O objetivo desta tese é oferecer um arcabouço que permita a modelagem de simetrias em fibrados suaves, que possuam um bom comportamento local. Para tanto, usa-se ferramentas de grupoides de Lie e correlatas, com a finalidade de reduzir, quando possível, simetrias dadas pela ação de um grupo diferenciável, possivelmente de dimensão infinita, sobre um fibrado suave, a problemas em dimensão finita. Uma definição de invariância de uma forma diferencial, definida no espaço total de um fibrado suave, sob a ação de um grupoide de Lie, é apresentada e desenvolvida. A seguir, discute-se estas ferramentas no contexto da formulação lagrangiana da teoria clássica de campos com o objetivo de descrever, simultaneamente, simetrias internas e no espaço-tempo, de maneira unificada. Obtém-se então, nesta linguagem, alguns objetos de estudo centrais da teoria, como os teoremas de Noether e, no caso das teorias de calibre, os teoremas de acoplamento mínimo e Utiyama. Por fim, discute-se brevemente o caso de simetrias a menos de elementos de contato e divergências totais. / The aim of this thesis is to provide a framework that allows the modelling of symmetries in smooth fibre bundles which have good local behaviour. For that, we use Lie groupoids and related tools in order to reduce, whenever possible, symmetries given by the action of a possibly infinite dimensional differentiable group on a smooth fibre bundle to finite dimensional problems. We give a definition of invariance of a differential form, defined on the total space of a fibre bundle, by the action of a Lie groupoid. Then, we discuss these tools in the case of a Lagrangian classical field theory to describe internal and space-time symmetries simultaneously, in a unified way. With this language, we get some central objects of the theory such as Noether\'s theorems and, in the case of gauge theories, the minimal coupling and Utiyama\'s theorems. Lastly, we briefly discuss the case of symmetries up to contact elements and a total divergence.

O objetivo desta tese é oferecer um arcabouço que permita a modelagem de simetrias em fibrados suaves, que possuam um bom comportamento local. Para tanto, usa-se ferramentas de grupoides de Lie e correlatas, com a finalidade de reduzir, quando possível, simetrias dadas pela ação de um grupo diferenciável, possivelmente de dimensão infinita, sobre um fibrado suave, a problemas em dimensão finita. Uma definição de invariância de uma forma diferencial, definida no espaço total de um fibrado suave, sob a ação de um grupoide de Lie, é apresentada e desenvolvida. A seguir, discute-se estas ferramentas no contexto da formulação lagrangiana da teoria clássica de campos com o objetivo de descrever, simultaneamente, simetrias internas e no espaço-tempo, de maneira unificada. Obtém-se então, nesta linguagem, alguns objetos de estudo centrais da teoria, como os teoremas de Noether e, no caso das teorias de calibre, os teoremas de acoplamento mínimo e Utiyama. Por fim, discute-se brevemente o caso de simetrias a menos de elementos de contato e divergências totais. / The aim of this thesis is to provide a framework that allows the modelling of symmetries in smooth fibre bundles which have good local behaviour. For that, we use Lie groupoids and related tools in order to reduce, whenever possible, symmetries given by the action of a possibly infinite dimensional differentiable group on a smooth fibre bundle to finite dimensional problems. We give a definition of invariance of a differential form, defined on the total space of a fibre bundle, by the action of a Lie groupoid. Then, we discuss these tools in the case of a Lagrangian classical field theory to describe internal and space-time symmetries simultaneously, in a unified way. With this language, we get some central objects of the theory such as Noether\'s theorems and, in the case of gauge theories, the minimal coupling and Utiyama\'s theorems. Lastly, we briefly discuss the case of symmetries up to contact elements and a total divergence.

Orientador: Patricio Anibal Letelier Sotomayor / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-31T23:34:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vogt_Daniel_M.pdf: 649100 bytes, checksum: e8a346c8861f6ce847f16d4d80860fd1 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: É dada uma visão geral do problema de reação à radiação na teoria clássica de campos. São discutidas a dedução e propriedades das equações de movimento de partículas com reação à radiação para campos de spin 0, spin 1 e spin 2. Em particular, é feito um estudo detalhado da equação de Lorentz-Dirac. Utilizando um método numérico conveniente, aplicou-se a equação de Lorentz-Dirac a alguns problemas físicos de interesse e obteve-se, na maioria dos casos, resultados satisfatórios. Discute-se ainda o problema de reação à radiação na teoria da Relatividade Geral / Abstract: A general view of the problem of radiation reaction in classical field theory is given. The deduction and properties of the equations of motion of particles with radiation reaction for spin 0, spin 1 and spin 2 fields are discussed. In particular, a detailed study of the Lorentz-Dirac equation is done. Using an appropriate numerical method, the Lorentz-Dirac equation was applied to some physical problems of interest, and in most cases, the results were satisfactory. The problem of radiation reaction in General Relativity is also discussed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Neste trabalho, abordamos o conceito de simetria em teoria de campos, no âmbito hamiltoniano mais precisamente, sua relação com leis de conservação, conforme estabelecida pelo(s) teorema(s) de Noether. Propomos uma visão alternativa àquela normalmente usada na literatura, baseada na substituição de grupos e álgebras de Lie por grupoides e algebroides de Lie. Tradicionalmente, dado um fibrado E de configuração sobre o espaço-tempo M (cujas seções são os campos do modelo sob investigação), simetrias são implementadas pela ação de um grupo de automorfismos de E, ou seja, um subgrupo de Aut(E), no espaço &#915 (E) das seções de E, exigindo-se que o funcional ação S seja invariante sob tal ação: neste caso, quando o pertinente subgrupo for de dimensão infinita, surgem graves dificuldades quando queremos tratar de questões de análise e de geometria com rigor matemático. A vantagem principal desta abordagem alternativa provém do fato de que, embora o grupo Aut(E) e, tipicamente, os subgrupos relevantes, assim como o espaço &#915 (E), sejam de dimensão infinita, a sua ação é induzida por uma ação de um grupoide de Lie no fibrado pertinente, a qual envolve apenas variedades de dimensão finita e portanto não há qualquer dúvida em relação a questões tais como qual seria a topologia ou estrutura de variedade subjacente ou em qual sentido essa ação deve ser suave. Formulamos o teorema de Noether neste contexto, baseado em uma nova versão da construção da aplicação momento que a cada gerador de simetrias que associa uma (n - 1)-forma sobre J*E cujo pull-back com uma seção de J* E, que é solução das equações de movimento, produz uma (n - 1)-forma sobre o espaço-tempo, a famosa corrente de Noether, que é conservada, ou seja, fechada / In this thesis, we deal with the concept of symmetry in field theory, in the covariant hamiltonian approach more precisely, its relation with conservation laws, as established by Noethers theorem(s). We propose an alternative view to that normally used in the literature, based on replacing Lie groups and algebras by Lie groupoids and algebroids. Traditionally, given a configuration bundle E over space-time M (whose sections are the fields of the model under investigation), symmetries are implemented by the action of a group of automorphisms of E, i.e., a subgroup of Aut(E), on the space &#915 (E) of sections of E, requiring the action functional S to be invariant under that action: in this case, when the pertinent subgroup has infinite dimension, serious difficulties arise when we want to deal with analytical and geometrical questions with mathematical rigor. The main advantage of this alternative approach comes from the fact that, although the group Aut(E) and, typically, the relevant subgroups, as well as the space &#915 (E), are infinite-dimensional, its action is induced by the action of a Lie groupoid in the pertinent bundle, which involves only finite-dimentional manifolds and therefore there is no doubt about questions such as what should be the topology or the underlying manifold structure or in what sense this action should be smooth. We formulate the Noethers theorem in this context, based on a new version of the construction of the momentum map that associates a (n - 1)-form on J*E to each symmetries generator whose pull-back with a section of J*E, that is solution of the equations of motion, produces a (n - 1)-form on the space-time, the famous Noether current, that is conserved, i.e., closed

Neste trabalho, abordamos o conceito de simetria em teoria de campos, no âmbito hamiltoniano mais precisamente, sua relação com leis de conservação, conforme estabelecida pelo(s) teorema(s) de Noether. Propomos uma visão alternativa àquela normalmente usada na literatura, baseada na substituição de grupos e álgebras de Lie por grupoides e algebroides de Lie. Tradicionalmente, dado um fibrado E de configuração sobre o espaço-tempo M (cujas seções são os campos do modelo sob investigação), simetrias são implementadas pela ação de um grupo de automorfismos de E, ou seja, um subgrupo de Aut(E), no espaço &#915 (E) das seções de E, exigindo-se que o funcional ação S seja invariante sob tal ação: neste caso, quando o pertinente subgrupo for de dimensão infinita, surgem graves dificuldades quando queremos tratar de questões de análise e de geometria com rigor matemático. A vantagem principal desta abordagem alternativa provém do fato de que, embora o grupo Aut(E) e, tipicamente, os subgrupos relevantes, assim como o espaço &#915 (E), sejam de dimensão infinita, a sua ação é induzida por uma ação de um grupoide de Lie no fibrado pertinente, a qual envolve apenas variedades de dimensão finita e portanto não há qualquer dúvida em relação a questões tais como qual seria a topologia ou estrutura de variedade subjacente ou em qual sentido essa ação deve ser suave. Formulamos o teorema de Noether neste contexto, baseado em uma nova versão da construção da aplicação momento que a cada gerador de simetrias que associa uma (n - 1)-forma sobre J*E cujo pull-back com uma seção de J* E, que é solução das equações de movimento, produz uma (n - 1)-forma sobre o espaço-tempo, a famosa corrente de Noether, que é conservada, ou seja, fechada / In this thesis, we deal with the concept of symmetry in field theory, in the covariant hamiltonian approach more precisely, its relation with conservation laws, as established by Noethers theorem(s). We propose an alternative view to that normally used in the literature, based on replacing Lie groups and algebras by Lie groupoids and algebroids. Traditionally, given a configuration bundle E over space-time M (whose sections are the fields of the model under investigation), symmetries are implemented by the action of a group of automorphisms of E, i.e., a subgroup of Aut(E), on the space &#915 (E) of sections of E, requiring the action functional S to be invariant under that action: in this case, when the pertinent subgroup has infinite dimension, serious difficulties arise when we want to deal with analytical and geometrical questions with mathematical rigor. The main advantage of this alternative approach comes from the fact that, although the group Aut(E) and, typically, the relevant subgroups, as well as the space &#915 (E), are infinite-dimensional, its action is induced by the action of a Lie groupoid in the pertinent bundle, which involves only finite-dimentional manifolds and therefore there is no doubt about questions such as what should be the topology or the underlying manifold structure or in what sense this action should be smooth. We formulate the Noethers theorem in this context, based on a new version of the construction of the momentum map that associates a (n - 1)-form on J*E to each symmetries generator whose pull-back with a section of J*E, that is solution of the equations of motion, produces a (n - 1)-form on the space-time, the famous Noether current, that is conserved, i.e., closed

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-08-21T12:44:31Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas Elias Vieira - 2018.pdf: 1438523 bytes, checksum: 81df75730e0ab41f69b4619af81cd7a2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-22T12:42:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas Elias Vieira - 2018.pdf: 1438523 bytes, checksum: 81df75730e0ab41f69b4619af81cd7a2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:42:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Lucas Elias Vieira - 2018.pdf: 1438523 bytes, checksum: 81df75730e0ab41f69b4619af81cd7a2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-07-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we study topological defects in classical field theory aiming applications in cosmology. Topological and non-topological solutions were investigated in two dimensions, where we also analyzed the stability of some of these. We consider models of one and two real scalar fields, whose solutions were obtained via quadrature, BPS and orbit methods. The stability of these solutions also were investigated in some cases. In order to apply scalar field theory in cosmology, we revisit some topics of general relativity, such that the principle of equivalence, Einstein's field equations and Schwarzschild's solution for Einstein's equation. We also present some topics in cosmology, relevant to the present work, such that the cosmological principle, Hubble's law and cosmological inflation. We discuss the solutions of the Einstein's equations in the FRW metric in the so-called Hot Big Bang model-the universe composed of matter and radiation. In order to solve some problems of initial conditions of the universe, we introduce the inflationary theory, which supposes that the primordial universe was underwent an accelerated expansion guided by a scalar field. In sequence, we introduce the standard cosmological model, which states that the universe is in accelerated expansion driving by a cosmological constant, named dark energy, which constitutes about seventy percent of the universe energy. Finally, we present a first order formalism for cosmology and discuss two model describing the standard and tachyonics dynamics for scalar field that represent the dark energy. / Neste trabalho foram abordadas soluções do tipo defeitos topológicos em teoria clássica de campos. Foram investigadas soluções topológicas e não topológicas em duas dimensões, onde também analisamos a estabilidade de algumas destas. Consideramos modelos de um e dois campos escalares reais, onde utilizamos os métodos de quadratura, BPS e das órbitas para obter soluções. Com o intuito de aplicar a teoria de campos escalares em cosmologia, introduzimos a teoria da relatividade geral, falando sobre o princípio da equivalência, equações de campo de Einstein e solução de Schwarzschild para as equações de Einstein. Abordamos alguns tópicos em cosmologia, onde enunciamos o princípio cosmológico, lei de Hubble e inflação cosmológica. Resolvemos as equações de Einstein na métrica FRW considerando o universo composto de matéria e radiação denominado modelo Big Bang quente. Com o objetivo de resolver alguns problemas de condições iniciais do universo, introduzimos a teoria inflacionária, a qual propõe que o universo primordial sofreu uma expansão acelerada guiada por um campo escalar. Após mostrar como a teoria da inflação corrige tais problemas, apresentamos o modelo cosmológico padrão, o qual afirma que o universo está em expansão acelerada e utiliza uma constante cosmológica como guia da expansão, tal constante neste cenário representa a denominada energia escura que compõe aproximadamente setenta por cento do universo. Finalmente, nós apresentamos o formalismo de primeira ordem para cosmologia e discutimos dois modelos descrevendo dinâmicas padrão e taquiônica para o campo escalar, representando a energia escura.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3660633 bytes, checksum: 7309d28729d29dd071bc87f7c5609ebc (MD5) Previous issue date: 2013-11-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The non-linear science is a central topic covering several investigation areas, such as biology, chemistry, mathematics and physics. In the first part of this thesis, we studied the non-linearity in the scope of classical field theory. The discussions are based on static solutions in (1, 1) space-time dimensions, and they are focused on kinks and lumps defects. In the related procedures, we show several techniques which allowed us to determine new models with their respective analytical solutions. The main mathematical tool to obtain these results is the so called deformation method, which was also an essential piece in the construction of a new extension method. This method presents the determination of new two scalar fields models from the coupling between two one scalar field systems. The method was analyzed carefully, as well as the linear stability, the zero modes, the total energy and the superpotentials, related with the new families of potentials. Furthermore, in the second part we presented the basics concepts about the Brownian Motion, where we analised the features of the solution of the Langevin Equation, and we also introduced a path integral approach to this problem in a quantum field theory way. / A ciência não-linear é tema central de diversas linhas de investigação, cobrindo áreas como a biologia, a física, a matemática e a química. Nossa primeira vertente de trabalho nesta tese, consiste no estudo de não-linearidades via abordagem de teoria clássica de campos. As discussões estão baseadas em soluções estáticas em (1, 1) dimensões, com destaque para o chamados defeitos tipo kink e lump. Nos procedimentos relatados, discorremos a respeito de diversas técnicas para a determinação de novos modelos com suas respectivas soluções analíticas. Um ferramental fundamental para a obtenção desses resultados é o chamado método de deformação, o qual também foi parte essencial para a criação de um método de extensão de modelos, onde visamos a construção de modelos de dois campos reais a partir do acoplamento entre dois modelos de um campo. Tal método também foi exposto em detalhes, bem como as análises sobre estabilidade linear, cálculo de modos zeros, determinação da energia total e dos superpotenciais, relativos às novas famílias de potenciais. Já a segunda linha de pesquisa, refere-se aos conceitos básicos do movimento browniano, onde analisamos as propriedades da solução da equação de Langevin, e na introdução de uma abordagem via integrais de trajetória para descrevê-lo nos moldes de teoria de quântica de campos.