Orientador: Nathan Jacob Berkovits / Banca: Andrei Mikhailov / Banca: Nelson Braga / Resumo: A correspondência AdS/CFT, da forma como foi conjecturada por Maldacena, sugere uma equivalência notável entre duas teorias aparentemente não relacionadas, quais sejam uma teoria de supercordas tipo IIB em um background AdS5 × S5 e uma teoria de super Yang-Mills (SYM) em quatro dimensões maximalmente supersimétrica(N = 4). Nesta dissertação, estudamos a relação entre o espectro da teoria de supergravidade tipo IIB em AdS5 × S5 (limite de baixas energias da teoria de supercordas mencionada acima) e a família de operadores invariantes degauge em N = 4 SYM descrita em [P. Howe, P. West, Int. J. Mod. Phys. A 14 (1999) 2659] através do uso de um superespaço harmônico, tendo como base principal o artigo [P. Heslop, P. Howe, Phys. Lett. B 502 (2001) 259]. Fazemos ainda uma revisão do formalismo de cosets, que é amplamente utilizado neste trabalho / Abstract: The AdS/CFT correspondence, as conjectured by Maldacena, suggests a remarkable equivalence between two apparently unrelated theories, namely a type IIB superstring theory on an AdS5 ×S5 background and a maximally supersymmetric (N = 4) super Yang-Mills (SYM) theory in four dimensions. In this dissertation, we study the relation between the spectrum of the type IIB supergravity theory on AdS5 × S5 (low-energy limit of the superstring theory mentioned above) and the family of gauge-invariant operators inN = 4 SYM described in [P. Howe, P. West, Int. J. Mod. Phys. A 14 (1999) 2659] by making use of a harmonic superspace, mostly based on [P. Heslop, P. Howe, Phys. Lett.B502 (2001) 259]. Moreover, we review the coset space formalism, which is largely used in the present work / Mestre

O principal objetivo deste trabalho é propor testes para alguns aspectos do modelo padrão supersimétrico mínimo (MSSM), proposto como extensão do modelo padrão de física de partículas. Mais especificamente, testamos cenários de quebra de supersimetria mediada por interações de calibre (gauge). Mostramos como determinar limites para a escala de quebra de supersimetria e formas de detectar indiretamente partículas supersimétricas. Propomos testes a serem realizados por Telescópios de neutrinos como também por telescópios de uorescência atmosférica. Nestes cenários as partículas supersimétricas se originam a partir da interação de neutrinos cosmológicos de altíssimas energias com núcleons no interior da Terra. Determinamos, a partir de simulações Monte Carlo, os sinais a serem detectados nestes telescópios. A detecção indireta destas partículas é baseada em seu decaimento, que pode ocorrer no interior da Terra ou na atmosfera, produzindo um tau mais um gravitino. Propomos aqui como testar estes cenários, tanto com a detecção de taus em telescópios de neutrinos bem como em telescópios de uorescência atmosférica. Como os decaimentos estão ligados a uma janela restrita para a escala de quebra de supersimetria, entre ~105 GeV e 107 GeV, propomos não somente formas de detectar partículas supersimétricas, mas também, como testar a escala de quebra de supersimetria nos cenários considerados. Mostramos aqui que é possível observar sinais provocados por partículas supersimétricas nas duas situações experimentais avaliadas / The main goal of this research is to propose probes of aspects of the minimal supersymmetric standard model (MSSM), assuming gauge mediated supersymmetry breaking scenarios. More specifically, how to determine limits for the supersymmetry breaking energy scale and ways for indirect detection of supersymmetric particles. We propose tests to be carried out both by neutrino telescopes as well as by atmospheric uorescence. Under these scenarios, supersymmetric particles originate from ultrahigh energy cosmological neutrinos interacting with nucleons inside the Earth. Through Monte Carlo simulations, we determine the signatures will be left in these telescopes. The indirect detection of these particles is based in their decay, which can occur inside the Earth or at the atmosphere, producing a tau plus a gravitino. Here we propose how to probe these scenarios, either by detecting taus, generated in the decay, in neutrino telescopes or in atmospheric uorescence telescopes. As these decays are connected to a restrict window for the supersymmetry breaking energy scale, which would be between ~105 GeV and ~107 GeV, we are proposing not only ways of detecting supersymmetric particles as well as how to probe the supersymmetry breaking energy scale in the scenarios considered. We show here that it is possible to observe these signals in two setups evaluated.

Nesse trabalho discutimos alguns aspectos da teoria quântica de campos que nos levam a formulação do potencial efetivo em teorias supersimétricas. O enfoque é dado as técnicas para análise da quebra de supersimetria em 2 + 1-dimensões. São discutidas as condições sobre o potencial efetivo de teorias supersimetrias para que ocorra ou não quebra de supersimetria. O potencial efetivo do modelo Wess-Zumino em 2+1-dimensões é calculado até a aproximação de 2-laços no formalismo de componentes e supercampos e até essa ordem não foi encontrado quebra de supersimetria. / In this work we discuss some aspects of quantum theory of fields used for the formulation of the effective potential of supersymmetric theories. The main focus is given to the methods used to analyse supersimmetry breaking in 2 + 1-dimensions. We discuss the conditions on the effective potential of supersymmetric theories for the occurrence of supersymmetry breaking. The effective potential of Wess-Zumino model em 2 + 1-dimensions is calculated up to 2-loops approximation where supersymmetry breaking is not found to this order.

Este é um trabalho de revisão. Os principais formalismos no desenvolvimento da teoria de cordas são introduzidos e discutidos: a corda bosônica e as supercordas no formalismo de Ramond-Neveu-Schwarz e no formalismo de Green-Schwarz. São introduzidas também as açôes efetivas no limite de baixas energias das D-branas (ação DBI) e das teorias de supergravidade (D=10,11). Por fim, são analisados alguns aspectos da correspondência AdS/CFT, enunciando a conjectura e introduzindo algumas das entradas do dicionário. Os apêndices contêm tópicos de grande relevância para o texto e podem ajudar a esclarecer vários raciocínios e passagens ao longo do mesmo. / This is a review work. The main formalisms on the development of string theory are introduced and discussed: the bosonic string and the superstrings formalisms of Ramond-Never-Schwarz and Green-Schwarz. The effective actions in the low energy limit of the D-branes (DBI action) and supergravity theories (D=10,11) are introduced as well. Finally, some aspects of the AdS/CFT correspondence are analised, enunciating the conjecture and introducing some entries of the dictionary. The appendices contains some topics that are highly relevant for the whole text and may help clarify several ideas and arguments through it.

Neste trabalho, discutimos alguns aspectos das teorias quânticas de campos não comutativas; renormalização, mistura infravermelha-ultravioleta, e consistência perturbativa. Tais aspectos são tratados através da análise das versões não-comutativas dos modelos de teorias quânticas de campos; em especial estudamos o modelo \'CP POT.N-1\' não-comutativo e suas respectivas extensões; minimal e supersimétrica. / In this work, we shall discuss some aspects of noncommutative quantum field theories; renormalization, ultraviolet-infrared mixing and perturbative consistency. Such topics have been developed through the analysis of noncommutative versions of quantum field theory models, in particular, we study the CP N-1 model and its extensions; minimal and supersymmetric.

Neste trabalho estudamos três diferentes aspectos envolvendo a supersimetria no contexto da teoria de campos em $(2+1)$ dimensões do espaço-tempo. Consideramos primeiramente a possibilidade da quebra dinâmica de supersimetria no modelo de Wess-Zumino, calculando o potencial efetivo até a aproximação de dois laços. Verificamos que o estado de vácuo permanece supersimétrico e que indução de massa e a correspondente quebra de simetria discreta não são perturbativamente consistentes. Em seguida, voltamos nossa atenção para a análise das identidades de Slavnov-Taylor na eletrodinâmica não comutativa supersimétrica. A transversalidade da polarização do vácuo é verificada explicitamente na aproximação de um laço e com a conclusão de que nenhuma anomalia é introduzida pela não comutatividade ou pelo esquema de regularização adotado no formalismo de supercampos. Por fim, o comportamento ultravioleta para a teoria de Yang-Mills-Chern-Simons supersimétrica acoplada minimamente com supercampos de matéria é investigado. Verificamos que o modelo é superenormalizável e que os termos divergentes persistem somente nas funções 1PI de dois pontos para o supercampo de calibre até a ordem de dois laços. / In this work we study three different aspects involving supersymmetry in the context of quantum field theory in $(2+1)$ space-time dimensions. We consider first the possibility of dynamical supersymmetry breaking in the Wess-Zumino model, calculating the effective potential up to two loops. We found that the vacuum state remains supersymmetric and the dynamical generation of mass together with the discrete symmetry breaking are not perturbatively consistent. Next, we turn our attention to the analysis of the Slavnov-Taylor identities in the noncommutative supersymmetric electrodynamics. The transversality of the vacuum polarization is verified explicitly in the one loop approximation with the conclusion that no anomaly is introduced by the noncommutativity or the regularization scheme adopted in the superfields formalism. Finally, the ultraviolet behavior for supersymmetric Yang-Mills-Chern-Simons theory minimally coupled to matter superfields is investigated. We verify that the model is superenormalizable and that the divergent terms persist only in the gauge superfield self-energy diagrams up to two-loop.

O escopo deste mestrado é de se familiarizar com a chamada {\\it correspondência AdS/CFT}, que tem sido um dos mais importantes desenvolvimentos na física teórica nas últimas décadas. De acordo com essa correspondência, deformações das geometrias do lado da gravidade (ou lado \"AdS\") devem ser mapeadas para operadores das teorias de calibre duais (ou lado \"CFT\"). Em particular, nos temos estado interessados em explorar uma entrada particular no dicionário AdS/CFT, a relação entre os operadores 1/2 BPS em ${\\cal N}=4$ super Yang-Mills, e as chamadas {\\it geometrias bubbling} no lado da gravidade. A fim de fazer isso, apresentamos primeiramente as noções de ${\\cal N}=4$ SYM e soluções de Supergravidade. Portanto, podemos expor mais claramente o sentido da correspondência AdS /CFT, e depois mostrar a derivação das geometrias 1/2 BPS duais a estados 1/2 BPS em ${\\cal N}=4$ SYM como um exemplo. / The scope of this Master program was to get acquainted with the so-called {\\it AdS/CFT correspondence}, which has been one of the most important developments in theoretical physics in the last decades. According to this correspondence, deformations of the geometries in the gravity side (or \"AdS\" side) must be mapped to states of the dual gauge theories (or \"CFT\" side). In particular, we have been interested in exploring a particular entry in the AdS/CFT dictionary, namely, the relation between 1/2 BPS operators in ${\\cal N}=4$ super Yang-Mills, and the so-called {\\it bubbling geometries} on the gravity side. In order to do that, we first present the notions of N=4 SYM and Supergravity solutions. In this way, we can expose the statement of the AdS/CFT correspondence, and later show the derivation of 1/2 BPS geometries dual to 1/2 BPS states in N=4 SYM as an example of this one.

Orientador: Nathan Jacob Berkovits / Banca: Horatiu Stefan Nastase / Banca: Diego Trancanelli / Resumo: Nesta dissertação apresentamos uma descrição da dualidade elétrica-magnética e seus aspectos clássicos e quânticos. Nosso análise se inicia com os monopolos magéticos sugeridos por Dirac em 1931[1] e vai até o trabalho do Seiberg e Witten em 1994 [27]. Na descrição clássica, precisamos introduzir os monopolos magnéticos a fim de obter a dualidade elétrica-magnética manifesta. Mais tarde, a origem dos monopolos se mais torna mais clara quando começamos com uma teoria de Yang-Mills. Os aspectos clássicos da teoria foram explicados pela conjetura de Montonen e Olive 1977 [7]. Explorando os aspectos quânticos da teoria, notamos a importância de introduzir supersimetria, principalmente supersimetria estendida, onde tiramos vantagem da propiedade de holomorficidade, a qual nos leva aos teoremas não renormalizáveis, onde o cálculo é mais simples. Focamos na teoria de gauge supersimétrica N = 2 SU(2). A teoria é completamente resolvível para baixas energias. A maior parte do conteúdo deste trabalho é baseada nas várias revisões da dualidade de Seiberg-Witten [30],[31],[32] / Abstract: In this dissertation we present a description of the electric-magnetic duality and their classical and quantum aspects. Our analysis starts from the suggested magnetic monopoles by Dirac in 1931 [1] and goes until the work of Seiberg and Witten in 1994 [27]. In the classical description, we need to introduce the magnetic monopoles in order to make manifest the electricmagnetic duality. Later, the origin of monopoles becomes clear when we start from a Yang-Mills theory. The classical aspects of the E-M duality are covered in the Montonen-Olive conjecture 1977[7]. Working on the quantum aspects of the theory, we note the importance of introducing supersymmetry. Specially for extended supersymmetry, where we take advantage of the holomorphicity property, which leads us to the non-renormalizable theorems, where the computation is easier. We focus on theN = 2SU(2) supersymmetric gauge theories. It turns out that the theory is fully solvable at the low energies regime[27]. Most of this work is based on reviews about the Seiberg and Witten duality [30],[31],[32] / Mestre

Usando as Regras de Soma da QCD, testamos se a nova estrutura estreita, X(4350) recentemente observada pela Colaboração Belle, pode ser descrita como um estado molecular D8D80 exótico JPC = 1+. Consideramos as contribuições dos condensados de dimensão oito, trabalhamos com os termos dominantes em 8 mantendo os termos lineares na massa do quark estranho m8. A massa obtida é igual a mD8D80 = (5.05±0.19) GeV. Consideramos também uma corrente molecular 1+, DD0 e obtemos mDD0 = (4.92 ± 0.08) GeV. Concluímos que não é possível descrever a estrutura X(4350) como um estado molecular 1+ D8D80. / Using the QCD sum rules we test if the new narrow structure, the X(4350) recently observed by the Belle Collaboration, can be described as a JPC = 1+ exotic D8D80 molecular state. We consider the contributions of condensates up to dimension eight, we work at leading order in s and we keep terms which are linear in the strange quark mass ms. The mass obtained for such state is mD8D80 =(5.05 ± 0.19) GeV. We also consider a molecular 1+, DD0 current and we obtain mDD0 = (4.92 ± 0.08) GeV. We conclude that it is not possible to describe the X(4350) structure as a 1+ D8D80 molecular state.

O objetivo deste trabalho é calcular a ação de teoria de campos de supercordas para os dois primeiros níveis de massa da supercorda, incluindo os dois setores de projeção GSO. Considerando uma corda tipo II-A na presença de uma D9-brana instável, calcula-se a ação para o táquion, o campo de gauge e os férmions GSO(+) e GSO(-). O trabalho é realizado usando o formalismo híbrido e usando-se a ação de campos de supercordas de Berkovits, que inclui o setor Ramond. Para tanto, inclui-se amplo material de revisão sobre teorias e teorias de campos de supercordas. A construção de operadores de vértice GSO(-) no formalismo híbrido é feita em detalhes. Considerações sobre a ação obtida e perspectivas futuras do trabalho são discutidas no final. / The goal of this work is to compute the superstring field theory action contribution for the two first mass level of the superstring, including both GSO sectors. A type IIA superstring in the presence of an unstable non-BPS D9 brane is considered and the computation of the action for the Tachyon, Gauge Field and Massless fermions from GSO(+) and GSO(-) sectors is done. The main work is accomplished using the hybrid formalism and the superstring field theory action of Berkovits, including the Ramond Sector. This task is accomplished by including revision material thoroughly, for conformal and super conformal field theory. Construction of physical GSO(-) vertex operators is considered in detail. At the end, theres a discussion about the action for these fields and some future perspectives are considered.