Analisamos, em particular, a estabilidade das soluções tipo tracker. Nossa análise é global, baseando-se na existência de funções de Lyapunov para pontos críticos previamente identificados na literatura e já estudados no regime linear local. Aplicamos a metodologia desenvolvida no contexto cosmológico para encontrar soluções superaceleradas, definidas quando a equação de estado é muito negativa ( = p/ < -1), e estimar a bacia de atração em torno dos pontos fixos estáveis. Baseado nestes resultados, propomos um modelo livre de instabilidades clássicas e/ou quânticas capaz de descrever a recentemente descoberta fase de expansão acelerada do Universo, incluindo os eventuais regimes superacelerados levemente favorecidos pelos dados observacionais disponíveis atualmente. / We analyzes, in particular, the stability of tracker solutions. Our analyzes is global, based in the existence of Lyapunov functions for fixed points previously identified in the literature and studied in the local linear regime. The methodology developed in the cosmological context is applied to find superaccelerated solutions, defined when the equation of state is very negative ( = p/ < -1), and to obtain the attraction basin around the stable fixed point. Based in these results, we propose a model free of classical and/or quantum instabilities, capable of describing the recently discovered fase of accelerated expantion of the Universe, including the possible superaccelerated regime slightly favored by the available observational data.

Vários sistemas físicos podem ser tratados como problemas de espalhamento e, para esses problemas, uma quantidade observada surge naturalmente: a razão entre as intencidades reetidas e incidentes, a que damos o nome de coeciente de reexão. Essa dissertação está preocupada com o fenômeno conhecido como superradiância, isto é, quando esse coeciente é maior que a unidade. Exploraremos vários exemplos de tais sistemas e, mais importante, veremos como, além do interesse por si só, superradiância está relacionada com um número de questões importantes de pesquisa atual. Começamos com um pequeno resumo de resultados impotantes no capítulo um. No capí- tulo dois estabeleceremos um critério geral para decidir se espalhamento superradiante é observado baseando-se nas equações diferenciais ordinárias lineares homogêneas de segunda ordem (EDO) ou sistema linear de EDO homgêneas de primeira ordem que descrevem o processo e daremos um exemplo de sistema em que superradiância é observada. No capítulo três, focaremos em superradiância em buracos negros em rotação, e mostraremos como podemos calcular explicitamente o coeciente de reexão para ondas incidentes de diferentes spins. O capítulo quatro é dedicado à relação com a termodinâmica. Desenvolveremos a chamada termodinâmica de buracos negros, particularmente às assim chamadas primeira e segunda leis da termodinâmica de buracos negros, e aplicaremo-nas no contexto da superradiância de forma a generalizar alguns dos resultados do capítulo dois a buracos negros mais genéricos. Finalmente no capítulo cinco, exploraremos muitos dos aspectos quânticos da superradiância, incluindo a relação com o paradoxo de Klein e a versão quântica da superradiância de buracos negros. Para a última, explicaremos brevemente como normalmente se quantiza campos em espaço-tempo curvo. Exploraremos uma outra conexão com termodinâmica. Ao longo de todo o texto, analisamos a conexão entre superradiância, spin e estatística. / Several physical systems can be treated as a scattering process, and, for these processes, a natural observed quantity arises: the ratio between the reected and incident intensities, known as the reection coecient. This dissertation is concerned with the phenomenon known as superradiance, that is, when this coecient is larger than unity. We shall explore many examples of such systems, and, more importantly, we shall also see how, apart from the interest in its own right, superradiance is related to a number of important current research physical issues. We begin with a small survey of important results on chapter one. On chapter two, we establish a general criteria to decide whether or not superradiant scattering is observed based on the linear, second order, homogeneous ordinary dierential equation (ODE) or linear, rst order homogeneous systems of ODEs which describes the process and we shall give an example of system in which superradiance is observed. On chapter three, we focus on spinning black hole superradiance, we shall describe how one can compute explicitly the reection coecient for dierent spin waves. Chapter four is dedicated to the relations with thermodynamics. We develop what is meant by black hole thermodynamics, particularly the so-called rst and second law of black hole thermodynamics, and apply them in the context of superradiance, so we can generalise some of the results from chapter three to more general black holes. Finally, on chapter ve, we explore many of the quantum aspects of superradiance, including the relation with the Klein paradox, and the quantum version of black hole superradiance, for the later we will explain briey how one usually quantise elds in curved space-time. A further connection with thermodynamics is explored. Thorough all this text we analyse the connection between superradiance and spin and statistics.

Obtivemos famílias de soluções estáticas e esfericamente simétricas para buracos negros numa brana com vácuo, constante cosmológica não nula e imersa num bulk 5-dimensional assintoticamente anti-de Sitter. Para o caso das geometrias assintoticamente de Sitter, o único membro da família obtida foi a geometria Schwarzschild-de Sitter extrema. Para o caso de geometrias assintoticamente anti-de Sitter, obtivemos toda uma família de soluções, onde cada elemento desta família é determinado por uma constante C. Estudamos o comportamento destas soluções próximo e longe do horizonte de eventos. A seguir, analisamos a evolução de um campo escalar não massivo no exterior dos buracos negros obtidos. Verificamos analiticamente e numericamente o comportamento do potencial efetivo em função da coordenada tartaruga próximo ao horizonte de eventos. Para qualquer geometria ou solução desta família observamos que o campo escalar não massivo decai com o tempo, e o tipo de decaimento depende do valor da constante C. Assim, toda a família de soluções obtida mostrou-se estável. / We found classes of static and spherically symmetric black hole solutions on the brane for a vacuum configuration, non-null cosmological constant, embedded into a 5-dimensional asymptotically anti-de Sitter bulk. In the asymptotically de Sitter case, the only solution obtained was the extreme Schwarzschild-de Sitter geometry. In the asymptotically anti-de Sitter case, a class of solutions was obtained where a particular geometry is fixed by a constant, C. We studied the behaviour of these solutions near and far from the horizon. Next, we studied the time evolution of a scalar field outside the black hole. For the effective potential as function of tortoise coordinate, the analytical results near the horizon agree with numerical calculations. The scalar field decays with time and the particular form of decay depends of the value for C. Thus, all solutions in the obtained class are stable.

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