orientador: Fabio Iocco / Banca: Edurado Ponton Bayona / Banca: Carola Dobrigkeit Chinellato / Banca: Luis Raul Weber Abramo / Abstract: The detailed knowledge of the dark matter (DM) distribution in the Milky Way (MW) is important for understanding the interplay between baryons and DM in the processes involved in galaxy formation and evolution. It is further a key element for experiments that aim to directly or indirectly detect the DM particle due to theoretically predicted non-negligible, weak interactions between DM and Standard Model particles. In this thesis, we aim to determine the distribution of DM in our Galaxy. First, we constrain the density profile of the DM halo by means of kinematical tracers of the total gravitational potential. We use objects in circular orbits around the Galactic centre (GC) as tracers of the total dynamical mass. By subtracting from the observed rotation velocities the velocities predicted for the visible component of the Galaxy (stars plus gas) -under the assumption of Newtonian gravity- we derive constraints on the DM distribution in the MW once a given parameterisation for the DM density profile is adopted. For the distribution of the visible, baryonic component of the Galaxy, we adopt a large array of observationally inferred, three-dimensional density profiles. In this way, we bracket current uncertainties on the shape and the normalisation of the Galactic visible component. Our determination of the DM density profile in the MW proceeds from astrophysical observations. These observations have sizeable uncertainties that need to be properly taken into account. We further... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: O conhecimento detalhado da distribuição da matéria escura na Via Láctea é importante para a compreensão da interação entre bariões e matéria escura nos processos envolvidos na formação e evolução das galáxias. Além disso, é um elemento-chave para experimentos que objetivam detectar direta ou indiretamente a partícula de matéria escura devido a interações fracas, desprezíveis e teoricamente previstas entre as partículas de matéria escura e Modelo Padrão. Nesta tese, pretendemos determinar a distribuição da matéria escura na nossa galáxia. Primeiro, restringimos o perfil de densidade do halo matéria escura por meio de traçadores cinemáticos do potencial gravitacional total. Usamos objetos em órbitas circulares ao redor do centro galáctico como traçadores da massa dinâmica total. Ao subtrair das velocidades de rotação observadas as velocidades previstas para o componente visível da galáxia (estrelas mais gás) - sob a hipótese da gravidade newtoniana - derivamos restrições na distribuição da matéria escura na nossa Galáxia, uma vez que uma dada parametrização para o perfil de densidade da matéria escura é adotado. Para a distribuição do componente visível e bariônico da Galáxia, adotamos uma grande variedade de perfis de densidade tridimensionais observados e inferidos. Desta forma, colocamos as incertezas atuais na forma e na normalização do componente visível Galáctico. Nossa determinação do perfil de densidade da matéria escura na Galáxia provém de observações astrofísicas. Essas observações têm incertezas consideráveis que precisam ser devidamente levadas em conta. Além disso, apresentamos uma análise que quantifica as incertezas astrofísicas que afetam a determinação da distribuição da matéria escura na Via Láctea e, portanto, a interpretação dos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Rogério Rosenfeld / Banca: Alberto Vasquez Saa / Banca: Bruto Max Pimentel Escobar / Resumo: Na última década várias observações indicam que o universo está expandindo aceleradamente. Essa expansão acelerada pode ser explicada em um universo composto de 70% de energia escura e 30% de matéria (25% de matéria escura e 5% de matéria bariônica). A energia escura proporciona a pressão negativa necessária para produzir a aceleração em grandes escalas. Nesse trabalho faz-se uma revisão do modelo de um campo escalar como fonte da energia escura, conhecido genericamente como modelo de quintessência. Estuda-se o modelo de quintessência acoplada à matéria escura / Abstract: In the previous decade many observations indicate that the universe is accelerating. This rapid expansion can be explained in an universe made up of 70% of dark energy and 30% of matter (25% of dark matter and 5% of baryonic matter). The dark energy provides negative pressure to produce acceleration. In this work it is studied the model of Quintessence, a model of scalar field, as source of the dark energy. It is studied the model of Coupled Quintessence with dark matter / Mestre

Made available in DSpace on 2018-07-27T18:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-28. Added 1 bitstream(s) on 2018-07-27T18:30:43Z : No. of bitstreams: 1 000876019.pdf: 830419 bytes, checksum: d04b4fc0f1ac3688428cce3a07901b9e (MD5) / A matéria escura é responsável por cerca de 85% de toda a matéria do universo. Sabe-se que ela possui um longo tempo de vida, que é neutra e interage com a matéria comum apenas gravitacionalmente. Muitos modelos foram aventados para descrever as possíveis partículas de matéria escura, muitos deles baseados em extensões do modelo padrão para partículas elementares. Em particular, há os modelos de partículas massivas interativas por força forte, os SIMPs, que estendem o modelo padrão com um setor escalar extra contendo todas as partículas de matéria escura, cuja estabilidade é garantida por uma simetria discreta, a qual respeitam. Essa simetria também estende as possível interações entre as partículas de matéria escura para além da usual auto-aniquilação de pares e do contexto do problema de Lee-Weinberg, descrito pelas partículas massivas interagentes por força fraca, os WIMPs. Neste trabalho postulamos a existência de um setor escalar com uma simetria discreta 'Z IND. 3'; consequente de uma quebra de simetria U(1)DM global. Esta simetria permite que processos de semi-aniquilação e aniquilação 3 SETA 2 também ocorram, além do usual processo de auto-aniquilação. Estudaremos esses três cenários, encontrando as soluções das equações de Boltzmann e comparando suas respectivas abundâncias com o resultado observacional, para podermos avaliar nosso modelo. Começaremos por revisar importantes conceitos da cosmologia padrão e por apresentar o modelo. Então revisaremos as soluções numéricas para as equações, e apresentaremos nossos próprios resultados para soluções semi-analíticas dos processos de semianiquilação e de aniquilação 3 'SETA' 2. Concluiremos por apresentar nossos próprios resultados para a solução da equação de Boltzmann para o processo 3 'SETA' 2 usando uma seção de choque que é dependente da temperatura, calculada com o pacote CalcHEP / Dark matter accounts for approximately 85% of all the matter in the universe. It is known to have a long lifetime, to be neutral and to interact with ordinary matter almost only gravitationally. There have been several models to suggest possible particles for the dark matter, many of them relying on extensions to the standard model of elementary particles. In particular, there are SIMP (strongly-interacting massive particles) models, which extend the standard model by an extra scalar sector containing the dark-matter particles, whose stability is provided by a discrete symmetry. This symmetry also extends the possible interactions between the dark-matter particles to beyond the usual pair annihilation and Lee-Weinberg scenario described by the WIMP (weakly-interacting massive particles) models. In our study, we postulate the existence of an extended dark sector with a 'Z IND. 3' discrete symmetry, which is the consequence of a global U(1)DM symmetry breaking. This symmetry allows the semi-annihilation and 3 'SETA' 2 annihilation processes to take place, besides the usual self-annihilation process. We will study each of these three scenarios, solving the respective Boltzmann equations and comparing the correspondent relic abundance to the observed one, in order to verify the liability of each of them. We will start by reviewing important aspects of standard cosmology and presenting our model. Then we will review the numerical solutions for the equations, and present our own results for semi-analytical solutions to the semi- and 3 'SETA' 2 annihilation processes. We will end by presenting our own results on solving the 3 'SETA' 2 Boltzmann equation for a temperature-dependent cross-section, calculated with the CalcHEP package

Orientador: Eduardo Pontón Bayona / Banca: Enrico Bertuzzo / Banca: Ricardo D'Elia Matheus / Resumo: O problema da matéria escura é uma das questões abertas da cosmologia e da física de partículas. Inúmeras observações, em diferentes escalas astronômicas, sustentam que a quantidade de matéria luminosa presente não é capaz de explicar o comportamento observado. A solução para esta inconsistência foi obtida através da introdução de uma nova forma de matéria que, não interagindo com a luz, foi intitulada por matéria escura. O Modelo Padrão da Cosmologia indica que esta componente contribui com mais de 80% da densidade de matéria no Universo, deve ser estável, não relativística e sua densidade relíquia deve combinar com as medidas obtidas pelas flutuações da CMB. Apesar disso, a natureza da matéria escura ainda é um mistério. Entre as partículas candidatas à matéria escura os mais populares são os chamados WIMPs. Esta espécie é considerada uma relíquia térmica e podem fornecer uma abundância compatível com a observada. Nesta direção, o presente trabalho então, trata uma extensão do Modelo Padrão da Física de Partículas, uma vez que este modelo não fornece nenhuma partícula apropriada à matéria escura, chamada Modelo do Dubleto Inerte, que é obtido adicionando um novo dubleto escalar por meio de uma simetria Z_2 que desenvolve uma configuração de vácuo trivial. Dentro do novo espectro de partículas estudamos aquela que parece propor um candidato viável à matéria escura. / Abstract: Abstract: The problem of dark matter is one of the open questions of cosmology and particle physics. Several observations, at di erent astronomical scales, maintain that the amount of light matter present is not able to explain the observed behavior. The solution to this inconsistency was obtained by introducing a new form of matter which, not interacting with light, was titled as dark matter. The Standard Model of Cosmology indicates that this component contributes with more than 80% of the matter density in the Universe, must be stable, non relativistic and its relic density should match with the measurements obtained by the uctuations of the CMB. Despite this, the nature of dark matter is still a mystery. Among the candidate particles for dark matter the most popular are the so-called WIMPs. This species is considered a thermal relic and can provide an abundance compatible with that observed. In this direction, the present work then deals with an extension of the Standard Model of Particle Physics, since this model does not provide any particle appropriate to dark matter, called Inert Doublet Model, which is obtained by adding a new scalar doublet through a Z2 symmetry that develops a trivial vacuum con guration. Inside this new spectrum of particles we study the one that seems to propose a viable candidate to the dark matter / Mestre

Orientador: Rogério Rosendeld / Co-orientador: Nicolás Bernal / Banca: Ricardo D'Elia Matheus / Banca: Renata Zukanovich Funchal / Resumo: A matéria escura é responsável por cerca de 85% de toda a matéria do universo. Sabe-se que ela possui um longo tempo de vida, que é neutra e interage com a matéria comum apenas gravitacionalmente. Muitos modelos foram aventados para descrever as possíveis partículas de matéria escura, muitos deles baseados em extensões do modelo padrão para partículas elementares. Em particular, há os modelos de partículas massivas interativas por força forte, os SIMPs, que estendem o modelo padrão com um setor escalar extra contendo todas as partículas de matéria escura, cuja estabilidade é garantida por uma simetria discreta, a qual respeitam. Essa simetria também estende as possível interações entre as partículas de matéria escura para além da usual auto-aniquilação de pares e do contexto do problema de Lee-Weinberg, descrito pelas partículas massivas interagentes por força fraca, os WIMPs. Neste trabalho postulamos a existência de um setor escalar com uma simetria discreta 'Z IND. 3'; consequente de uma quebra de simetria U(1)DM global. Esta simetria permite que processos de semi-aniquilação e aniquilação 3 "SETA" 2 também ocorram, além do usual processo de auto-aniquilação. Estudaremos esses três cenários, encontrando as soluções das equações de Boltzmann e comparando suas respectivas abundâncias com o resultado observacional, para podermos avaliar nosso modelo. Começaremos por revisar importantes conceitos da cosmologia padrão e por apresentar o modelo. Então revisaremos as soluções numéricas para as equações, e apresentaremos nossos próprios resultados para soluções semi-analíticas dos processos de semianiquilação e de aniquilação 3 'SETA' 2. Concluiremos por apresentar nossos próprios resultados para a solução da equação de Boltzmann para o processo 3 'SETA' 2 usando uma seção de choque que é dependente da temperatura, calculada com o pacote CalcHEP / Abstract: Dark matter accounts for approximately 85% of all the matter in the universe. It is known to have a long lifetime, to be neutral and to interact with ordinary matter almost only gravitationally. There have been several models to suggest possible particles for the dark matter, many of them relying on extensions to the standard model of elementary particles. In particular, there are SIMP (strongly-interacting massive particles) models, which extend the standard model by an extra scalar sector containing the dark-matter particles, whose stability is provided by a discrete symmetry. This symmetry also extends the possible interactions between the dark-matter particles to beyond the usual pair annihilation and Lee-Weinberg scenario described by the WIMP (weakly-interacting massive particles) models. In our study, we postulate the existence of an extended dark sector with a 'Z IND. 3' discrete symmetry, which is the consequence of a global U(1)DM symmetry breaking. This symmetry allows the semi-annihilation and 3 'SETA' 2 annihilation processes to take place, besides the usual self-annihilation process. We will study each of these three scenarios, solving the respective Boltzmann equations and comparing the correspondent relic abundance to the observed one, in order to verify the liability of each of them. We will start by reviewing important aspects of standard cosmology and presenting our model. Then we will review the numerical solutions for the equations, and present our own results for semi-analytical solutions to the semi- and 3 'SETA' 2 annihilation processes. We will end by presenting our own results on solving the 3 'SETA' 2 Boltzmann equation for a temperature-dependent cross-section, calculated with the CalcHEP package / Mestre

Propomos um modelo fenomenológico unificado para matéria escura e energia escura, baseado em uma equação de estado com parâmetro w escrito em termos de arco-tangente. Os parâmetros livres do modelo são três constantes: Ωb0, α e β. O parâmetro α dita a taxa de transição entre o período de domínio da matéria e o período de expansão acelerada. A razão β/ α fornece o redshift de equivalência entre os dois regimes. Os parâmetros cosmológicos são fixados pelos dados observacionais de nucleossíntese primordial, supernovas do tipo Ia, explosões de raios gama, oscilações acústicas de bárions e medição do parâmetro de Hubble. Os vários conjuntos de dados são usados em diferentes combinações para ajustar os parâmetros cosmológicos via análise estatística. O Modelo Unificado é comparado ao modelo ΛCDM e suas diferenças são enfatizadas. A análise realizada em background parece indicar que o Modelo Unificado dinâmico é ligeiramente preferível em detrimento do modelo ΛCDM. No entanto, através do desenvolvimento da teoria de perturbação para o nosso Modelo Unificado, concluímos que ele é incapaz de produzir o power spectrum atual das flutuações de densidade. Esta é uma desvantagem possivelmente fatal do nosso modelo, pelo menos na parametrização de w utilizada. / We propose a phenomenological unified model for dark matter and dark energy based on an equation of state parameter w that scales with the arc tangent of the redshift. The free parameters of the model are three constants: Ωb0, α and β. Parameter α dictates the transition rate between the matter dominated era and the accelerated expansion period. The ratio β/α gives the redshift of the equivalence between both regimes. Cosmological parameters are fixed by observational data from Primordial Nucleosynthesis, Supernovae of the type Ia, Gamma-Ray Bursts and Baryon Acoustic Oscillations. The various sets of data are used in different combinations to constraint the parameters through statistical analysis. The unified model is compared to the ΛCDM model and their differences are emphasized. The analysis performed on the background seems to indicate that our dynamical unified model is slightly preferable to the concordance ΛCDM model. However, by developing the perturbation theory for our unified model, we conclude that it is unable to produce the power spectrum of density fluctuation observed today. This is a possibly fatal drawback of our model, at least in the parameterization of w. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JULIANO.pdf: 763669 bytes, checksum: 11338cd37be8259b36f7d082711b3ff7 (MD5) Previous issue date: 2007-08-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Uma caracterização bem elaborada das massas das galáxias é de fundamental importância para entendermos a formação e a evolução das galáxias, assim como o Universo. A velocidade circular das galáxias espirais é utilizada para estimar a massa das galáxias. Os dados observacionais das curvas de rotação mostram que as velocidades circulares permanecem praticamente constantes, mesmo a grandes distâncias do centro galáctico onde a influência da matéria luminosa é muito atenuada. Com essa constatação observacional, origina-se um dos problemas mais controvertidos das astrofísicas galáctica e extra-galáctica: o que causaria esse fenômeno. Alguns pesquisadores tentam solucionar o problema da planitude das curvas de rotação adicionando uma componente extra de matéria, a matéria escura; outros pesquisadores propõem uma correção no potencial gravitacional Newtoniano. Apresentamos neste trabalho, uma correção logarítmica no potencial gravitacional Newtoniano como uma alternativa de explicação do problema da planitude das curvas de rotação, sem a necessidade de acrescentar matéria escura. Além disso, a estrutura logarítmica da correção abre possibilidade de conexão com a teoria de cordas cósmicas. Apesar de utilizarmos uma distribuição simplificada de massa - tipo disco, os resultados analíticos obtidos no presente trabalho mostram uma excelente concordância com os dados observacionais das curvas de rotação da maioria das galáxias LSB analisadas. Esses resultados nos incentivam a investir na sofisticação do modelo. / A well elaborated characterization of the masses of the galaxies is of basic importance to understand the formation and the evolution of the galaxies, as well as the Universe. The circular speed of the spiral galaxies is used to estimate the mass of the galaxies. The observacional data of the rotation curves exactly show that the circular speeds practically remain constant at large distances of the galactic center, where the influence of the luminous mass is very attenuated. With this observacional evidence, of originates one of the controvertial problems of astrophysics galactic and the extra-galactic: what it could cause this phenomenon? Some researchers try to solve the problem of the flattenning of the rotation curves adding one extra component of mass, the dark matter; other researchers consider a correction in the Newtonian gravitational potential. We present in this work, a logarithmic correction in the Newtonian gravitational potential as an alternative for the explanation of the problem of the flattenning of the rotation curves without the necessity to add dark matter. Moreover, the logarithmic structure of the correction opens possibility of connection with the theory of cosmic strings. Although the use of a simplified disk mass distribution, the obtained analytical results in the present work show to an excellent agreement with the observational data of the curves of rotation of the majority of analyzed galaxies LSB. These results stimulate to invest in the sophistication of the model.

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-30Bitstream added on 2014-08-27T15:57:06Z : No. of bitstreams: 1 000780887.pdf: 2451861 bytes, checksum: d64f704d01f324953479512fbedd1f33 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na primeira parte deste trabalho, fornecemos a história que constitui a base para a evidência de matéria escura. Também, apresentamos aqui alguns dos candidatos à matéria escura mais estudados. Depois, mostramos as ferramentas necessárias ao entendimento dos cálculos de densidade de relíquia, tais como a base de Relatividade Geral e da cosmologia do universo primordial (termodinâmica do universo primordial, média térmica da seção de choque de aniquilação vezes a velocidade, e as soluções analítica e numérica para a equação de Boltzmann). Finalmente, dentro desta parte de fundamentação, discutimos brevemente alguns dos experimentos de detecção direta e indireta e vínculos impostos por eles sobre a matéria escura. Na segunda parte, analisamos uma extensão, do Modelo Padrão, obtida adicionando-se à simetria de gauge um grupo U(1) local de carga B-L, número bariônico menos número leptônico. Nós mostramos que esta extensão, chamada de modelo B-L, pode conter dois candidatos viáveis à matéria escura e estudamos as condições sobre o espaço de parâmetros do potencial escalar que não só resulta na densidade de relíquia observada, mas também está em acordo com os vínculos provenientes de experimentos de detecção direta / In the ?rst part of this work, we provide the historical background that underlies the evidence of dark matter. Also, we present here some of the most studied dark matter candidates. Later, we show the necessary tools for the understanding of relic density calculation, such as the basics of General Relativity and the early Universe Cosmology (thermodynamics of the early Universe, the thermal average of the annihilation cross section times the velocity, and both the approximated analytical and numerical solutions to the Boltzmann equation). Finally, in this grounding part, we discuss brie?y some of both direct and indirect detection experiments and constraints imposed by them on dark matter. In the second part, we analyze an extension of the Standard Model (SM) obtained by adding to the gauge symmetry a local U(1) group of charge B-L , baryon minus lepton numbers. Weshowthatthisextension,calledB-LModel,cancontaintwoviablecolddark matter candidates and we study the conditions on the space of parameters of the scalar potential that both yields the observed relic density and is in agreement with constraints which come from direct detection experiments

Made available in DSpace on 2018-07-27T18:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-08. Added 1 bitstream(s) on 2018-07-27T18:30:19Z : No. of bitstreams: 1 000866829.pdf: 956943 bytes, checksum: 04f2442f891be7dda6675559a483ecfd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho revisaremos o formalismo do Modelo de Halos e suas aplicações. No Modelo de Halos, toda a matéria do universo está contida em objetos virializados de matéria escura, resultado de colapso gravitacional. A distribuição de matéria escura nesses halos e como eles estão distribuídos no universo são os principais elementos para caracterizá-los. Mostraremos a teoria que descreve o modelo de halos e testaremos sua eficácia comparando-a com simulações numéricas de formação de estrutura no universo, por meio do espectro de potência. Faremos também uma adaptação do modelo de halos para a matéria escura morna e mostraremos como esse tipo de matéria suprime a formação de estrutura do universo em pequenas escalas / In this work we review the formalism of the Halo Model, and its applications. In the Halo Model all the matter of the universe is contained in virialized dark matter halos, as a result of gravitational collapse. The distribution of dark matter within these halos, and how they are distributed in the universe are the main features to caracterize them. We'll show the theory that describes the Halo Model and test is efficiency by comparing it to numerical simulations of structure formation in the universe, using the power spectrum. We'll also do an adaptation of Halo model to warm dark matter, and show how this type of matter supress the structure formation of the universe in small scales