Orientador: Jayme Vaz Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataglin / Made available in DSpace on 2018-08-05T13:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RochaJunior_Roldaoda_D.pdf: 1670364 bytes, checksum: 3d62c507080592c925245e4858fab674 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Investigamos generalizações das álgebras de Clifford (ACs) e suas vastas aplicações na Física. Classificamos o mais novo candidato à descrição da matéria escura como um campo espinorial bandeira, que pertence à classe 5 proposta por Lounesto, de acordo com os valores assumidos pelos seus covariantes bilineares. Decompomos a AC em partes a pares e ímpares relativas a uma dada a graduação automórfica interna, além de descrever suas diversas consequências na decomposição de operadores que agem sobre a álgebra exterior e sobre a AC. Além de escrever a equação de Dirac no contexto dessa decomposição, estendemos os resultados conhecidos sobre uma partícula-teste nas vizinhanças de um buraco negro de Schwarzschild para um buraco negro de Reissner-Nordstrom. Introduzimos as ACs estendidas, construídas sobre duas cópias (quiral e aquiral) de um espaço vetorial de dimensão finita munido de uma métrica de assinatura (p, q). Formulamos a AC sobre uma cópia quiral do contraespaço, mostrando propriedades surpreendentes, tais como: a indefinição do elemento de volume do contraespaço sob o produto regressivo, com a possibilidade de ele ser um escalar ou pseudoescalar, dependendo da dimensão do espaço vetorial; e o fato de que a co-cadeia de de Rham do operador codiferencial ser formada por uma sequência de subespaços homogêneos da álgebra exterior subsequentemente quirais e aquirais. Dessa maneira provamos que a álgebra exterior sobre o espaço e aquela construída sobre o contraespaço são apenas pseudo-duais ao introduzirmos quiralidade. A super álgebra de Poincaré é obtida a partir da introdução de algumas estruturas algébricas sobre o espaço euclidiano R3, a partir da utilização de spinors puros e do Princípio da Trialidade juntamente com sua generalização. Introduzimos os octonions no contexto das ACs e definimos unidades octoniônicas parametrizadas por elementos arbitrários, mas fixos, de uma AC sobre R0,7 e também produtos octoniônicos entre multivetores, além de generalizarmos as identidades de Moufang para esse formalismo. O Modelo Padrão das partículas elementares é rediscutido nesse contexto, além de obtermos uma Teoria de Calibre não-associativa em Cl0,7 , onde o campo espinorial é dado pela soma direta de um quark e um lépton. Finalmente introduzimos as isotopias, associativas e não-associativas, das ACs e em particular a simetria de sabor SU(6) dos quarks se apresenta como uma simetria exata dentro do contexto do levantamento isotópico da AC CL12. Bárions e mésons também são descritos nesse contexto / Abstract: We investigate Clifford algebras (ACs) generalizations and their wide applications in Physics. The candidate for the description of the dark matter is classified as a agpole spinor field, that is in the class 5 spinors proposed by Lounesto according to his spinor field classification by the values assumed by their bilinear covariants. The AC is split in a-even and a-odd components, related to a given inner automorphic a-grading, besides describing various consequences of this decomposition in the splitting of operators acting on the exterior and Clifford algebras. Besides writing the Dirac equation in the spacetime splitting context, we extend the well known results concerning a spinning test particle in a Schwarzschild black hole neighboorhood to a Reissner-Nordstrom black hole. We alsointroduce the extended ACs associated with two copies (chiral and achiral) of a finite-dimensional vector space endowed with a metric of signature (p, q). ACs are formulated on a chiral copy of the counterspace, where we show astounding and astonishing properties such as: the de Rham co-chain associated with the codifferential operator is constituted by a sequence of exterior algebra homogeneous subspaces subsequently chiral and achiral. Thus we prove thatthe exterior algebra on the space and the exterior algebra constructed on the counterspace are pseudoduals, if we introduce chirality. The Poincaré superalgebra is obtained from the introduction of some algebraic structures on the Euclidean space R3 , via the pure spinor formalism and the triality principle and its generalization. Octonions are introduced in thecontext of ACs and we define AC-parametrized octonionic units, besides generalizing Moufang identities in this context. The Standard Model of elementary particles is revisited in the octonionic context and we also obtain a gauge theory using the new octonionic products introduced, where a spinor field describes the direct sum of a quark and a lepton. Finally we introduce associative and non-associative isotopies of ACs. In particular we present the avor quark symmetry SU(6) as an exact symmetry in the Cl12 isotopic lifting context. Barions and mesons are also described via isotopic lifting of ACs / Doutorado / Fisica-Matematica / Doutor em Ciências

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-22T13:06:55Z No. of bitstreams: 1 filipedeoliveirasalles.pdf: 461360 bytes, checksum: 0a9c082265ec8357b1badcccd8374bd2 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T10:20:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 filipedeoliveirasalles.pdf: 461360 bytes, checksum: 0a9c082265ec8357b1badcccd8374bd2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T10:20:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 filipedeoliveirasalles.pdf: 461360 bytes, checksum: 0a9c082265ec8357b1badcccd8374bd2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-15 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A necessidade de considerar efeitos quânticos e a presença de singularidades nas soluções da Relatividade Geral indicam o desejo indispensável de estudar diferentes modelos de gravitação modificada. Além disso existe uma esperança de utilizar estes modelos para melhor entendimento da aceleração do Universo. É bem conhecido que estes tipos de teorias podem ser equivalentes aos modelos métrico-escalares, com diferentes mecanismos de equivalência. O objetivo principal do nosso trabalho é sugerir uma modificação e generalização desses mecanismos conhecidos que podem ser aplicados a uma grande variedade de teorias gravitacionais. No primeiro capítulo fazemos uma revisão histórica sobre as teorias de gravitação e uma breve introdução à teoria f(R). No segundo capítulo utilizamos funções f(R) para a métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, calculamos as equações e tentamos encontrar soluções do tipo exponencial. Em seguida, propomos uma generalização dessa teoria, para funções f(Xi), onde Xi pode ser R, R, Gauss-Bonnet, o quadrado do tensor deWeyleetc.Porúltimoanalisamosasperspectivasfuturasdessesmodelosdegravitação modificada. No terceiro capítulo desta dissertação sugerimos uma representação escalar-tensorial equivalente para teorias f(R). Em seguida, calculamos as equações do campo gravitacional pelo método direto, utilizando a ação escalar-tensorial e variando-a em relação à métrica esfericamente simétrica. Logo em seguida encontramos as mesmas equações de campo, porém utilizando o método de transformação conforme. Por fim veremos as perspectivas de continuidade desse trabalho, ainda em fase de conclusão. / The need to consider quantum effects and the presence of singularities in the solutions of general relativity indicate the desire necessary to study different models of modified gravity. In addition there is a hope of using these models to better understand the accelerationoftheUniverse.Itiswellknownthatthesetypesoftheoriescanbeequivalent to the metric-scalar models with different mechanisms of equivalence. The main goal of ourworkistosuggestamodificationandgeneralizationoftheseknownmechanismsthat can be applied to a wide variety of gravitational theories. In the first part we use functions f(R) for the Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker equations and calculate the many solutions of exponential type. Then, we propose a generalization of this theory for functions of type f(Xi), where Xi can be R, R, GaussBonnet, the square of the Weyl tensor and so on. Finally we analyze the future prospects of these models of modified gravity. In the second part of this thesis is a brief introduction to the f(R) theory and suggest a scalar-tensor representation equivalent to this theory. Then, we calculate the gravitational field equations by the direct method using the scalar-tensor action and varying with respect to the spherically symmetric metric. Soon after we find the same field equations, but using the method of conformal transformation. Finally we see the prospects for continuing this work, still in the process and conclusion.

Orientadores: Stefano De Leo, Marcelo Moraes Guzzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:45:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maia_GabrielGulak_M.pdf: 1857100 bytes, checksum: 8af9898714b92a166704c01eafe1b9fa (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A interação de elétrons com barreiras de potencial é um problema bem conhecido da teoria quântica não-relativística de Schrödinger. O tratamento intrinsecamente relativístico do sistema, entretanto, por meio da teoria de Dirac, nos revela diferentes aspectos não fornecidos pela teoria precedente. Por exemplo, uma vez que a equação de Dirac contém naturalmente os graus de liberdade de spin, quatro coeficientes são necessários para descrever o processo e assim o fenômeno da inversão de spin, também chamado spin flip, surge. Com o objetivo de introduzir o formalismo teórico e a notação sobre a qual se sustenta este trabalho, o primeiro capítulo é dedicado a uma breve revisão da equação de Dirac, discutindo-se as propriedades de suas matrizes, a equação de continuidade e obtendo-se suas soluções livres. No capítulo 2 o sistema de interesse, a interação planar de partículas de Dirac com barreiras de potencial eletrostático, é apresentado e são destacados os aspectos que o diferenciam de seu equivalente não-relativístico. São definidos os potenciais escalar e eletrostático e as zonas cinemáticas estabelecidas para os casos unidimensional e bidimensional. O terceiro capítulo é reservado à obtenção dos coeficientes de reflexão e transmissão com e sem spin flip para partículas de Dirac difundindo planarmente através de uma barreira quadrada de potencial eletrostático. Este objetivo é alcançado através de dois métodos distintos de interpretações complementares: O método de degraus e o cálculo de barreira. Coeficientes não-nulos são obtidos para todos os casos, exceto para a transmissão através da barreira com inversão de spin, contrastando com o fato de que todos os degraus componentes da barreira apresentam coeficientes associados diferentes de zero. No quarto capítulo analisa-se o spin das partículas incidentes e o efeito da barreira sobre o spin das partículas refletidas. Ainda que o limite para baixas velocidades seja sempre 1/2, como esperado, em regimes relativísticos encontra-se uma dependência do valor médio deste operador com a energia e o ângulo de incidência no potencial. No quinto capítulo o formalismo de pacote de ondas é desenvolvido e a coerência dos pacotes em relação 'a barreira de potencial investigada, mostrando que a probabilidade de transmissão torna-se constante conforme a largura da barreira aumenta, o que caracteriza o regime incoerente de partículas. Ao fim do capítulo são derivadas as expressões para o spin incidente, refletido e transmitido nesse formalismo. Por fim, o sexto capítulo é reservado ao estudo introdutório do valor médio de autoestados do operador de spin através do formalismo desenvolvido no capítulo anterior como primeira mostra das possibilidades de trabalhos futuros. Mostrado que se o bispinor incidente não for um autoestado do Hamiltoniano de Dirac uma dependência temporal é verificada no valor médio / Abstract: The interaction of electrons with potential barriers is a well-known problem of the Schr¨odinger¿s non-relativistic quantum theory. The intrinsically relativistic treatment of the problem, however, through the Dirac¿s theory, reveals us different aspects, do not provided by the preceding theory. For instance, since the Dirac equation naturally contains the spinorial degree of freedom, four coefficients are needed in order to describe the process and so the spin flip phenomenon emerges. To introduce the theoretical formalism and the notation upon which this work is sustained, the first chapter is devoted to a short review of the Dirac equation, discussing the properties of its matrices, the continuity equation and obtaining its free solutions. Chapter 2 presents the system of interest, the planar interaction of Dirac particles with electrostatic potential barriers. It also highlights the aspects that differentiate this system from its non-relativistic analogue. The scalar and electrostatic potentials are defined and the kinematic zones established for the one-dimensional and the two-dimensional cases. The third chapter is reserved for obtaining the spin flip and spin conserving transmission and reflection coefficients for Dirac particles diffusing two-dimensionally through a square electrostatic potential barrier. This goal is achieved by means of two distinct methods of complementary interpretations: The barrier calculation and the steps calculation. Non-zero coefficients are obtained in all the cases except for the spin flip transmission, contrasting with the fact that no coefficient of the individual steps that compose the barrier is null. In the fourth chapter the incident particles¿ spin is analysed as well as the effect of the barrier on the spin of the reflected particles. As expected the low velocities limits gives us a spin value of 1/2 but in relativistic regime there is a dependence of the spin with the energy and the incidence angle into the potential. In the fifth chapter the wave packet formalism is developed and the packets¿ coherence is investigated, showing that the transmission probability becomes constant as the barrier width becomes greater, characterizing the incoherence of the particle limit. At the end of the chapter the expressions for the incident, reflected and transmitted spin in the new formalism are derived. Finally, the sixth chapter is reserved to the introductory study of mean values of the spin operator eigenstates through the formalism developed in the previous chapter as an example of possibilities for future investigations. It is shown that if the incident bispinor is not a Dirac Hamiltonian eigenstate there is a time dependence in the expected value. Key-words: Relativistic Quantum Mechanics, potential barriers, wave-packets / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Roy Edward Bruns / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T23:59:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pitoli_AndrewCorreiaLacerda_M.pdf: 2077655 bytes, checksum: 32c10438ae1b1f0a2497289009934861 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta dissertação de mestrado investigaram-se as partições atômicas, uma abordagem inovadora e complementar ao modelo QTAIM/CCFDF, da derivada do momento dipolar molecular e das intensidades no infravermelho. O nível de teoria QCISD/6-311++G(d,p) foi escolhido para realização dos cálculos por apresentar o menor erro rms associado ao menor custo computacional, quando comparamos os resultados obtidos experimentalmente e diretamente da função de onda para a derivada média do momento dipolar, ±0,0187e, de nove moléculas diatômicas: CO, HBr, HCl, HF, LiH, LiF, LiCl, NaF e NaCl. Os resultados calculados para a derivada média do momento dipolar, a anisotropia atômica, o quadrado da carga efetiva, o momento dipolar molecular e sua derivada, quando comparados os valores calculados aos experimentais, ratificaram a qualidade da função de onda obtida e comprovou a eficácia da teoria QTAIM na descrição de propriedades moleculares. A partição atômica da derivada do momento dipolar molecular durante a vibração mostrou, segundo um modelo simples, que, para as diatômicas em geral, a polarização da nuvem eletrônica se dá em direção ao átomo mais eletronegativo na molécula, como observado pelo termo de transferência de carga, entretanto, a nuvem eletrônica tende a acomodar-se na região internuclear nas imediações do núcleo mais eletronegativo, como observado pelo sentido das variações dos dipolos atômicos. Avaliando as partições atômicas das intensidades no infravermelho, observou-se a importância do fator mecânico relacionado à massa reduzida do sistema, para as moléculas diatômicas em estudo, onde a contribuição do átomo de hidrogênio à intensidade no infravermelho é predominante nas moléculas que o contém. As partições atômicas da intensidade no infravermelho da banda característica do grupo carbonil, na série de fluorocloroaldeídos em estudo, revelou que a soma das contribuições atômicas do carbono, oxigênio e a interação de dois núcleos C,O é predominante na descrição do valor da banda. Ainda segundo o modelo de partições atômicas, observou-se que a contribuição dos átomos de carbono à soma das intensidades no infravermelho na série dos fluorocloroaldeídos e dos fluoroclorometanos é correlacionada positivamente à média de eletronegatividade de seus substituintes, enquanto o comportamento oposto é observado para a série dos oxissulfetos de carbono. Por fim, uma comparação entre o modelo de partições atômicas e o modelo de eletronegatividade de Barros Neto & Bruns revelou que, embora os dois modelos partam de quantidades físicas diferentes, os resultados previstos pelos modelos e obtidos experimentalmente estão em acordo menor que dois porcento entre os erros rms dos desvios relativos percentuais de ambos os modelos / Abstract: In this dissertation we investigated atomic partitions, an innovative and complementary approach to the QTAIM/CCFDF model, of the molecular dipole moment derivative and infrared intensities. Calculations were carried at the QCISD/6-311++G(d,p) level of theory due to its reasonable computational cost and its lower rms error,± 0.0187 e, on comparing mean moment dipole derivative results obtained experimentally with those calculated directly from the wave functions of nine diatomic molecules: CO, HBr, HCl, HF, LiH, LiF, LiCl, NaF and NaCl. The calculated results for the mean moment dipole derivative, atomic anisotropy, square of the effective charge, the molecular dipole moment and its derivative, on comparison with the experimental values, ratified the quality of the wave function obtained and proved the QTAIM theory efficacy in the description of molecular properties. The atomic partitions of the molecular dipole moment derivative during vibration revealed that, according to a simple model, for the diatomic molecules in general, the electron density accumulates in the direction of the more electronegative atom in the molecule, as observed by the charge transfer term. However, the electron cloud tends to polarize in the opposite direction as noted by the direction of changes in atomic dipoles. Evaluating the atomic partitions of the infrared intensities, we observed the importance of mechanical factors related to the system mass for the diatomic molecules under study, as the contribution of the hydrogen atom to the infrared intensity is predominant in molecules containing it. For the fluorine and chlorine substituted aldehydes under study, the atomic partitions of the carbonyl characteristic absorption intensity revealed that the sum of the carbon and oxygen atomic contributions and their interaction term is predominant in the description of the band value. Regarding the atomic partitions model, it was observed that the carbon atoms atomic contributions to the intensity sum are positively correlated to the average electronegativity of its substituents for both the fluorine and chlorine substituted aldehydes and methanes, while the opposite behavior is observed for the oxide sulfide substituted carbons. Finally, a comparison between the atomic partitions model and the electronegativity model of Barros Neto & Bruns revealed that, although both models are based on different physical phenomena, the results predicted by both models and experimental data are in agreement with less than two percent deviation between the rms errors of the relative percentage deviations of both models / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Roy Edward Bruns / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:17:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Richter_WagnerEduardo_M.pdf: 2307688 bytes, checksum: 6bea76734d3591eb0c48a2fb4a4c7c53 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta dissertação de mestrado foram estudadas as estruturas eletrônicas do trifluoreto e tricloreto de boro através da metodologia QTAIM/CCFDF. O critério de qualidade dos resultados foi o erro médio quadrático para a soma das intensidades fundamentais, sendo o conjunto de base 6-31G(2d,2p) (nos níveis MP2 e QCISD) o que obteve melhor performance para o BF3, gerando erros inferiores a 20 km.mol nos dois casos. Para o BCl3 isso infelizmente não pode ser feito, pois os dados teóricos disponíveis põe em dúvida a validade das medidas experimentais. Após uma análise estatística de diversos níveis de teoria, viu-se que os melhores níveis para o BF3 poderiam funcionar para o BCl3 também. As cargas QTAIM calculadas seguiram o esperado, com maior magnitude nos atomos do BF3 frente aos do BCl3 (para o boro, 2,48e versus 2,02e), fruto da maior diferença de eletronegatividade entre boro e fluor. Estas magnitudes foram tamanhas que é até possível interpretar a ligação B.F como sendo iônica. As intensidades fundamentais, obtidas da função de onda, foram reproduzidas com boa precisão para o BF3 e para as bandas Q2 e Q4 do BCl3, e a concordância destas com as respectivas CCFDF foi quase perfeita, comprovando a robustez da integração feita pelo programa MORPHY. As contribuições CCFDF para os modos normais ressaltaram o caráter altamente polar das ligações, com cargas de fluxo zero sempre preponderantes, em maior grau no BF3. Por outro lado, as contribuições CCFDF para a derivada média do momento dipolar de cada átomo apresentaram termos dinâmicos bastante significativos para todos os átomos em ambas as moléculas, resultado interpretado como possível evidência de uma retrodoação na molécula BF3 e inexistente na molécula BCl3. Esta hipótese foi testada com uso dos Orbitais Naturais de Ligação, sendo que por meio dela ficou claro que a retrodoação no BF3 existe e é bastante intensa (55 kcal.molpor ligação), além dos motivos de sua ausência no BCl3. De fato, a doação X ¿¿B parece existir nas duas moléculas, mas envolve orbitais diferentes nas duas, fazendo com que o ciclo doação-retrodoação seja completo apenas no BF3, fator este que tem influência direta na acidez de Lewis destas moléculas. Como os parâmetros QTAIM, bem como as contribuições CCFDF para os modos normais, apontam para estruturas predominantemente iônicas, e sendo a retrodoação um fenômeno conceitualmente covalente, foi dada uma interpretação alternativa baseada em estruturas de ressonância para o BF3, reunindo ambos os comportamentos dentro de uma única proposta / Abstract: In this master's dissertation the electronic structures of boron trifluoride and trichoride were analyzed trough the QTAIM/CCFDF model. The quality criterion for the results was the root mean square error for the sum of the fundamental intensities, and Pople's 6-31G(2d,2p) basis set was chosen due to its best performance. The errors with both MP2 and QCISD correlation methods were less than 20km.mol for BF3. Unfortunately, the theoretical data put in doubt the validity of the experimental measurements for BCl3. It was necessary to carry out a statistical analysis to determine the best level of theory, and the conclusion was that the same levels of theory for BF3 would work for BCl3. The QTAIM charges calculated at these levels show no surprises, with a greater magnitude for the atoms that compose BF3 than BCl3 (2.48e vs. 2.02e for boron, with MP2), due to the large electronegativity difference between boron and fluorine. Moreover, the charges on boron and fluorine in BF3 were so large that it is possible to classify the B.F bond as ionic. The infrared intensities were determined with good precision for BF3 and for the Q2 and Q4 bands of BCl3. The agreement between the wave function intensities and the CCFDF ones is almost perfect, attesting to the robustness of the MORPHY98 integration algorithm. The CCFDF contributions to the normal modes highlighted the extension of the polarization attributed to the B.F bond, with zero flux charges always having greater values than the dynamical terms, mainly in BF3. Furthermore, the CCFDF contributions to the mean dipole moment derivatives of each atom show a different pattern, with significant values for at least one dynamical contribution for all the atoms in both molecules. This result supports the hypothesis of a back-donation mechanism in the BF3 molecule, nonexistent in the BCl3 molecule. This hypothesis was tested with Natural Bond Orbital calculations, from which one can conclude that back-donation really exists in BF3, with great influence on the bond energy (55 kcal.mol per bond), whereas this possibility is excluded for BCl3. Indeed X ¿¿B donation is predicted to exist in both molecules, but involves different orbitals in each one with the cycle only being completed in BF3. This fact has a direct impact on their Lewis acidities. Since the QTAIM parameters, like the CCFDF contributions, point to predominantly ionic bonds, and the back-donation mechanism is a purely covalent concept, an alternative interpretation was given based on resonance structures for BF3, merging both ionic and covalent observations in a unique model / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Marcelo Moraes Guzzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:34:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jurkovich_HeitordoAmaral_M.pdf: 1327191 bytes, checksum: 56f02396f6172fcf091b0c18db27bd7a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nessa dissertação foi estudada a quebra espontânea de simetria desde suas bases mais fundamentais. A quebra espontânea de simetria e o único mecanismo conhecido capaz de gerar massas a uma teoria, preservando as simetrias e sendo renormalizável. Tal processo ocorre quando se define um setor escalar para uma teoria com uma certa simetria e se quebra os geradores dessa simetria, criando bosons de Goldstone no caso de simetrias globais e campos de gauge massivos, no caso de simetrias locais. Nessa dissertação começamos o estudo de quebra espontânea de simetria com um estudo de Teoria de Grupos, que e fundamental para o entendimento da mesma seguido por um estudo em simetrias nas lagrangianas, ou seja, como gerar uma lagrangiana invariante por um dado grupo, local ou global; depois estudamos o Teorema de Goldstone e por m aplicamos a quebra espontânea de simetria para diversos modelos, entre eles o campo escalar, campo escalar complexo com simetria global, campo escalar complexo com simetria local, modelo padrão. Depois fazemos um estudo em uma das extensões do modelo padrão, o modelo SU(5) e aplicamos a quebra espontânea de simetria em tal modelo. No m mostramos como a abordagem de minimização de um potencial clássico e valida, pois contribuições quântica são análogas a uma energia de ponto zero ao potencial efetivo / Abstract: A detailed study of the spontaneous symmetry breaking since its fundamental basis is done. The spontaneous symmetry breaking is the only know mechanism capable of generating masses to a theory still preserving its symmetry and being renormalizable. Such process occurs when one defines a scalar sector to a certain theory with a symmetry and then break the generators of this symmetry, creating Goldstone bosons in the case of global symmetries and massive gauge fields in the case of local symmetries. We start this dissertation studying Group Theory, which is fundamental to the understanding of spontaneous symmetry breaking. Then we study local and global symmetries of the lagrangian, Goldstone Theorem, then spontaneous symmetry breaking to several models, including the scalar theory, complex scalar theory with global and local symmetries and the standard model. Then we make a study in one of the standard model extensions, the SU(5) model and we applied spontaneous symmetry breaking to this model. In the end we show that the approach of minimizing que classical potential is valid because quantum contributions are analogous to a zero point energy to the effective potential / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Julio Marny Hoff da Silva / Banca: Saulo Henrique Pereira / Banca: Marco André Ferreira Dias / Banca: José Abdalla Helayel-Neto / Banca: Alexis Roa Aguirre / Resumo: Na presente tese apresentaremos de forma detalhada o estudo sistemático de uma teoria quântica com férmions de dimensão de massa um que obedecem as estatísticas de Fermi-Dirac, abordando essencialmente sua construção, quantização do campo, análise dos observáveis físicos e aplicações quânticas. Forneceremos todos os detalhes de uma descoberta teórica inesperada da partícula de spin $1/2$ que compõe um conjunto completo de autoespinores com helicidade dual do operador conjugação de carga. Esses espinores recebem o nome de Elko, um acrônimo proveniente do Alemão \textit{Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators}. Veremos que o elo entre os espaços de representação $(1/2, 0)$ e $(0, 1/2)$ não é dado pela simetria de paridade mas sim pela 'Mágica das matrizes de Pauli', e, portanto, como consequência a dinâmica de tais campos será regida única e exclusivamente pela dinâmica de Klein-Gordon. Tal fato faz com que o propagador associado ao Elko guarde muita similaridade com o propagador do campo escalar. Intrinsicamente, em sua formulação embrionária, as somas de spin para o Elko mostram um termo que quebra explicitamente a covariância relativística, levando então à apreciação da \textit{Very Special Relativity}, que nada mais é do que um subgrupo do grupo de Lorentz, cuja álgebra deixa as somas de spin invariantes ou covariantes. Entretanto, mostraremos que existe uma liberdade na definição da estrutura dual, a qual permite que seja construída uma teoria local e invariante p... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present thesis covers in details a systematic study of a quantum theory based on mass dimension one fermions which satisfy the Fermi-Dirac statistics, essentially addressing its construction, field quantization, analysis of physical observables and quantum applications. We provide all the details of an unexpected theoretical discovery of a spin 1/2 particle which composes a complete set of dual helicity spinors of the charge conjugation operator. Such spinors are called Elko, an acronym for the German word Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators. We show that the relation between the representation spaces (1/2,0) and (0,1/2) is given by the "Magic of Pauli matrices" rather than parity symmetry, therefore, as a consequence the dynamic of such fields is governed solely and exclusively by the Klein-Gordon dynamic. Such fact makes the Elko propagator to be very similar to the scalar field propagator Intrinsically, in its embryonic formulation, Elko spin sums shows up a term that explicitly breaks relativistic covariance, leading to the appreciation of Very Special Relativity, a theory which is based on a subgroup of the Lorentz group, whose algebra leaves the spin sums invariant or covariant. However, we show a freedom in the dual structure definition, which allows the construction of a local and Lorentz invariant theory, thus, leading to a very interesting and promising new physics / Doutor

Um dos problemas mais importantes que precisa ser resolvido, tanto pela física de partículas como pela cosmologia, é a existência de assimetria bariônica. Entre os cenários mais atrativos para a geração dinâmica da assimetria bariônica (Bariogênese) encontra- se a denominada Leptogênese. Nesse cenário, cria-se uma assimetria leptônica que será convertida em assimetria bariônica por processos não perturbativos mediados por sphalerons. Na realização mais simples da Leptogênese, que será estudada nesta dissertação, neutrinos pesados de mão direita, produzidos termicamente, decaem violando CP, gerando um assimetria leptônica nesses decaimentos. O principal atrativo deste cenário é que conecta duas escalas aparentemente diferentes: a escala da geração de assimetria leptônica e a escala das massas e oscilações dos neutrinos ativos mediante o mecanismo de See-Saw. O estudo usual da Leptogênese utiliza equações de Boltzmann para determinar a evolução temporal da assimetria. Porém, a equação de Boltzmann é uma equação semiclássica, dado que envolve, por um lado, uma função clássica no espaço de fases, a função de distribuição, mas, por outro, os termos de colisão envolvem quantidades obtidas na teoria quântica de campos à temperatura nula. Em particular, a formulação de Boltzmann não permite descrever fenômenos quânticos como oscilações coerentes e efeitos de decoêrencia e interferência. Uma descrição quântica completa da evolução da assimetria leptônica na leptogênese deve, de fato, ser obtida no contexto da teoria quântica de campos fora do equilíbrio térmico. O formalismo de Schwinger-Keldysh permite realizar isso. Nesta dissertação descreveremos a leptogênese no formalismo de Schwinger-Keldysh para o caso em que são adicionados ao espectro de partículas do Modelo Padrão três neutrinos de mão direita, sem fazer qualquer suposição sobre a hierarquia de massas. / One of the most important problems that is needed to solve by the Elementary Particle Physics as well as by the Cosmology is the existence of baryonic asymmetry. Among the most attractive scenarios of dynamic generation of baryonic asymmetry (Baryogenesis) is the so-called Leptogenesis. In that scenario, a leptonic asymmetry is treated in such a way that it will be converted in baryonic asymmetry by non-perturbative processes mediated by sphalerons. In the simplest realization of Leptogenesis, that will be studied in this disertation, heavy right-handed neutrinos, produzed thermally, decay violating CP generating a leptonic asymmetry in these decays. The principal attractive of this scenario is that it connects two apparently different scales, the scale of leptonic asymmetry generation and the scale of masses and oscillations of the active neutrinos through the See-Saw mechanism. The usual study of the leptogenesis uses Boltzmann equations in order to determine the temporal evolution of the asymmetry. However, the Boltzmann equation is a semiclassical equations, since, on one side, it is formulated for a classical function in phases space, the distribution function, but, on the other hand, the collision term involves quantities obtained in the Quantum Field Theory at zero temperature. In particular, Boltzmann formulation does not allow to describe quantum phenomena such coherent oscillations and effects of decoherence and interference. Indeed, a proper quantum description of the evolution of the leptonic asymmetry must be obtained in the context of the Non-Equilibrium Quantum Field Theory. The Schwinger-Keldysh formalism allows to perform this. In this dissertation, leptogenesis is described using the Schwinger-Keldysh formalism for the case in which there are three right-handed neutrinos without a definite mass hierarchy.

Nesta tese estudamos o modelo CP^(N-1) em (2+1) dimensões do espaco-tempo, onde o campo básico está na representacão fundamental. Diferentemente do caso em que o campo básico está na representacão adjunta, já estudado na literatura, o modelo por nós estudado se reduz ao modelo supersimétrico usual no limite comutativo. Analisamos a estrutura de fase e calculamos as correcões dominantes e subdominantes na expansão 1/N. Provamos que a teoria é livre de singularidades infravermelhas não integráveis e é renormalizável na ordem dominante. A funcão de vértice de dois pontos do campo básico é calculada e renormalizada de uma forma explicitamente supersimétrica na ordem subdominante. / In this thesis we sutudy the noncommutative supersymmetric CP^(N-1) model in (2+1) space-time dimensions, where the basic field is in the fundamental representation which, differently to the adjoint representation already studied in the literature, goes to the usual supersymmetric model in the commutative limit. We analyse the phase structure of the model and calculate the leading and subleading corrections in the 1/N expansion. We prove that the theory is free of non-integrable IR/UV infrared singularities and is renormalizable in the leading order. The two point vertex function of the basic field is also calculated and renormalized in an expliciitly supersymmetic way up to subleading order.

O Modelo Padrão (MP) da física de partículas fornece uma descrição extremamente bem sucedida de todos os dados experimentais atuais. No entanto, temos razões para esperar que ele não seja válido até escalas de energia arbitrariamente altas. No MP a massa do bóson de Higgs é quadraticamente sensível a correções radiativas, sofrendo de grandes problemas de ajuste fino. Isso gera o chamado problema da hierarquia de gauge, cuja solução natural requer nova física na escala TeV. O MP também não fornece nenhuma explicação para a grande hierarquia de massas e ângulos de mistura dos férmions. Os problemas de hierarquia podem ser resolvidos naturalmente em teorias com uma dimensão extra curva. No entanto, a sua versão mais simples viola sabor a nível árvore, em conflito com os dados. Nesta tese investigaremos modelos quadridimensionais que descrevem a física na escala TeV obtidos da discretização de teorias em cinco dimensões no espaço AdS5, segundo o procedimento de desconstrução dimensional. As hierarquias de gauge e das massas dos férmions são geradas naturalmente como no modelo extra-dimensional, satisfazendo ainda os vínculos de sabor e de precisão eletrofraca. Estudaremos também um modelo desconstruído em que o Higgs é um pseudo bóson de Nambu-Goldstone, a fim de obter um Higgs naturalmente leve e dinamicamente localizado / The Standard Model (SM) of particle physics provides an extremely successful description of all current experimental data. However, we have reasons to expect that it cannot be valid up to arbitrarily high energy scales. In the SM the Higgs boson mass is quadratically sensitive to radiative corrections and, hence, suffers from a severe fine-tunning problem. This creates the so-called gauge hierarchy problem, the natural solution of which requires new physics at the TeV scale. The SM also doesnt provide any explanation for the large hierarchy of fermion masses and mixing angles. The hierarchy problems can be naturally solved in theories with a warped extra dimension. However, their simplest version violates flavor at tree level, conflicting with experimental data. In this thesis we investigate four dimensional models that describe physics at the TeV scale obtained from a coarse discretization of five dimensional theories in AdS5 space, by the dimensional deconstruction procedure. The gauge as well as the fermion mass hierarchies are naturally generated in the same manner as in the extra-dimensional model, while also satisfying bonds from flavor physics and precision electroweak data. We also study a deconstructed model in which the Higgs is a pseudo Nambu-Goldstone boson, with the motivation of obtaining a naturally light and localized Higgs.