Orientador: Prof. Dr. Gilberto Medeiros Kremer / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 14/12/2012 / Bibliografia: fls. 146-152 / Resumo: Neste trabalho, investigamos modelos cosmológicos gerais em que os campos de energia e matéria escuras são analisados em um âmbito mais fundamental. A Teoria da Relatividade Geral e as teorias de gravitação generalizadas são consideradas. Estudamos interações no setor escuro e entre o setor escuro e o campo gravitacional, analisando a sua viabilidade. Nos primeiros três modelos estudados, as possíveis formas para as funções indefinidas nas ações gerais são determinadas a partir da técnica da simetria de Noether. Usando as propriedades de simetria, resolvemos as equações de campo e os cenários resultantes são analisados pelo confronto das curvas teóricas com os dados da astronomia observacional. No quarto modelo, estudamos as generalizações geométricas da Relatividade Geral, cuja aplicação se dá 'a investigação dos campos de matéria e energia escuras como sendo efeitos geométricos efetivos. Tentativas de solução das equações de campo generalizadas são feitas para correções de primeira ordem com relação 'a gravitação einsteiniana. A última investigação deste trabalho versa sobre perturbações cosmológicas no Universo primordial. O modelo inflacionário considerado é do tipo lei de potência, cujo inflaton é um campo escalar não canônico. Seus respectivos espectros de potência são calculados para a verificação de sua viabilidade. / Abstract: In this work, we investigate general cosmological models in which the dark matter and energy fields are analyzed in a more fundamental scope. The General Theory of Relativity and generalized gravitational theories are considered. We study the interactions in the dark sector and between it and the gravitational field, analyzing their viability. In the first three models, the possible forms for the undefined functions in the general actions are determined from the Noether symmetry technique. Using the symmetry properties, we solve the field equations and the resulting scenarios are analyzed through the comparison of the theoretical curves with the data from the observational astronomy. In the fourth model, we study the geometrical generalizations of the General Relativity, whose application is to investigate the dark matter and energy fields as being effective geometrical effects. Attempts for solutions of the generalized field equations are done to first order corrections with respect to the Einsteinian gravitation. The last investigation of this work runs upon cosmological perturbations in the primordial Universe. The considered inflationary model is the power-law-type one, whose inflaton is a non-canonical scalar field. Its respective power spectrums are calculated for the verification of its viability.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T18:51:38Z : No. of bitstreams: 1 otalorapatino_g_me_ift.pdf: 425269 bytes, checksum: 54b8759a6432f649d63ed61ba3345593 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na última década várias observações indicam que o universo está expandindo aceleradamente. Essa expansão acelerada pode ser explicada em um universo composto de 70% de energia escura e 30% de matéria (25% de matéria escura e 5% de matéria bariônica). A energia escura proporciona a pressão negativa necessária para produzir a aceleração em grandes escalas. Nesse trabalho faz-se uma revisão do modelo de um campo escalar como fonte da energia escura, conhecido genericamente como modelo de quintessência. Estuda-se o modelo de quintessência acoplada à matéria escura / In the previous decade many observations indicate that the universe is accelerating. This rapid expansion can be explained in an universe made up of 70% of dark energy and 30% of matter (25% of dark matter and 5% of baryonic matter). The dark energy provides negative pressure to produce acceleration. In this work it is studied the model of Quintessence, a model of scalar field, as source of the dark energy. It is studied the model of Coupled Quintessence with dark matter

Neste trabalho foi estudado como a materia escura pode ser capturada por corpos celestes e como a ela pode se comunicar com o Modelo Padrao atraves de sua aniquilacao em quarks e leptons. Os hadrons e leptons gerados podem decair em neutrinos que podem ser detectados por experimentos na Terra. Como tres tipos de neutrinos de autoestados de sabor ja foram observados experimentalmente e que diversos dados experimentais evidenciam oscilacao de sabor entre esses neutrinos, e preciso levar essa fenomenologia em consideracao ao estudar os neutrinos produzidos pela materia escura. O formalismo que permite considerar oscilacoes de neutrinos e ao mesmo tempo colisoes elasticas e inelasticas na materia e o formalismo de matriz densidade. Com ele estudamos o fluxo de muons gerados por neutrinos provenientes da aniquilacao da materia escura no interior do sol e como utilizar esse resultado para testes de modelos de particulas para materia escura. / In this work was studied how dark matter can be captured by celestial bodies and how it can communicate with the Standard Model through its annihilation in quarks and leptons. The hadrons and leptons generated can decay in to neutrinos which can be detected by experiments in Earth. As three types of neutrino flavor eigenstates have been observed experimentally and many experimental data have shown the flavor neutrino oscillate, it is necessary use this phenomenology when studying neutrinos produced by Dark Matter. The formalism that allows considering neutrino oscillations and, at same time, elastic and inelastic matter collisions is the density matrix formalism. With this formalism we studied the muons flux produced by neutrinos coming from dark matter annihilation inside the sun and how to use these results to test particle models for dark matter.

Neste trabalho foi estudado como a materia escura pode ser capturada por corpos celestes e como a ela pode se comunicar com o Modelo Padrao atraves de sua aniquilacao em quarks e leptons. Os hadrons e leptons gerados podem decair em neutrinos que podem ser detectados por experimentos na Terra. Como tres tipos de neutrinos de autoestados de sabor ja foram observados experimentalmente e que diversos dados experimentais evidenciam oscilacao de sabor entre esses neutrinos, e preciso levar essa fenomenologia em consideracao ao estudar os neutrinos produzidos pela materia escura. O formalismo que permite considerar oscilacoes de neutrinos e ao mesmo tempo colisoes elasticas e inelasticas na materia e o formalismo de matriz densidade. Com ele estudamos o fluxo de muons gerados por neutrinos provenientes da aniquilacao da materia escura no interior do sol e como utilizar esse resultado para testes de modelos de particulas para materia escura. / In this work was studied how dark matter can be captured by celestial bodies and how it can communicate with the Standard Model through its annihilation in quarks and leptons. The hadrons and leptons generated can decay in to neutrinos which can be detected by experiments in Earth. As three types of neutrino flavor eigenstates have been observed experimentally and many experimental data have shown the flavor neutrino oscillate, it is necessary use this phenomenology when studying neutrinos produced by Dark Matter. The formalism that allows considering neutrino oscillations and, at same time, elastic and inelastic matter collisions is the density matrix formalism. With this formalism we studied the muons flux produced by neutrinos coming from dark matter annihilation inside the sun and how to use these results to test particle models for dark matter.

Submitted by ADRIANA VICTORIA ARAUJO SALCEDO null (adrianaaraujo@ift.unesp.br) on 2017-09-27T12:24:25Z No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 919386 bytes, checksum: 9947da9ce880a14adcc3e1ac56f121e6 (MD5) / Rejected by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 6 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 6 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. Esta opção é utilizada caso você tenha planos de publicar seu trabalho em periódicos científicos ou em formato de livro, por exemplo e fará com que apenas as páginas pré-textuais, introdução, considerações e referências sejam disponibilizadas. Se optar por disponibilizar o texto completo de seu trabalho imediatamente selecione no campo “Data para a disponibilização do texto completo” a opção “Não se aplica (texto completo)”. Isso fará com que seu trabalho seja disponibilizado na íntegra no Repositório Institucional UNESP. Por favor, corrija esta informação realizando uma nova submissão. Agradecemos a compreensão. on 2017-09-28T13:58:32Z (GMT) / Submitted by ADRIANA VICTORIA ARAUJO SALCEDO null (adrianaaraujo@ift.unesp.br) on 2017-09-28T20:52:46Z No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 919386 bytes, checksum: 9947da9ce880a14adcc3e1ac56f121e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-29T18:18:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 salcedo_ava_dr_ift.pdf: 919386 bytes, checksum: 9947da9ce880a14adcc3e1ac56f121e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-29T18:18:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 salcedo_ava_dr_ift.pdf: 919386 bytes, checksum: 9947da9ce880a14adcc3e1ac56f121e6 (MD5) Previous issue date: 2017-08-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / 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 the ensuing Newtonian Friedmann equations are show to provide a good account of the dark energy content of the present-day universe. Finally, by using the same Newtonian limit, the circular velocity of stars around the galactic center is studied. It is shown that the de Sitter modified Newtonian force, which becomes effective only in the Keplerian region of the galaxy, could possibly explain the flat rotation curve of galaxies without necessity of supposing the existence of dark matter. / 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 Λ 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 bastante razoável para a existência de energia escura do universo atual. Finalmente, usamos o mesmo limite Newtoniano para estudar a velocidade circular de estrelas ao redor do núcleo galáctico. Mostramos que a força Newtoniana modificada por de Sitter, a qual torna-se ativa apenas na região Kepleriana da galáxia, pode explicar as curvas de rotação planas sem necessidade de supor a existência de matéria escura. / CAPES: 33015015001P7

[pt] O Modelo Padrão é uma das teorias mais bem sucedidas da física de partículas. Com a descoberta do bóson de Higgs, além de ter sido uma demonstração robusta do poder preditivo do Modelo Padrão, foi aberto um novo caminho para a investigação de nova física interagindo por meio do portal de Higgs, incluindo cenários motivados por matéria escura e bariogênese. Investigamos a estabilidade do potencial e os pólos de Landau do Modelo Padrão sob efeito da interação entre o bóson de Higgs e uma partícula escalar. Focamos no regime onde os escalares são gerados primariamente via um off-shell Higgs. Prevemos o espaço de parâmetros disponível para acessar a teoria em diferentes valores de massa do campo escalar. / [en] The Standard Model is one of the most successful theories in particle physics. With the discovery of the Higgs boson, a new pathway has been opened to investigate possible new physics interacting through the Higgs portal, including scenarios motivated by dark matter and baryogenesis. Supposing there is a neutral scalar state in the Standard Model coupled to it only through the Higgs portal, we investigate the potential stability and the Landau poles of the extended Standard Model potential. We focus on the regime in which the scalars are primarily generated via an off-shell Higgs. We predict the available parameter space to probe the theory for different mass values.