Orientador: Horatiu Stefan Nastase / Banca: Robert Brandenberger / Banca: Rogério Rosenfeld / Banca: Nathan Jacob Berkovits / Banca: Luis Raul Weber Abramo / Resumo: Nesta tese a Teoria das Perturbações Cosmológicas é revisada e três tópicos originais, incluídos neste grande ramo da cosmologia teórica, são apresentados. Começamos introduzindo e deduzindo as fórmulas necessárias partindo de primeiros princípios no capítulo 2. Em seguida, no capítulo 3, estudamos em detalhe Teorias Quânticas de Campos em de Sitter que contêm correntes de spin alto. Mostramos que a existência de correntes de spin alto - mesmo em teorias com interação - pode colocar mais vínculos na função de n-pontos, tornando a teoria assintoticamente gaussiana no futuro longínquo. Este resultado pode ser interpretado como o análogo do teorema de ColemanMandula para o espaço-tempo de de Sitter. O capítulo 4 é dedicado a modelos inflacionários conformes com o campo de Higgs fazendo o papel de Inflaton. Modelos com simetria de Weyl e com simetria SO(1, 1) para valores altos da energia são construídos. Verificamos quais as condições necessárias para que se obtenha um valor arbitrário para a razão escalar tensorial, parâmetro que mede a intensidade de ondas gravitacionais primordiais em um dado modelo. Introduzimos também um acoplamento diferente do valor conforme para a interação do campo escalar com o tensor de curvatura. Isto quebra a simetria de Weyl, mas verificamos que existe um forte atrator na direção da linha de Starobinsky. No último capítulo, aplicamos o efeito do 'back reaction' dos modos com comprimentos de onda longo (maiores que o raio de Hubble) em alguns modelos inflacionários e no cenário Ekpyrótico. Checamos se este efeito pode prevenir a inflação eterna nas regiões onde efeitos estocásticos são importantes nestes modelos. Alguns apêndices, com cálculos detalhados, são incluídos no final / Abstract: In this thesis the Theory of Cosmological Perturbations is reviewed and three original topics, that are part of this huge branch of theoretical cosmology, are presented. We start by reviewing and deducing the needed formulas from first principles in chapter 2. After it, in chapter 3, we study in detail Quantum Field Theories in de Sitter spacetime that contain Higher Spin currents. We show that the existence of Higher Spin currents - even in the interacting case - can put further constraints on the n-point function, making it asymptotically gaussian in the far future. This result can be interpreted as the analog of Coleman-Mandula theorem for de Sitter spacetime. Chapter 4 is devoted to conformal inflationary models with the Higgs field playing the role of the Inflaton field. We construct models with a Weyl symmetry and a SO(1, 1) symmetry at high energies. It is verified what are the conditions to get an arbitrary value for the tensor to scalar ratio, which measures the amplitude of primordial gravitational waves in a given model. Also, we introduce a coupling, different from the conformal one, for the scalar field and the curvature tensor. This breaks the Weyl symmetry but we verify that there is a strong attractor towards the Starobinsky line. In the last chapter, we apply the back-reaction effect of long wavelength modes (modes with wavelength bigger than the Hubble radius) in some inflationary models and in the Ekpyrotic scenario. We check if this effect could prevent eternal inflation in the region where stochastic effects are important for these models. Some appendices, with detailed calculations, are also included in the end / Doutor

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:50:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-06-28. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:24Z : No. of bitstreams: 1 000855710.pdf: 1234239 bytes, checksum: 90cd92a5da0530190855b670cf360f6d (MD5) / Consideramos a dinâmica de não equilíbrio da formação de um condensado numa teoria quântica de campos relativística descrevendo campos escalares com acoplamento 'lâmbda fi' POT. 4' com quebra espontânea de simetria. A equação de movimento do correspondente parâmetro de ordem é uma equação estocástica do tipo Ginzburg-Landau-Langevin, a qual é derivada a partir da ação efetiva quântica da teoria. Esta equação incorpora ruídos aditivo e multiplicativo, o que permite estudar o papel da flutuação e da dissipação no processo de formação do condensado. A ação efetiva é derivada empregando o formalismo de tempo real da teoria de campos à temperatura finita tanto para fase simétrica como para fase espontaneamente quebrada da teoria. No cálculo da ação efetiva empregamos um método não perturbativo conhecido como teoria da perturbação otimizada até a ordem de três loops, e comparamos com os correspondentes resultados obtidos com a usual teoria de perturbação na constante de acoplamento. Resultados numéricos para as soluções das equações de Ginzburg-Landau-Langevin são obtidos de simulações numéricas de larga escala numa rede espacial em três dimensões. Uma atenção particular é dedicada à renormalização das divergências ultravioletas que aparecem nas simulações destas equações numa rede / We consider the nonequilibrium dynamics of the formation of a condensate in a spontaneously broken'lâmbda fi' POT. 4' relativistic quantum scalar field theory. The equation of motion of the corresponding order parameter is a stochastic Ginzburg-Landau-Langevin equation, derived from the quantum effective action of the theory. This equation incorporates additive and multiplicative noises, which allows to study the role of fluctuation and dissipation in the formation process of the condensate. The effective action is derived using the real time formalism of finite temperature quantum field theory for both the symmetric and spontaneously broken phases. For the calculation of the effective action we employ the nonperturbative method known as optimized perturbation theory and compare the corresponding results with the usual perturbation theory in the coupling constant. Numerical results for the solutions of the Ginzburg-Landau-Langevin equations are obtained through large scale mumerical simulations on a three-dimensional spatial lattice. Particular attention is payed to the renormalization of ultraviolet divergences that appear in the simulations of the equations on a spatial lattice

Orientador: Gastão Inácio Krein / Banca: Mário José de Oliveira / Banca: Nami Fux Svaiter / Banca: Marcus Emmanuel Benghi Pinto / Banca: Adriano Antonio Natale / Resumo: Consideramos a dinâmica de não equilíbrio da formação de um condensado numa teoria quântica de campos relativística descrevendo campos escalares com acoplamento 'lâmbda fi' POT. 4' com quebra espontânea de simetria. A equação de movimento do correspondente parâmetro de ordem é uma equação estocástica do tipo Ginzburg-Landau-Langevin, a qual é derivada a partir da ação efetiva quântica da teoria. Esta equação incorpora ruídos aditivo e multiplicativo, o que permite estudar o papel da flutuação e da dissipação no processo de formação do condensado. A ação efetiva é derivada empregando o formalismo de tempo real da teoria de campos à temperatura finita tanto para fase simétrica como para fase espontaneamente quebrada da teoria. No cálculo da ação efetiva empregamos um método não perturbativo conhecido como teoria da perturbação otimizada até a ordem de três loops, e comparamos com os correspondentes resultados obtidos com a usual teoria de perturbação na constante de acoplamento. Resultados numéricos para as soluções das equações de Ginzburg-Landau-Langevin são obtidos de simulações numéricas de larga escala numa rede espacial em três dimensões. Uma atenção particular é dedicada à renormalização das divergências ultravioletas que aparecem nas simulações destas equações numa rede / Abstract: We consider the nonequilibrium dynamics of the formation of a condensate in a spontaneously broken'lâmbda fi' POT. 4' relativistic quantum scalar field theory. The equation of motion of the corresponding order parameter is a stochastic Ginzburg-Landau-Langevin equation, derived from the quantum effective action of the theory. This equation incorporates additive and multiplicative noises, which allows to study the role of fluctuation and dissipation in the formation process of the condensate. The effective action is derived using the real time formalism of finite temperature quantum field theory for both the symmetric and spontaneously broken phases. For the calculation of the effective action we employ the nonperturbative method known as optimized perturbation theory and compare the corresponding results with the usual perturbation theory in the coupling constant. Numerical results for the solutions of the Ginzburg-Landau-Langevin equations are obtained through large scale mumerical simulations on a three-dimensional spatial lattice. Particular attention is payed to the renormalization of ultraviolet divergences that appear in the simulations of the equations on a spatial lattice / Doutor