Cerca de 25% do conteúdo energético do universo se encontra sob uma forma de natureza ainda não determinada e é conhecida pelo nome de matéria escura. Desde as primeiras especulações acerca de sua existência (Zwicky ~ 1933), vários modelos foram propostos na tentativa de justificar os dados observacionais encontrados mas, até hoje, nenhum deles foi capaz de cumprir essa tarefa a contento. Nesta dissertação, apresentaremos uma breve discussão desses modelos, além de propor um novo, baseado na idéia de que tanto a matéria escura quanto a energia escura possam ser compostas pelo campo escalar de Born-Infeld. / Nearly twenty five percent of the energetic content of the universe appears in a form that is still unknown and is named dark matter. Since the first speculations about its existence (Zwicky ~1933), many models have been proposed trying to justify all the observed data but, until now, none of them has been able to solve this problem. In this monography, we will present a brief discussion about these models and propose a new one, based on the idea that both dark matter and dark energy could be the Born Infeld scalar field.

A presente dissertação revisa um modelo, de autoria de C. Dappiaggi, K. Fredenhagen e N. Pinamonti, de um campo escalar real quântico não-interagente acoplado com a métrica de um espaço-tempo FLRW (Friedmann-Lemaítre-Robertson-Walker). Apresentamos a metodologia de quantização de campos de Klein-Gordon reais em espaçostempos globalmente hiperbólicos e discorremos sobre o procedimento de regularização do tensor de energia-momento via point-splitting. Consideramos os campos em espaços FLRW e estados adiabáticos com flutuação média de campo dado por h2i = m2 +R, com ; constantes provenientes do procedimento de regularização. A retroação do campo quântico gera a equação diferencial para o parâmetro de Hubble H(t) dada por _H (H2H2 c ) = (H2H2+ )(H2H2 ) com Hc uma constante e H pontos críticos estáveis da equação. Esse simples modelo mostra que efeitos quânticos podem, por si só, fornecer fases de de Sitter estáveis sem adição de uma constante cosmológica a priori. Mesmo que de caráter apenas qualitativo, tal resultado indica que análises cautelosas de processos de quantização são importantes para análise de efeitos cosmológicos de teorias quânticas de campos em espaços curvos. / The present dissertation reviews the coupling of a scalar non-interacting quantum field with the metric of a FLRW(Friedmann-Lemaítre-Robertson-Walker) spacetime, proposed in a work by C. Dappiaggi, K. Fredenhagen and N. Pinamonti. We present methods for the quantization of a real Klein-Gordon field in globally hyperbolic spacetimes and discuss procedures for the point-splitting regularization of the stress-energy tensor. We consider those fields in FLRWspacetimes and point out adiabatic states with mean field fluctuation given by h2i = m2+R, with ; being constants that emerge from the regularization procedure. The backreaction of the quantum field provides a diferential equation for the Hubble parameter given by _H (H2H2 c ) = (H2H2+)(H2H2) with Hc a constant and H stable critical points of the equation. In this way, this simple model demonstrates that quantum efects may, by themselves, exibit stable de Sitter phases even without an introduction of a cosmological constant by hand. Althoug in a qualitative way, such result shows that, when dealing with the backreaction issue, a careful analysis of the quantization procedures is important for the analysis of cosmological efects of models of quantum field theories in curved spacetimes.

No presente trabalho construímos o potencial nucleon-nucleon devido à troca de dois píons dentro do contexto relativístico da teoria de perturbação quiral, formulada por Becher e Leutwyler. No estudo do espalhamento píon-nucleon, eles desenvolveram um método que exibe a regra de contagem de potências, mantendo a invariância relativística. Os autores também chamam a atenção para um problema presente na formulação de bário pesado, de que sua série quiral não converge na região de baixa energia em torno de t=4µ2, onde µ é a massa do píon. Nós mostramos que este problema é bastante relevante para o potencial nucleon-nucleon, principalmente pelo fato dessa região de energia determinar suas características assintóticas. A dinâmica da troca de dois píons na interação nucleon-nucleon é determinada pelas sub-amplitudes píon-nucleon. Partindo da sub-amplitude de Becher e Leutwyler, obtemos diagramas classificados em três famílias, de acordo com sua topologia e constantes de acoplamento envolvidas. Na definição do potencial subtraímos, da amplitude relativéstica, a iteração da troca de um píon, seguindo a prescrição de Blankenbecler e Sugar. O nosso potencial até a ordem q4 é expresso em termos de seis funções básicas, associadas a integrais de loop, calculadas relativisticamente. Ele mantém as propriedades assintóticas corretas, desde que as integrais básicas não sejam expandidas. Forçando tal expansão, com o objetivo de comparar com os resultados de Entem e Machleidt, observamos concordância na maioria dos termos. Algumas diferenças estão associadas à discrepância na relação de Goldberger-Treiman, indicadas por GT, e dois termos, a contribuições de dois loops. As demais, muito provavelmente estão relacionadas à iteração da troca de um píon. No espaço de configuração, comparamos os nossos resultados com a parte de médio alcance de duas versões do potencial de Argonne, AV14 e AV18. Observamso uma boa concordância apenas para o potencial central isoescalar, o canal mais importante para a fenomenologia. Para as demais componentes, temos discrepâncias inclusive entre as versões AV14 e Av18. Com base na classificação da dinâmica em três famílias e analisando suas contribuições para cada componente, apresentamos uma proposta de como evitar ambiguidades desse tipo na construção de potenciais fenomenológicos. / This work is devoted to the construction of a two-pion Exchange nucleon-nucleon potential in the framework of the relativist chiral perturbation theory, formulated by Becher and Leutwyler. In their study of pion-nucleon scattering they developed a method to regain the Power counting rules while keeping Lorentz invariance. These authors also Drew attention to a problem present in the heavy baryon formulation, that is chiral serie does not converge in the low-energy region around t=4µ2, where µ is the pions mass. We have shown that this problem is rather relevant to nucleon-nucleon potential, mainly due to the fact that this range of energy determines its asymptotic properties. The dynamics of the two-pion Exchange nucleon-nucleon interaction is determined by pion-nucleon sub-amplitudes. Starting from Becher and Letwylers sub-amplitude, we obtain diagrams classified in three families, according to their topology and the coupling constants involved. In the definition of the potential we substract, from the relativist amplitude, the iteration o fone-pion Exchange, following the prescription of Blankenbecler and Sugar. Our potential up to order q4 is expressed in terms of six basic functions associated to relativistic loop integrals. It keeps the correct asymptotic properties, as long as we do not expand the basic integrals. Forcing such na expansio, in order to compare it with the results from Entem and Machleidt, we observe na agreement in the majority o terms. Some differrences are associated to the Goldberg-Treiman discrepancy, indicated by GT, and two terms come from two loop calculations. The remaining ones are probably related to the prescription adopted for the iteration o fone-pion exchange. In configuration space we compare our results with the médium-range component of two versions of the Argonne potential, AV14 and AV18. We obtain agreement only for the central isoscalar potential, the most important to phenomenology. Regarding other channels, we observe discrepancies even between AV14 and AV18. Based on the classification of the dynamics in three families and analysing their contributions to each component, we propose a way to overcome such ambiguities in the construction of phenomenological potentials.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-06T11:33:35Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Igor Souza Saraiva - 2017.pdf: 943933 bytes, checksum: 267b2481555b7b8f95c12f6f3c5967ce (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-06T11:50:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Igor Souza Saraiva - 2017.pdf: 943933 bytes, checksum: 267b2481555b7b8f95c12f6f3c5967ce (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-06T11:50:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Igor Souza Saraiva - 2017.pdf: 943933 bytes, checksum: 267b2481555b7b8f95c12f6f3c5967ce (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-07-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this dissertation, we propose a philosophical discussion about some assumptions and consequences of the relativity principles embodied by physical theories. In the first chapter we start by suggesting on the first chapter a general vision of the logical structure of a class of space-time theories so wide that covers not only Newtonian mechanics but also special and general relativity. The relativity principle that is satisfied by each one of these theories appears as a consequence of a the transformation group which characterizes the physical equivalence relationship between space-time structures inside the theory. Such group is called “symmetry group” and is also responsible of establishing the general rule of permutation between frames of reference allowed by the theory. In the second and third chapter we will use these ideas to contrast and inspect key properties of the three mentioned theories. Our goal is to finish with an analysis of the philosophical significance of the principle of general relativity and its exact relation to the others pertinent principles of general relativity theory. / Nesta dissertação, propomos uma discussão filosófica acerca de alguns pressupostos e consequências dos princípios de relatividade que são satisfeitos pelas teorias físicas. Começamos propondo, no primeiro capítulo, uma visão geral da estrutura lógica de uma classe de teorias do espaço-tempo ampla o suficiente para abranger tanto a mecânica deNewton, quanto a relatividade restrita e a relatividade geral. O princípio de relatividade que é satisfeito por cada uma dessas teorias aparece como uma consequência do grupo de transformações que caracteriza as relações de equivalência física entre as estruturas espaçotemporais dentro da teoria. Tal grupo de transformações, que denominamos de “grupo simetria”, também é responsável por determinar a regra de tradução entre os quadros de referência que as teorias permitem. No segundo e terceiro capítulo usaremos essas ideias para contrastar e examinar propriedades centrais das três teorias que são examinadas neste trabalho. Nosso objetivo é chegar ao final da dissertação com uma análise da significância filosófica do princípio de relatividade geral e sua exata relação para com outros princípios pertinentes a teoria geral da relatividade.

nÃo hà / Diversos trabalhos na Ãrea de ensino de FÃsica, assim como documentos oficiais, apontam uma necessidade da introduÃÃo de conceitos ligados à FÃsica Moderna e ContemporÃnea no nÃvel mÃdio. Nesse trabalho trazemos uma nova proposta para o ensino da Relatividade Restrita no nÃvel mÃdio, em que os conteÃdos sÃo divididos em blocos e distribuÃdos ao longo dos trÃs anos. O objetivo desse trabalho à triplo: (i) constatar atravÃs de pesquisa com estudantes que os mesmos sentem a necessidade de adquirir conhecimentos de Relatividade; (ii) os professores concordam com a inserÃÃo da Relatividade Restrita no ensino mÃdio e com o fato de que esta deve ser feita a partir da primeira sÃrie do EM; (iii) produzir um material didÃtico que proponha uma divisÃo dos conteÃdos de Relatividade Restrita aos longo dos trÃs anos e que possa ser utilizado por professores. Para fazer isso seguimos o mÃtodo construtivista de ensino, organizamos os conteÃdos de forma a abranger os trÃs anos e elaboramos um material didÃtico com vista na teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel e os mapas conceituais de Joseph D. Novak. O resultado da aplicaÃÃo do material mostra que a Relatividade à capaz de despertar o interesse dos alunos pelas aulas de FÃsica e que tanto alunos quanto professores anseiam por uma abordagem sequenciada, que ocorra ao longo dos trÃs anos. / Several studies in the area of physics teaching, as well as official documents, indicate a need to introduce concepts related to Modern and Contemporary Physics at the secondary school. In this paper we present a new proposal for the teaching of Relativity at the average level of education, where the contents are divided in blocks and spread over the three years. The aim of this paper is threefold: (i) verify through research with students that they feel the need to acquire knowledge of Relativity, (ii) teachers agree with the inclusion of relativity in high school and with the fact that this must be made from the first series of EM, (iii) produce educational material to propose a division of the contents of Relativity to the three years and can be used by teachers. To do this follow the constructivist teaching method, arrange the contents to cover the three years and prepare educational material aimed at meaningful learning theory of David Ausubel and conceptual maps of Joseph D. Novak. The result of applying the material shows that Relativity is able to arouse students' interest in physics and the lessons that both students and teachers yearn for a sequenced approach, which takes place over the three years.

Orientador: Laymert Garcia dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciencias Humanas / Made available in DSpace on 2018-08-10T05:21:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barreto_Marcio_D.pdf: 932212 bytes, checksum: 6572acb1f1980bbd4bda6f1454e3ac68 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O ponto de partida desta tese foi a observação das reações das pessoas diante das mudanças introduzidas pela teoria da Relatividade no conceito de tempo. As pessoas às quais me refiro são as do senso comum; estas, em geral, mostram certo desconforto em relação às múltiplas medidas do tempo previstas na teoria. Ao reagir contra o incômodo que a teoria provoca, o senso comum parece preferir permanecer apegado ao caráter absoluto do tempo newtoniano, apesar da já centenária teoria de Einstein. Daí o título da tese, O Anacronismo do Tempo. A investigação das referidas reações revelou a ressonância entre elas e a inquietação do filósofo Henri Bergson em relação ao mesmo tema. O debate sobre a Relatividade de 1922 entre Bergson e Einstein levantou a questão do significado filosófico do tempo, mas esta foi ofuscada pelo sucesso acadêmico e popular da teoria. Apesar das falsas aparências, Bergson não desejava preservar o tempo absoluto ou contestar a Relatividade, mas tentava retirar dela a pretensão de reduzir a duração a um psicologismo. Para o filósofo francês, é através das sinergias entre inteligência e intuição e entre física e metafísica que a humanidade pode construir uma ciência completa. Esta tese procura mostrar que Bergson vislumbrou na teoria de Einstein a oportunidade de recolocar a questão do tempo a serviço destas sinergias / Abstract: The starting point of this thesis was the observation of people's reactions in face of the changes introduced to the concept of time by Theory of Relativity. The people I refer to are those who have common sense and who, in general, display a certain level of discomfort in what concerns the multiple measurements of time predicted in the theory. In reacting against this discomfort provoked by the theory, common sense seems to prefer to cling to the absolute character of Newtonian time, in spite of Einstein's a-hundred-year old theory. Hence, the title of the thesis, The Anachronism of Time. The investigation of the above mentioned reactions has revealed a resonance between them and French philosopher Henri Bergson's restlessness concerning the same theme. The 1992 debate about Relativity between Bergson and Einstein raised the question of the philosophical meaning of time but this question was neglected due to the academic and popular success of the theory. Despite false appearances, Bergson didn't want to either preserve absolute time or contest Relativity, but tried to remove from it the intention of reducing the duration to a psycho-logic. For Bergson humanity can construct a complete science through synergies between intelligence and intuition and between physics and metaphysics. This thesis proposes to demonstrate that Bergson saw in Einstein's theory the opportunity to put the question of time to the service of these synergies / Doutorado / Doutor em Ciências Sociais

Orientador: Patricio Anibal Letelier Sotomayor / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T14:46:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiazPolanco_JoseLuisBernardo_M.pdf: 1930205 bytes, checksum: dd4e314538444eec0ce22039909d4483 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: São apresentadas soluções numéricas do sistema de equações diferenciais de Tolman-Oppenheimer- Volkov para um gás de partículas em transição de fases, no contexto da relatividade geral, encontrando a estrutura do espaço-tempo associada com a transição de fases. Para isto assumimos que o gás está formado por partículas autogravitantes, idênticas, com simetria esférica, e cujo tensor de energia-momentum é do tipo fluido perfeito. As interações internas do gás são representadas por uma equação de estado capaz de descrever uma transição de fase do tipo gás-Iíquido. Um gás estacionário deste tipo poderia representar uma estrela em equilíbrio hidrodinâmico. Concluímos que a termo dinâmica não perde sentido no contexto da relatividade geral, apresentando claramente que a transição de fases acontece só numa superfície esférica e concêntrica no interior da estrela, na qual a curvatura do espaço-tempo reflete, mais uma vez, o mesmo comportamento que a distribuição interna de matéria na estrela, neste caso, uma descontinuidade na região de coexistência de fases / Abstract: We present numerical solutions for the differencial equations the Tolman-Oppenheimer-Voltov for a gas particles in phase transition in the general relativity background, obtaining the space-time structure involved in the phase transition. For this purpouse, we consider the gas as formed by identical self-gravitating particles with spherical simetry and whose momentum- energy tensor is do like perfect fluid type. The internal interactions of the gas are represented by a state equation that has the property of describing gas-liquid phases transition. A stacionary gas like this is supposed to represent a star in hydrodynamic equilibrium. We conclude that there is no conflict of using thermodynamics in general relativity context, showing cleary that the phase transtition happens only in a spherical shell centered in the star geometrical center, about what the space-time curvature ilustrates, once more, the same behaviour expect by the distribution of matter inside the star, in such case, a descontinuity in the region of phase's coexistence / Mestrado / Física / Mestre em Física

Este trabalho tem o objetivo de contribuir para a atualização curricular da disciplina de Física no ensino médio, a partir da inserção da Relatividade Restrita, como tema foco da Física Moderna e Contemporânea. Esta pesquisa teve como referencial teórico a aprendizagem significativa de David Ausubel e a teoria de ensino de D. B. Gowin. Como materiais educativos foram utilizados um vídeo, um aplicativo e um texto didático para, juntamente com a mediação do professor, procurar promover a aprendizagem significativa de conceitos básicos da Relatividade Restrita. O estudo foi aplicado a 50 alunos da Escola Estadual Protásio Alves, de Porto Alegre, num total de oito encontros. Foram também realizadas entrevistas com 11 professores do ensino médio para verificar a real necessidade da inserção de tópicos de FMC no currículo de Física nesse nível, bem como as condições para tal. O resultado encontrado ao final desse trabalho foi o de que é viável a inserção de alguns tópicos de FMC no ensino médio, em particular a Relatividade Restrita, e de que há boa aceitação por parte dos alunos. / The aim of this study is to contribute for the updating of the physics curriculum at high school level, starting with the insertion of Special Relativity, a subject in Modern and Contemporary Physic (FMC), in such a curriculum. This research had as theoretical framework Ausubel’s meaningful learning theory and Gowin’s teaching model. A video, a software and a text were used as instructional aids in order to facilitate, together with teacher’s mediation, the meaningful learning of basic concepts of Special Relativity. This study was applied to 50 students of the Protásio Alves State School, in a total of eight encounters. Interviews with 11 high school teachers were accomplished in order to verify the real need of the insertion of FMC topics in physics education at secondary level school, as well as the conditions for that. The main finding are that there is a real need of inserting FMC subjects at secondary level school, that the insertion of some topics, specially Relativity, is viable, and that they have good acceptance from the part of the students.

A matéria não é uniformemente distribuída no Universo, mas é organizada em galáxias, aglomerados de galáxias e mesmo em superaglomerados de galáxias. Conseqüentemente, conforme a Relatividade Geral de Einstein, a curvatura do espaço-tempo não permanece constante indefinidamente, mas flutua. Nós mostramos aqui que, surpreendentemente, estas flutuações podem causar estabilização em trajetórias de fótons mesmo em modelos com curvatura negativa constante e topologia compacta, que se caracterizam por serem extremamente caóticas. Essa estocasticidade tem sido usada para explicar a homogeneidade pré-inflacionária, e o fato de que as flutuações na radiação cósmica de fundo são gaussianas, numa margem de 97%. Mostramos analítica e numericamente que flutuações randômicas na curvatura podem levar à estabilização estocástica de trajetórias de fótons. Também mostramos a analogia desse problema com a dinâmica do pêndulo invertido, e discutimos as conseqüências dessa estabilização para a gaussianidade das flutuações de temperatura da radiação cósmica de fundo. / Matter is not uniformly distributed in Universe but it is organized into galaxies, galaxies dusters and even superdusters of galaxies. Consequent1y, from the General Relativity of Einstein, the spatial curvature of the universe fluctuates. We show here that these fluctuations can cause stabilization of photon trajectories even in models with constant negative spatial curvature and compact topologies, which imply chaotic photonic dynamics. This has been put forward as an explanation of pre-inflationary homogeneity and to the fact that fluctuations in the cosmic microwave background are dose to gaussian. We show here analytically and numerically that random fluctuations in the curvature can lead to stochastic stabilization of photon trajectories. It is also discussed the analogy with the problem of the inverted pendulum dynamics, and the consequences for the gaussianity of temperature fluctuations of the Cosmic Microwave Background.

Orientadores: Patrício Aníbal Letelier Sotomayor, Marcus Aloízio Martinez de Aguiar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:28:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_RafaelSoares_M.pdf: 2173613 bytes, checksum: 878c544ecf4ce79eb9b5b0be033ad255 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nesta dissertação analisamos bilhares usando a teoria da relatividade especial, tanto classicamente quanto quanticamente. Inicialmente revisamos a teoria de bilhares clássicos, com ênfase em como se dá sua evolução no tempo. Então estudamos a existência (ou não) de aceleração de Fermi em bilhares forçados: bilhares onde a parede se move e, quando a partícula colide, ela pode ganhar ou perder energia. Estudamos alguns exemplos de bilhares, regulares e caóticos, na dinâmica relativística procurando quais condições são necessárias para que exista aceleração de Fermi relativística Concentramos-nos então no estudo de bilhares quânticos. Após uma revisão dos conceitos básicos, estudamos o método da integral de contorno para o cálculo do espectro do bilhar e analisamos suas propriedades estatísticas, tanto para o caso não relativístico (a equação de Schroedinger) quanto para o caso relativístico, o bilhar de Dirac, introduzido por Berry e Mondragon / Abstract: In this dissertation we analyze billiards using the theory of special relativity, both in the classical and quantum versions. First we review classical billiards, with emphasis in its time evolution. Then we study the existence (or lack of) Fermi acceleration in driven billiards, billiards where the walls are moving and, when the particle collides, it can gain or lose energy. We studied some examples, regular and chaotic ones, in the relativistic dynamics, and analyzed the necessary conditions for the existence of relativistic Fermi acceleration. We focus then on quantum billiards. After a brief review of basic concepts, we study the boundary integral method for numerical evaluation of the billiard spectra and analyze its statistical properties, for the non-relativistic case (the Schroedinger equation) and the relativistic, the Dirac billiards introduced by Berry and Mondragon / Mestrado / Física Geral / Mestre em Física