The aim of this work is to discuss the effects found in static and dynamic wormholes that occur as a solution of Einstein equations in general relativity. The ground is prepared by presentation of "faster than light" effects, historical perspective, wormhole definition and contemporary directions in wormhole research. Then the focus is narrowed to Morris-Thorne framework for static spherically symmetric wormhole. Energy conditions being a fundamental component in wormhole physics are discussed in detail, their definition, most common violations and attempts to exocit matter quantification. Two types of dynamic wormholes, evolving and rotating, together with their variations are considered. Computer algebra and Cartan calculus are used to obtain detailed solutions. / Mathematical Sciences / M.Sc. (Applied Mathematics)

In this literature review we discus and describe the theoretically predicted phenomena known as wormholes, where two different regions of space-time are joined by a “throat” or a “bridge”. If information or even an observer could be sent through the wormhole we refer to it as traversable. We argue that traversable wormholes demands negative energy densities and display a number of different constructions found within the field. Among these the orgional construction by EinsteinRosen and Morris-Thornes discussion on traversability. We also give a overview of the current state of the field by presenting to more recently published papers: “Casimir Energy of a Long Wormhole Throat” av Luke Buther och “Traversable Wormholes via a Double Trace Deformation” av Ping Gao, Daniel Louis Jafferis och Aron C.Wall.

The aim of this work is to discuss the effects found in static and dynamic wormholes that occur as a solution of Einstein equations in general relativity. The ground is prepared by presentation of "faster than light" effects, historical perspective, wormhole definition and contemporary directions in wormhole research. Then the focus is narrowed to Morris-Thorne framework for static spherically symmetric wormhole. Energy conditions being a fundamental component in wormhole physics are discussed in detail, their definition, most common violations and attempts to exocit matter quantification. Two types of dynamic wormholes, evolving and rotating, together with their variations are considered. Computer algebra and Cartan calculus are used to obtain detailed solutions. / Mathematical Sciences / M.Sc. (Applied Mathematics)

No description available.

Nos estudos de meios porosos, tais como em rochas reservatório, a RMN exerce um papel fundamental, em especial quando se trata da indústria petrolífera, sendo uma das ferramentas fundamentais utilizadas em perfis de poços. De forma geral, obtêm-se informações como tempos de relaxação transversal (T2) e coeficientes de difusão, permitindo inferir propriedades tais como permeabilidade e distribuição de tamanhos de poros. Outra forma de analisar os fluidos em amostras porosas é com o uso de técnicas de imagens, em que se enquadram a de Imagens por Ressonância Magnética (IRM) e as de microtomografia computadorizada (μCT). O presente trabalho teve como objetivo a obtenção de metodologias de análise de técnicas de estimulação de poços, visando um melhor entendimento dos processos de acidificação com formação de caminhos preferenciais denominados wormholes em rochas carbonáticas de afloramento e reservatório. Como objetivo secundário, o desenvolvimento de um sistema de IRM, contemplando os conjuntos de bobinas de gradiente, bobinas de rf e filtros analógicos. O processo de acidificação foi estudado através de medidas morfológicas de dimensão fractal, comprimento de caminho principal e volume dos wormholes extraídas de imagens por μCT, enquanto as conexões entre regiões de porosidade original e o wormhole foram estudadas com a obtenção de distribuições de tempo de relaxação T2 durante um processo de secagem à vácuo. As medidas de secagem permitiram observar o comportamento de regiões distintas: água livre, água com restrição de mobilidade por capilaridade e água ligada à argila. Durante a secagem, embora a água ligada à argila não pôde ser retirada, o comportamento foi o esperado com a água livre, sendo seca primeiro, seguido da água com menor mobilidade por capilaridade. Não é de nosso conhecimento que haja algum método de secagem de amostra por meio unicamente de vácuo, principalmente em aplicações em geologia. De maneira geral, os resultados mostraram que, excluído a dimensão fractal, as outras medidas como o T2 médio, comprimento do caminho principal e padrão de secagem não possuem diferença de acordo com a geologia da rocha estudada. No entanto, para as rochas carbonáticas padrão (Indianas) o valor da dimensão fractal foi de 1,6, assemelhando sua morfologia a uma estrutura bidimensional. Para as rochas reservatório, a dimensão fractal foi maior que 1,9, coerente com sua forma tridimensional e maiores ramificações. No que concerne à instrumentação, apresentamos as etapas necessárias à adaptação de um sistema de espectroscopia e relaxometria em um sistema de imagens, gerando a imagem de um phantom. O aprimoramento deste sistema será de grande utilidade para o estudo de meios porosos com técnicas de imagens convencionais e específicas ao problema, o que se mostrou de grande importância para o estudo de wormholes. Este trabalho apresentou outras formas de análise do wormhole com resultados satisfatórios que podem ser associados as técnicas mais difundidas na literatura. / In studies of porous media such as reservoir rocks, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) plays a key role, especially when it comes to the oil industry, as one of the fundamental tools used in well logs. In general, obtains informations such as transverse relaxation time (T2), and diffusion coefficients, allowing inferring properties such as permeability and poring size distribution. Another way of analyzing fluids in porous media is using imaging techniques, in which fit the Magnetic Resonance Imaging (MRI) and computed microtomography (μCT). This study aimed to obtain methods of analysis of well stimulation techniques, aiming at a better understanding of the acidification processes with formation of preferential pathways called wormholes in outcrop and reservoir carbonate rocks. As a secondary objective, there is the development of an MRI system, comprising sets of gradient coils, RF coils and analog filters. The acidification process was studied by measurements of morphological fractal dimension, the main path length and volume of wormholes pictures extracted by μCT, while the connections between regions of the original porosity and wormhole were studied by the T2 time distributions during a drying process in vacuum. Drying measures allowed observing the behavior of distinct regions: free water, capillary bound water and clay bound water. During drying, although the most trapped water could not be removed, the performance was expected with free water, being dried first, followed by the water trapped by capillarity. It is our knowledge that there is no drying method by vacuum alone, especially in applications in geology. In general, the results show that, excluding the fractal dimension, other measures such as the T2 mean, primary drying path length and volume have no difference pattern according to the geology of the rock studied. However, for the standard carbonate rocks (Indiana) the value of the fractal dimension was 1.6, similar morphology to a two-dimensional structure. For the reservoir rocks, the fractal dimension was greater than 1.9, consistent with its three-dimensional shape and larger branches. Concerning the instrumentation, we present the steps necessary to adapt a spectroscopy and relaxometry system in an imaging system, obtaining the image of a phantom. The improvement of this system will be very useful for the study of porous media with conventional and specific imaging techniques to the problem, which proved of great importance for the study of wormholes. This work presented other forms of wormhole analysis with satisfactory results that may be associated with the most widespread techniques in the literature.

Nos estudos de meios porosos, tais como em rochas reservatório, a RMN exerce um papel fundamental, em especial quando se trata da indústria petrolífera, sendo uma das ferramentas fundamentais utilizadas em perfis de poços. De forma geral, obtêm-se informações como tempos de relaxação transversal (T2) e coeficientes de difusão, permitindo inferir propriedades tais como permeabilidade e distribuição de tamanhos de poros. Outra forma de analisar os fluidos em amostras porosas é com o uso de técnicas de imagens, em que se enquadram a de Imagens por Ressonância Magnética (IRM) e as de microtomografia computadorizada (μCT). O presente trabalho teve como objetivo a obtenção de metodologias de análise de técnicas de estimulação de poços, visando um melhor entendimento dos processos de acidificação com formação de caminhos preferenciais denominados wormholes em rochas carbonáticas de afloramento e reservatório. Como objetivo secundário, o desenvolvimento de um sistema de IRM, contemplando os conjuntos de bobinas de gradiente, bobinas de rf e filtros analógicos. O processo de acidificação foi estudado através de medidas morfológicas de dimensão fractal, comprimento de caminho principal e volume dos wormholes extraídas de imagens por μCT, enquanto as conexões entre regiões de porosidade original e o wormhole foram estudadas com a obtenção de distribuições de tempo de relaxação T2 durante um processo de secagem à vácuo. As medidas de secagem permitiram observar o comportamento de regiões distintas: água livre, água com restrição de mobilidade por capilaridade e água ligada à argila. Durante a secagem, embora a água ligada à argila não pôde ser retirada, o comportamento foi o esperado com a água livre, sendo seca primeiro, seguido da água com menor mobilidade por capilaridade. Não é de nosso conhecimento que haja algum método de secagem de amostra por meio unicamente de vácuo, principalmente em aplicações em geologia. De maneira geral, os resultados mostraram que, excluído a dimensão fractal, as outras medidas como o T2 médio, comprimento do caminho principal e padrão de secagem não possuem diferença de acordo com a geologia da rocha estudada. No entanto, para as rochas carbonáticas padrão (Indianas) o valor da dimensão fractal foi de 1,6, assemelhando sua morfologia a uma estrutura bidimensional. Para as rochas reservatório, a dimensão fractal foi maior que 1,9, coerente com sua forma tridimensional e maiores ramificações. No que concerne à instrumentação, apresentamos as etapas necessárias à adaptação de um sistema de espectroscopia e relaxometria em um sistema de imagens, gerando a imagem de um phantom. O aprimoramento deste sistema será de grande utilidade para o estudo de meios porosos com técnicas de imagens convencionais e específicas ao problema, o que se mostrou de grande importância para o estudo de wormholes. Este trabalho apresentou outras formas de análise do wormhole com resultados satisfatórios que podem ser associados as técnicas mais difundidas na literatura. / In studies of porous media such as reservoir rocks, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) plays a key role, especially when it comes to the oil industry, as one of the fundamental tools used in well logs. In general, obtains informations such as transverse relaxation time (T2), and diffusion coefficients, allowing inferring properties such as permeability and poring size distribution. Another way of analyzing fluids in porous media is using imaging techniques, in which fit the Magnetic Resonance Imaging (MRI) and computed microtomography (μCT). This study aimed to obtain methods of analysis of well stimulation techniques, aiming at a better understanding of the acidification processes with formation of preferential pathways called wormholes in outcrop and reservoir carbonate rocks. As a secondary objective, there is the development of an MRI system, comprising sets of gradient coils, RF coils and analog filters. The acidification process was studied by measurements of morphological fractal dimension, the main path length and volume of wormholes pictures extracted by μCT, while the connections between regions of the original porosity and wormhole were studied by the T2 time distributions during a drying process in vacuum. Drying measures allowed observing the behavior of distinct regions: free water, capillary bound water and clay bound water. During drying, although the most trapped water could not be removed, the performance was expected with free water, being dried first, followed by the water trapped by capillarity. It is our knowledge that there is no drying method by vacuum alone, especially in applications in geology. In general, the results show that, excluding the fractal dimension, other measures such as the T2 mean, primary drying path length and volume have no difference pattern according to the geology of the rock studied. However, for the standard carbonate rocks (Indiana) the value of the fractal dimension was 1.6, similar morphology to a two-dimensional structure. For the reservoir rocks, the fractal dimension was greater than 1.9, consistent with its three-dimensional shape and larger branches. Concerning the instrumentation, we present the steps necessary to adapt a spectroscopy and relaxometry system in an imaging system, obtaining the image of a phantom. The improvement of this system will be very useful for the study of porous media with conventional and specific imaging techniques to the problem, which proved of great importance for the study of wormholes. This work presented other forms of wormhole analysis with satisfactory results that may be associated with the most widespread techniques in the literature.

Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-07T16:59:31Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) / Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-11T18:47:11Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) / Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-14T11:25:03Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) / Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-14T13:50:32Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) / Approved for entry into archive by Hellen Sayuri Sato null (hellen@ift.unesp.br) on 2017-12-15T16:09:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goulartsantos_ped_dr_ift.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-15T16:09:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goulartsantos_ped_dr_ift.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) Previous issue date: 2017-11-21 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / No contexto de teorias de Einstein-Maxwell-dilaton, estudamos buracos negros, buracos de minhoca e aplicações à correspondência anti-de Sitter/Teoria de Matéria Condensada. Apresentamos a solução de buracos negro dyonica para a teoria de Einstein-Maxwell-dilaton escrita completamente em termos de constantes de integração, e então investigamos como definir parâmetros físicos dependentes e independentes. Escolhendo condições de contorno apropriadas para o dilaton no infinito, construímos buracos negros sem massa e uma ponte de Einstein-Rosen que satisfaz a condição de energia nula. Construímos uma solução carregada analítica de buraco de minhoca atravessável para a teoria de Einstein-Maxwell-phantom-dilaton que é livre de singularidades e conecta dois espaços de Minkowski. Usando o teorema de Gauss-Bonnet calculamos o ângulo de deflexão de um raio de luz que passa próximo este buraco de minhoca. Apresentamos o formalismo da função entropia de Sen e o aplicamos para o cálculo analítico da entropia do buraco negro extremo de uma teoria de supergravidade com N=8 em quatro dimensões. No contexto de holografia, calculamos coeficientes de transporte na presença de campos magnéticos para teorias com um termo topológico na ação. Definimos quantidades radialmente independentes subtraindo as correntes de magnetização, e então estudamos perturbações lineares em torno do horizonte a fim de expressar as condutividades elétrica, termoelétrica e térmica em termos de somente propriedades do horizonte. Combinamos as fórmulas para as condutividades com os dados do horizonte calculados usando o formalismo de Sen, e expressamos analiticamente as condutividades à temperatura zero para várias teorias cujas soluções de buraco negro não são conhecidas analiticamente. / In the context of Einstein-Maxwell-dilaton theory, we study black holes, wormholes and applications to the anti-de Sitter/Condensed Matter Theory correspondence. We present the dyonic black hole solution to the Einstein-Maxwell-dilaton theory written fully in terms of integration constants, and then investigate how to define dependent and independent physical parameters. Choosing appropriate boundary conditions for the dilaton at infinity, we construct massless black holes and an Einstein-Rosen bridge that satisfies the null energy condition. We construct an analytical charged traversable wormhole solution to the Einstein-Maxwell-phantom-dilaton theory which is free of singularities and connects two Minkowski spacetimes. Using the Gauss-Bonnet theorem we compute the deflection angle of a light ray passing close to this wormhole. We present the Sen's entropy function method and apply it to compute analytically the entropy of the extremal black hole of a gauged N=8 supergravity theory in four dimensions. In the holographic context, we compute the transport coefficients in the presence of magnetic fields for theories with a topological term in the action. We define radially independent quantities by subtracting off the magnetization currents, and then study linear perturbations around the horizon in order to express the electric, thermoelectric and heat conductivities in terms of horizon properties only. We combine the formulae for the conductivities with the horizon data computed using Sen's entropy function method, and express analytically the conductivities at zero temperature for several theories whose the full black hole solutions are not known analytically. / 2103/00140-7

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroTPA_DISSERT.pdf: 2026522 bytes, checksum: 77beea38c42704a86dbc6a2648061f42 (MD5) Previous issue date: 2011-07-04 / Stimulation operations have with main objective restore or improve the productivity or injectivity rate in wells. Acidizing is one of the most important operations of well stimulation, consist in inject acid solutions in the formation under fracture formation pressure. Acidizing have like main purpose remove near wellbore damage, caused by drilling or workover operations, can be use in sandstones and in carbonate formations. A critical step in acidizing operation is the control of acid-formation reaction. The high kinetic rate of this reaction, promotes the consumed of the acid in region near well, causing that the acid treatment not achive the desired distance. In this way, the damage zone can not be bypassed. The main objective of this work was obtain stable systems resistant to the different conditions found in field application, evaluate the kinetic of calcite dissolution in microemulsion systems and simulate the injection of this systems by performing experiments in plugs. The systems were obtained from two non ionic surfactants, Unitol L90 and Renex 110, with sec-butanol and n-butanol like cosurfactants. The oily component of the microemlsion was xilene and kerosene. The acqueous component was a solution of HCl 15-26,1%. The results shown that the microemulsion systems obtained were stable to temperature until 100?C, high calcium concentrations, salinity until 35000 ppm and HCl concentrations until 25%. The time for calcite dissolution in microemulsion media was 14 times slower than in aqueous HCl 15%. The simulation in plugs showed that microemulsion systems promote a distributed flux and promoted longer channels. The permeability enhancement was between 177 - 890%. The results showed that the microemulsion systems obtained have potential to be applied in matrix acidizing / As opera??es de estimula??o s?o opera??es realizadas com a finalidade de restaurar ou melhorar o ?ndice de produ??o ou inje??o dos po?os. Dentre as opera??es de estimula??o, destaca-se a opera??o de acidifica??o, que consiste na inje??o de solu??es ?cidas na forma??o, com press?o abaixo da press?o de fratura da forma??o. A acidifica??o tem como principal objetivo remover danos causados nas etapas de perfura??o e/ou workover, podendo ser realizada tanto em arenitos quanto em carbonatos. Um dos pontos mais cr?ticos da opera??o de acidifica??o ? o controle da rea??o ?cido-rocha, pois a elevada velocidade da rea??o faz com que o ?cido seja todo consumido na regi?o pr?xima ao po?o, fazendo com que o tratamento ?cido n?o atinja a dist?ncia desejada. Dessa maneira, as regi?es com dano podem n?o ser ultrapassadas. Este trabalho teve como objetivo obter sistemas microemulsionados est?veis ?s diferentes condi??es encontradas no campo de aplica??o, avaliar a cin?tica de dissolu??o da calcita nesses sistemas, bem como, simular a inje??o desses sistemas realizando ensaios em plugues. Utilizaram-se sistemas microemulsionados obtidos a partir dos tensoativos Renex 110, Unitol L90 e o OMS (?leo de mamona saponificado). Foram utilizandos o sec-butanol e o n-butanol como cotensoativos. Como componentes org?nicos foram utilizados o xileno e o querosene e como componente aquoso foram utilizadas solu??es de HCl variando-se a concentra??o de 15-26,1%. Os resultados mostraram que os sistemas microemulsionados foram est?veis ? temperaturas de at? 100?C, ? concentra??es elevadas de c?lcio, ? salinidade de at? 35000 ppm e a concentra??es de HCl de at? 25%. A cin?tica de dissolu??o da calcita, ao utilizar os sistemas microemulsionados ?cidos, foi at? 14 vezes mais lenta quando comparada com a solu??o de HCl 15%. Os resultados da inje??o dos sistemas ?cidos mostraram que as microemuls?es favorecem um fluxo mais distribu?do com rela??o ao HCl 15%, bem como, formam canais mais longos, promovendo incrementos na permeabilidade dos plugues de 177 - 890%. Os resultados mostraram que os sistemas microemulsionados possuem potencial para aplica??o em opera??es de acidifica??o de po?os

Nesta dissertação são explorados efeitos clássicos e semi-clássicos em espaços-tempos quase-extremos. Na classe de geometrias tratadas aqui, uma região estática entre dois horizontes é considerada, de forma que estes horizontes estão muito próximos e as suas gravidades superficiais são muito pequenas. Este limite quase-extremo surge em vários contextos de interesse, envolvendo buracos negros assintoticamente de Sitter, buracos de minhoca e buracos negros em universos com seção espacial compacta. No trabalho desenvolvido, buracos de minhoca ligando duas regiões com horizontes cosmológicos são estudados em detalhes. Uma vez caracterizada, algumas das propriedades clássicas destas estruturas e efeitos semi-clássicos são explorados. O tratamento quântico proposto leva naturalmente a uma caracterização termodinâmica associada aos horizontes atrapantes presentes na geometria. Consideramos especificamente propriedades térmicas associadas a um campo escalar nos espaços-tempos de interesse. Uma revisão do formalismo de Hayward é feito, com a sua adaptação para espaços-tempos importantes. Buracos de minhoca no regime quase-extremo são discutidos em detalhes. / In this dissertation, classical and semi-classical effects in quasi-extreme spacetimes are explored. In the class of geometries treated here, a static region between two horizons is considered, in such a way that these horizons are very close and their surface gravities are very small. This quasi-extreme limit appears in several contexts of interest, such as asymptotically de Sitter black holes, wormholes and black holes in universes with compact spatial section. In the developed work, wormholes connecting two regions bounded by cosmological horizons are studied in detail. Once some of the classical properties of these structures are characterized, semi-classical effects are explored. The proposed quantum treatment naturally leads to a thermodynamic characterization associated to the trapping horizons present in the geometry. We specifically consider thermal properties associated to a scalar field in the spacetimes of interest. A review of Hayward\'s formalism is presented, with a proper adaptation to important space-times. Wormholes in the near extreme regime are discussed in detail.

Neste trabalho, construímos novas soluções com simetria esférica ou axial para as equações do campo gravitacional induzido num cenário brana do tipo Randall-Sundrum, onde uma 3-brana com constante cosmológica está imersa num espaço-tempo 5-dimensional conhecido como bulk. Para o caso esfericamente simétrico, com constante cosmológica negativa, obtivemos uma família de soluções numa brana assintoticamente anti-de Sitter, sendo que cada membro desta é diferenciado de outro por uma constante integração C, que fixada proveu-nos soluções de buracos negros ou buracos de minhocas. Com a mesma simetria, geometrias que descrevem buracos de minhoca foram encontradas numa brana assintoticamente de Sitter. Para o caso axialmente simétrico, métricas assintoticamente anti-de Sitter e de Sitter foram construídas no contexto citado. Propriedades óticas, como a rotação do vetor de polarização, foram estudadas, mostrando-nos algumas diferenças entre os mundos brana, tratados como uma teoria de gravitação modificada, e a relatividade geral. / In this work we have constructed new solutions, with axial or spherical symmetry, to the induced gravitational field equations within a Randall-Sundrum type brane world scenario, where a 3-brane with cosmological constant is embedded in a 5-dimensional space-time called bulk. For the spherical case with negative cosmological constant, we have found a family of solutions in an anti-de Sitter brane, where each member of the family is different from another when C is fixed. With a fixed C we have black holes or wormholes. In this same case, with spherical symmetry, we have obtained wormhole solutions in a de Sitter brane. In the same context, for the axially symmetric case, metrics asymptotically anti-de Sitter and de Sitter were built. Optics features, like rotation of polarization vector, have been studied. These features showed some differences between brane worlds, a theory of modified gravity, and the General Relativity.