Neste trabalho discutimos um modelo baseado em teoria de campos para descrever a energia escura, no qual ela é representada por uma partícula ultra-leve situada em um mínimo metaestável de um potencial. Mostramos que a energia escura neste modelo decai em matéria escura durante o tempo de vida do universo, amenizando o problema da coincidência. / In the present work we discuss a field theory model in which dark energy is described by ultra-light particle situated at a metastable minimum of a potential. We show that dark energy in this model decays into dark matter during a time scale corresponding to the age of the universe, alleviating the coincidence problem.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JULIANO.pdf: 763669 bytes, checksum: 11338cd37be8259b36f7d082711b3ff7 (MD5) Previous issue date: 2007-08-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Uma caracterização bem elaborada das massas das galáxias é de fundamental importância para entendermos a formação e a evolução das galáxias, assim como o Universo. A velocidade circular das galáxias espirais é utilizada para estimar a massa das galáxias. Os dados observacionais das curvas de rotação mostram que as velocidades circulares permanecem praticamente constantes, mesmo a grandes distâncias do centro galáctico onde a influência da matéria luminosa é muito atenuada. Com essa constatação observacional, origina-se um dos problemas mais controvertidos das astrofísicas galáctica e extra-galáctica: o que causaria esse fenômeno. Alguns pesquisadores tentam solucionar o problema da planitude das curvas de rotação adicionando uma componente extra de matéria, a matéria escura; outros pesquisadores propõem uma correção no potencial gravitacional Newtoniano. Apresentamos neste trabalho, uma correção logarítmica no potencial gravitacional Newtoniano como uma alternativa de explicação do problema da planitude das curvas de rotação, sem a necessidade de acrescentar matéria escura. Além disso, a estrutura logarítmica da correção abre possibilidade de conexão com a teoria de cordas cósmicas. Apesar de utilizarmos uma distribuição simplificada de massa - tipo disco, os resultados analíticos obtidos no presente trabalho mostram uma excelente concordância com os dados observacionais das curvas de rotação da maioria das galáxias LSB analisadas. Esses resultados nos incentivam a investir na sofisticação do modelo. / A well elaborated characterization of the masses of the galaxies is of basic importance to understand the formation and the evolution of the galaxies, as well as the Universe. The circular speed of the spiral galaxies is used to estimate the mass of the galaxies. The observacional data of the rotation curves exactly show that the circular speeds practically remain constant at large distances of the galactic center, where the influence of the luminous mass is very attenuated. With this observacional evidence, of originates one of the controvertial problems of astrophysics galactic and the extra-galactic: what it could cause this phenomenon? Some researchers try to solve the problem of the flattenning of the rotation curves adding one extra component of mass, the dark matter; other researchers consider a correction in the Newtonian gravitational potential. We present in this work, a logarithmic correction in the Newtonian gravitational potential as an alternative for the explanation of the problem of the flattenning of the rotation curves without the necessity to add dark matter. Moreover, the logarithmic structure of the correction opens possibility of connection with the theory of cosmic strings. Although the use of a simplified disk mass distribution, the obtained analytical results in the present work show to an excellent agreement with the observational data of the curves of rotation of the majority of analyzed galaxies LSB. These results stimulate to invest in the sophistication of the model.

Nesta tese, estudamos cosmologias com criação de matéria como alternativa ao modelo $\\Lambda$CDM. Generalizamos a equação de Boltzmann relativística com um termo de produção de partículas fenomenológico, de tal forma que a equação resultante seja capaz de reobter os resultados da termodinâmica de não-equilíbrio das equações de balanço e evolução de temperatura. Após obter o termo correto para a equação generalizada de Boltzmann, investigamos como o formalismo proposto altera a equação de evolução de relíquias cósmicas na presença de criação gravitacional de partículas. / In this thesis, we study matter creation cosmologies as an alternative to the $\\Lambda$CDM model. We generalize the relativistic Boltzmann equation with a phenomenological particle production term, in such a way that the resulting equation will be able to reproduce the non-equilibrium thermodynamics results of the balance equations and temperature evolution law. After obtaining the correct term to the generalized Boltzmann equation, we investigate how the proposed formalism changes the cosmic relic evolution equation in the presence of gravitational particle creation.

Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas gravitacionais em situação de quase-equilíbrio, mas apesar dos esforços de pesquisa das últimas décadas, pouco conhecemos de suas estruturas e composição. Os recentes avanços teóricos e observacionais associados aos aglomerados de galáxias motivam essa proposta de pesquisa. Nosso foco é no entendimento da componente não-observada em aglomerados de galáxias. Especificamente, investigamos uma teoria de gravitação alternativa denominada Gravitação Newtonina Modificada (MOND) que pretende substituir o paradigma da matéria escura, mas que apresenta problemas quando aplicada aos centros dos aglomerados. Revisamos e sintetizamos o estado da arte na modelagem da Matéria Escura no centro desses objetos e testamos, em especial, uma proposta de solução dos problemas da MOND: a inclusão de neutrinos massivos. Ao mesmo tempo que testamos a teoria MOND + v,fazemos uma análise critica de como os limites às massas de neutrino são obtidos a partir de aglomerados. / Clusters of galaxies are the largest structures in the universe in a quasi-equilibrium state, but, despite research efforts in the past decades, their structure and composition are still poorly understood. Recent theoretical and abservational advances in the understanding of these structures motivate the present research work. Our focus lies on the understanding of the non-luminous component af galaxy clusters. Specifically, we investigate an alternative gravitational theory named MOND, or Madified Newtonian Dynamics, which aims at replacing the dark matter (DM) paradigm, but presents problems when applied to the centers of galaxy clusters. We have reviewed and summarized the state of the art on the modeling of the dark matter in the centers of clusters of galaxies and tested a proposal of solution: the inclusion of massive neutrinos in the MOND scenario. Besides testing MOND + v, we have analised how limits are imposed on the neutrino mass via the study of clusters of galaxies.

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-30Bitstream added on 2014-08-27T15:57:06Z : No. of bitstreams: 1 000780887.pdf: 2451861 bytes, checksum: d64f704d01f324953479512fbedd1f33 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na primeira parte deste trabalho, fornecemos a história que constitui a base para a evidência de matéria escura. Também, apresentamos aqui alguns dos candidatos à matéria escura mais estudados. Depois, mostramos as ferramentas necessárias ao entendimento dos cálculos de densidade de relíquia, tais como a base de Relatividade Geral e da cosmologia do universo primordial (termodinâmica do universo primordial, média térmica da seção de choque de aniquilação vezes a velocidade, e as soluções analítica e numérica para a equação de Boltzmann). Finalmente, dentro desta parte de fundamentação, discutimos brevemente alguns dos experimentos de detecção direta e indireta e vínculos impostos por eles sobre a matéria escura. Na segunda parte, analisamos uma extensão, do Modelo Padrão, obtida adicionando-se à simetria de gauge um grupo U(1) local de carga B-L, número bariônico menos número leptônico. Nós mostramos que esta extensão, chamada de modelo B-L, pode conter dois candidatos viáveis à matéria escura e estudamos as condições sobre o espaço de parâmetros do potencial escalar que não só resulta na densidade de relíquia observada, mas também está em acordo com os vínculos provenientes de experimentos de detecção direta / In the ?rst part of this work, we provide the historical background that underlies the evidence of dark matter. Also, we present here some of the most studied dark matter candidates. Later, we show the necessary tools for the understanding of relic density calculation, such as the basics of General Relativity and the early Universe Cosmology (thermodynamics of the early Universe, the thermal average of the annihilation cross section times the velocity, and both the approximated analytical and numerical solutions to the Boltzmann equation). Finally, in this grounding part, we discuss brie?y some of both direct and indirect detection experiments and constraints imposed by them on dark matter. In the second part, we analyze an extension of the Standard Model (SM) obtained by adding to the gauge symmetry a local U(1) group of charge B-L , baryon minus lepton numbers. Weshowthatthisextension,calledB-LModel,cancontaintwoviablecolddark matter candidates and we study the conditions on the space of parameters of the scalar potential that both yields the observed relic density and is in agreement with constraints which come from direct detection experiments

Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas gravitacionais em situação de quase-equilíbrio, mas apesar dos esforços de pesquisa das últimas décadas, pouco conhecemos de suas estruturas e composição. Os recentes avanços teóricos e observacionais associados aos aglomerados de galáxias motivam essa proposta de pesquisa. Nosso foco é no entendimento da componente não-observada em aglomerados de galáxias. Especificamente, investigamos uma teoria de gravitação alternativa denominada Gravitação Newtonina Modificada (MOND) que pretende substituir o paradigma da matéria escura, mas que apresenta problemas quando aplicada aos centros dos aglomerados. Revisamos e sintetizamos o estado da arte na modelagem da Matéria Escura no centro desses objetos e testamos, em especial, uma proposta de solução dos problemas da MOND: a inclusão de neutrinos massivos. Ao mesmo tempo que testamos a teoria MOND + v,fazemos uma análise critica de como os limites às massas de neutrino são obtidos a partir de aglomerados. / Clusters of galaxies are the largest structures in the universe in a quasi-equilibrium state, but, despite research efforts in the past decades, their structure and composition are still poorly understood. Recent theoretical and abservational advances in the understanding of these structures motivate the present research work. Our focus lies on the understanding of the non-luminous component af galaxy clusters. Specifically, we investigate an alternative gravitational theory named MOND, or Madified Newtonian Dynamics, which aims at replacing the dark matter (DM) paradigm, but presents problems when applied to the centers of galaxy clusters. We have reviewed and summarized the state of the art on the modeling of the dark matter in the centers of clusters of galaxies and tested a proposal of solution: the inclusion of massive neutrinos in the MOND scenario. Besides testing MOND + v, we have analised how limits are imposed on the neutrino mass via the study of clusters of galaxies.

Made available in DSpace on 2018-07-27T18:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-08. Added 1 bitstream(s) on 2018-07-27T18:30:19Z : No. of bitstreams: 1 000866829.pdf: 956943 bytes, checksum: 04f2442f891be7dda6675559a483ecfd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho revisaremos o formalismo do Modelo de Halos e suas aplicações. No Modelo de Halos, toda a matéria do universo está contida em objetos virializados de matéria escura, resultado de colapso gravitacional. A distribuição de matéria escura nesses halos e como eles estão distribuídos no universo são os principais elementos para caracterizá-los. Mostraremos a teoria que descreve o modelo de halos e testaremos sua eficácia comparando-a com simulações numéricas de formação de estrutura no universo, por meio do espectro de potência. Faremos também uma adaptação do modelo de halos para a matéria escura morna e mostraremos como esse tipo de matéria suprime a formação de estrutura do universo em pequenas escalas / In this work we review the formalism of the Halo Model, and its applications. In the Halo Model all the matter of the universe is contained in virialized dark matter halos, as a result of gravitational collapse. The distribution of dark matter within these halos, and how they are distributed in the universe are the main features to caracterize them. We'll show the theory that describes the Halo Model and test is efficiency by comparing it to numerical simulations of structure formation in the universe, using the power spectrum. We'll also do an adaptation of Halo model to warm dark matter, and show how this type of matter supress the structure formation of the universe in small scales

Orientador: José Geraldo Pereira / Banca: Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Gilberto Medeiros Kremer / Banca: Davi Cabral Rodrigues / Banca: Roldão da Rocha Júnior / Abstract: Due to the existence of an invariant length at the Planck scale, Einstein special relativity breaks down at that scale. A possible solution to this problem is arguably to replace the Poincare-invariant Einstein special relativity by a de Sitter invariant special relativity. Such replacement produces concomitant changes in all relativistic theories, including of course general relativity, which changes to what is called de Sitter modified general relativity, whose gravitational field equation is the de Sitter modified Einstein equation. A crucial property of this theory is that both the background de Sitter curvature and the gravitational dynamical curvature turns out to be included in the same curvature tensor. This means that the cosmological term Λ no longer explicitly appears in Einstein equation, and is consequently not restricted to be constant. In the first part of the thesis, a new definition for black hole entropy is defined. This new notion of entropy is strongly attached to the local symmetry, given the fact to be composed of two parts: the usual translational-related entropy plus an additional piece related to the proper conformal transformation. Also, it is obtained the de Sitter modified Schwarzschild solution, and using this solution we explore the consequences for the definition of entropy, as well as for the thermodynamics of the Schwarzschild-de Sitter system. In the second part the Newtonian limit of the de Sitter modified Einstein equation is obtained, and ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Resumo: Devido a existência de um comprimento invariante na escala de Planck, a relatividade especial de Einstein deixa de ser valida naquela escala. Uma solução possível para esse problema é trocar a relatividade especial de Einstein, a qual tem o grupo de Poincaré como grupo de simetria, por uma relatividade especial invariante sob o grupo de de Sitter. Essa troca ira produzir mudanças concomitantes em todas as teorias relativísticas, incluindo naturalmente a teoria da relatividade geral. Essa teoria da origem ao que denominamos de Sitter modified general relativity, cuja equação para o campo gravitacional foi chamada de de Sitter modified Einstein equation. Uma propriedade crucial dessa teoria é que tanto a curvatura de fundo de de Sitter como a curvatura dinâmica da gravitação estão ambas incluídas no mesmo tensor de curvatura. Isso significa que o termo cosmológico não aparece explicitamente na equação de Einstein, e consequentemente não é restrito a ser uma constante. Trabalhando no contexto da de Sitter modified general relativity, na primeira parte da tese, uma nova definição de entropia para buraco negro é definido. Esta nova noção de entropia está fortemente ligado à simetria local, dado o fato de ser composto por duas partes: uma associada as translação e uma parte adicional relacionada com a transformação conformal. Assim mesmo, nós obtemos a solução de Schwarzschild modificada por de Sitter. Usando essa solução exploramos as consequências para a definição de entropia, bem como para a termodinâmica do sistema de Schwarzschild-de Sitter. Na segunda parte da tese obtemos o limite Newtoniano da de Sitter modified Einstein equation, e usamos as correspondentes equações de Friedmann Newtonianas para estudar o problema da energia escura. Mostramos que essas equações fornecem uma solução ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Rogério Rosenfeld / Banca: Reuven Opher / Banca: Adriano Antônio Natale / Resumo: A origem dos raios cósmicos de altíssimas energias (RCAE's) é uma das maiores questões em aberto na astrofísica. Um dos modelos propostos para explicar estes eventos sugere que eles sejam produtos do decaimento de partículas metaestáveis supermassivas, as quais chamamos partículas X. Estas partículas, que seriam uma fração da matéria escura fria no Universo, podem ser produzidas no período de reaquecimento após a fase inflacionária no Universo primordial. Estudamos esta possibilidade e, a partir do fluxo detectado de RCAE's, obtivemos limites para alguns parâmetros como a meia vida e a razão de ramificação para o decaimento direto do inflaton em partículas X / Abstract: The origin of ultra high energy cosmic rays (UHECR's) is one of the major unresolved questions in astrophysics. One of the models proposed to explain these events suggests that they are the decay products of supermassive metastable particles, which we call X particles. These particles can be produced in the reheating period following the inflationary epoch of the early Universe and they would be a fraction of cold dark matter. We study this possibility and obtain constraints on some parameters such as the lifetime and branching ratio for the direct decay of the inflaton to X-particIes, from the requirement that they are responsible for the observed UHECR flux / Mestre

Orientador: Juan Carlos Montero Garcia / Co-orientador: Bruce Lehmann Sánchez Vega / Banca: Adriano Antonio Natale / Banca: Pedro Cunha de Holanda / Resumo: Na primeira parte deste trabalho, fornecemos a história que constitui a base para a evidência de matéria escura. Também, apresentamos aqui alguns dos candidatos à matéria escura mais estudados. Depois, mostramos as ferramentas necessárias ao entendimento dos cálculos de densidade de relíquia, tais como a base de Relatividade Geral e da cosmologia do universo primordial (termodinâmica do universo primordial, média térmica da seção de choque de aniquilação vezes a velocidade, e as soluções analítica e numérica para a equação de Boltzmann). Finalmente, dentro desta parte de fundamentação, discutimos brevemente alguns dos experimentos de detecção direta e indireta e vínculos impostos por eles sobre a matéria escura. Na segunda parte, analisamos uma extensão, do Modelo Padrão, obtida adicionando-se à simetria de gauge um grupo U(1) local de carga B-L, número bariônico menos número leptônico. Nós mostramos que esta extensão, chamada de modelo B-L, pode conter dois candidatos viáveis à matéria escura e estudamos as condições sobre o espaço de parâmetros do potencial escalar que não só resulta na densidade de relíquia observada, mas também está em acordo com os vínculos provenientes de experimentos de detecção direta / Abstract: In the first part of this work, we provide the historical background that underlies the evidence of dark matter. Also, we present here some of the most studied dark matter candidates. Later, we show the necessary tools for the understanding of relic density calculation, such as the basics of General Relativity and the early Universe Cosmology (thermodynamics of the early Universe, the thermal average of the annihilation cross section times the velocity, and both the approximated analytical and numerical solutions to the Boltzmann equation). Finally, in this grounding part, we discuss briefly some of both direct and indirect detection experiments and constraints imposed by them on dark matter. In the second part, we analyze an extension of the Standard Model (SM) obtained by adding to the gauge symmetry a local U(1) group of charge B-L , baryon minus lepton numbers. Weshowthatthisextension,calledB-LModel,cancontaintwoviablecolddark matter candidates and we study the conditions on the space of parameters of the scalar potential that both yields the observed relic density and is in agreement with constraints which come from direct detection experiments / Mestre