ARAÚJO, J. C. B. Aspectos de gravitação em cenários de branas espessas em seis dimensões – 2017. 67 f. Tese (Doutorado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Pós-Graduação em Física (posgrad@fisica.ufc.br) on 2017-11-22T17:13:42Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_jcbaraujo.pdf: 974438 bytes, checksum: 82273049073f43bc6de998f12c9e8317 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-11-22T19:17:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_jcbaraujo.pdf: 974438 bytes, checksum: 82273049073f43bc6de998f12c9e8317 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-22T19:17:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_jcbaraujo.pdf: 974438 bytes, checksum: 82273049073f43bc6de998f12c9e8317 (MD5) Previous issue date: 2017 / The braneworld hypothesis has changed the way we understand the Universe introducing the idea that it may be thought as a hypersurface embedded in a higher dimensional bulk space-time. The braneworld concept emerged from string theory and unification models and yelds good explanations to several fundamental phenomena in High Energy Physics such as the hierarchy problem, the dark matter origem, the small value of the cosmological constant and the cosmic acceleration. In the first proposal of this thesis we analyze a static and axisymmetric braneworld in six dimensional as a string-like model extension. For a subtle warp fanction, this scenario provides near brane corrections. By varying the bulk cosmological constant, we obtain a source which passes through different phases. The solution is defined both for the interior and for the exterior of the string and stisfies all the energy conditions. A smoothed gravitational massless mode is localized on the brane, of which the core is displaced from the origin. In contrast to the thin-string model, the massive solutions have a high amplitude near the brane. furthermore, by means of an analog quantum potencial analysis, we show that only s-wave gravitational Kaluza-Klein modes are permissible. In the second proposal of this work we derive an expression for the correction in the Newton’s law of gravitation due to the gravitational Kaluza-Klein states in a general thick string-like braneworld scenario in six dimensions. In order to analyze corrections to Newton’s law study the gravity fluctuations in a 3-brane placed in a transverse resolved conifold and use suitable numerical methods to attain the massive spectrum and the corresponding eigenfunctions. Moreover, gravitational massless mode is localized on the brane recovering 4−D gravity. Finally, for the singular conifold, we found that a non-frist eigenstate is a resonant mode. Such excited state is the largest contributor to corrections in the Newtonian potential. / A hipótese de dimensões extras mudou a forma como entendemos o Universo através do conceito de mundos-brana (hipersuperfícies) inserido em um espaço-tempo de dimensão maior (bulk). O conceito de mundo-brana surgiu em teorias de cordas e em modelos de unificação produzindo interessantes explicações para fenômenos fundamentais em física de altas energias, por exemplo, o problema da hierarquia, a origem da matéria escura, o pequeno valor da constante cosmológica e a aceleração cósmica. Na primeira proposta desta tese, analisamos um mundo-brana estático e com simetria cilíndrica em seis dimensões como uma extensão de um modelo do tipo-corda. Através de uma função suave não-fatorizável, conseguimos correções próximo a brana. Modificando os valores da constante cosmológica do bulk, obtivemos modificações na fonte. A solução é definida tanto no interior quanto no exterior do defeito tipo-corda e satisfaz todas as condições de energia. Um modo gravitacional de massa-nula suavizado é localizado na brana, no qual tem seu máximo deslocado da origem. Em contraste com o modelo de corda-fina, as soluções massivas apresentam grande amplitude próximo a brana. Além disso, por meio da análise do potencial quântico análogo, mostramos que apenas as ondas do tipo-s dos modos gravitacionais de Kaluza-Klein são aceitáveis. Na segunda proposta deste trabalho derivamos uma expressão para a correção da lei de Newton da gravidade devido aos estados gravitacionais de Kaluza-Klein em um cenário de mundo-brana geral tipo-corda espessa em seis dimensões. Para analisarmos as correções da lei de Newton, estudamos as flutuações gravitacionais em uma 3-brana localizada em um conifold resolvido transverso e utilizamos métodos numéricos para obtermos o espectro de massa e as correspondentes autofunções. Além disso, o modo gravitacional de massa-nula é localizado na brana, recuperando, desta forma, a gravidade usual. Finalmente, para o conifold singular descobrimos que o sétimo autoestado é um modo ressonante em vez do primeiro autoestado. Tal estado excitado contribui fortemente para a correção do potencial Newtoniano.

Neste trabalho, construímos novas soluções com simetria esférica ou axial para as equações do campo gravitacional induzido num cenário brana do tipo Randall-Sundrum, onde uma 3-brana com constante cosmológica está imersa num espaço-tempo 5-dimensional conhecido como bulk. Para o caso esfericamente simétrico, com constante cosmológica negativa, obtivemos uma família de soluções numa brana assintoticamente anti-de Sitter, sendo que cada membro desta é diferenciado de outro por uma constante integração C, que fixada proveu-nos soluções de buracos negros ou buracos de minhocas. Com a mesma simetria, geometrias que descrevem buracos de minhoca foram encontradas numa brana assintoticamente de Sitter. Para o caso axialmente simétrico, métricas assintoticamente anti-de Sitter e de Sitter foram construídas no contexto citado. Propriedades óticas, como a rotação do vetor de polarização, foram estudadas, mostrando-nos algumas diferenças entre os mundos brana, tratados como uma teoria de gravitação modificada, e a relatividade geral. / In this work we have constructed new solutions, with axial or spherical symmetry, to the induced gravitational field equations within a Randall-Sundrum type brane world scenario, where a 3-brane with cosmological constant is embedded in a 5-dimensional space-time called bulk. For the spherical case with negative cosmological constant, we have found a family of solutions in an anti-de Sitter brane, where each member of the family is different from another when C is fixed. With a fixed C we have black holes or wormholes. In this same case, with spherical symmetry, we have obtained wormhole solutions in a de Sitter brane. In the same context, for the axially symmetric case, metrics asymptotically anti-de Sitter and de Sitter were built. Optics features, like rotation of polarization vector, have been studied. These features showed some differences between brane worlds, a theory of modified gravity, and the General Relativity.

Neste trabalho, construímos novas soluções com simetria esférica ou axial para as equações do campo gravitacional induzido num cenário brana do tipo Randall-Sundrum, onde uma 3-brana com constante cosmológica está imersa num espaço-tempo 5-dimensional conhecido como bulk. Para o caso esfericamente simétrico, com constante cosmológica negativa, obtivemos uma família de soluções numa brana assintoticamente anti-de Sitter, sendo que cada membro desta é diferenciado de outro por uma constante integração C, que fixada proveu-nos soluções de buracos negros ou buracos de minhocas. Com a mesma simetria, geometrias que descrevem buracos de minhoca foram encontradas numa brana assintoticamente de Sitter. Para o caso axialmente simétrico, métricas assintoticamente anti-de Sitter e de Sitter foram construídas no contexto citado. Propriedades óticas, como a rotação do vetor de polarização, foram estudadas, mostrando-nos algumas diferenças entre os mundos brana, tratados como uma teoria de gravitação modificada, e a relatividade geral. / In this work we have constructed new solutions, with axial or spherical symmetry, to the induced gravitational field equations within a Randall-Sundrum type brane world scenario, where a 3-brane with cosmological constant is embedded in a 5-dimensional space-time called bulk. For the spherical case with negative cosmological constant, we have found a family of solutions in an anti-de Sitter brane, where each member of the family is different from another when C is fixed. With a fixed C we have black holes or wormholes. In this same case, with spherical symmetry, we have obtained wormhole solutions in a de Sitter brane. In the same context, for the axially symmetric case, metrics asymptotically anti-de Sitter and de Sitter were built. Optics features, like rotation of polarization vector, have been studied. These features showed some differences between brane worlds, a theory of modified gravity, and the General Relativity.