A presente dissertação tem como objeto de estudo sistemas da física da matéria condensada que sejam capazes de simular sistemas gravitacionais, tais como buracos negros e universos em expansão, onde processos quânticos tomam parte. Neste estudo nos debruçamos principalmente sobre o modelo do fluido e condensados de Bose-Einstein. No modelo do fluido exploramos a geometria efetiva que surge e os problemas de back-reaction e dos modos trans-planckianos de campos quânticos. No modelo baseado em condensados exploramos sua faceta cosmológica e a possibilidade de campos maciços. Além destes dois modelos de grande relevância na literatura, ainda expomos os análogos em cordas elásticas e os baseados em ondas na superfícies de fluidos e uma análise geral baseada no formalismo lagrangeano para campos. / This dissertation has as object of study systems of condensate-matter physics which can simulate gravitational systems like black holes and expanding universes where quantum processes take place. In this study we lay attention mainly on the fluid model and on Bose-Einstein-condensate-based models. In the fluid model we explore the features of the emergent geometry and other problems like the back-reaction and the trans-planckian modes of quantum fields. In the condensate-based models we explore their cosmological aspects and the possibility for massive fields. Moreover, we shall present two other models, the elastic string and the surface-wave-based models in fluids, and a very general analysis based on the Lagrangean formalism for fields.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-22T13:25:11Z No. of bitstreams: 1 vahidnikoofard.pdf: 794368 bytes, checksum: 26feb8d15d2757f79f8d7dfb69b610c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T10:20:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vahidnikoofard.pdf: 794368 bytes, checksum: 26feb8d15d2757f79f8d7dfb69b610c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T10:20:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vahidnikoofard.pdf: 794368 bytes, checksum: 26feb8d15d2757f79f8d7dfb69b610c2 (MD5) Previous issue date: 2015-06-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta tese é composta por assuntos distintos entre si de teorias quânticas de campos onde alguns deles são descritos em espaços não-comutativos (NC). Em primeiro lugar, analisamos a dinâmica de uma partícula livre sobre uma 2-esfera e através da dinâmica das suas equações de movimento, obtivemos as perturbações NCs neste espaço de fase. Este modelo sugere uma origem para o Zitterbewegung do elétron. Depois disso, consideramos umaversãoNCdasegundaleideNewtonparaestemodelo, quefoiobtidocomestecenário geométrico aplicado a este modelo. Em seguida, discutimos um formalismo alternativo relacionado à não-comutatividade chamado DFR onde o parâmetro NC é considerado uma coordenada e demonstramos exatamente que ela tem obrigatoriamente um momento conjugado neste espaço de fase DFR, diferentemente do que alguns autores da atual literatura sobre DFR afirmam. No próximo assunto, usando o formalismo de solda que, em poucaspalavras,colocapartículascomquiralidadesopostasnomesmomultipleto,soldamos algumas versões NCs de modelos bem conhecidos como modelos de Schwinger quirais e modelos (anti) auto duais no espaço-tempo de Minkowski estendido. Em outro assunto estudado aqui, também construímos a versão NC do modelo de Jackiw-Pi com um grupo de calibre arbitrário e usamos o mapeamento bem conhecido de Seiberg-Witten para obter este modelo NC em termos de variáveis comutativos. Finalmente, utilizamos o formalismo de campos e anticampos (ou método BV) para construir a ação de Batalin-Vilkovisky (BV) do modelo Jackiw-Pi estendido e após o prEntendiocedimento de fixação de calibre chegamos a uma ação completa, pronta para quantização. / This thesis is composed of distinct aspects of quantum field theories where some of them are described in noncommutative (NC) spaces. Firstly, we have analyzed the dynamics of a free particle over a 2-sphere and through the dynamics of the equations of motion we have derived its NC perturbations in the phase-space. This model suggests an origin for Zitterbewegung feature of the electron. After that we have considered the NC version of Newton’s second law for this model, which was obtained with the geometricalscenarioappliedtothismodel. Thenwehavediscussedtheso-calledDoplicher– Fredenhagen–Roberts (DFR) alternative formalism concerning noncommutativity where the NC parameter has a coordinate role and we showed exactly that it has a conjugated momentum in the DFR phase-space, differently of what some authors of the current DFR-literature claims. In the next issue, using the soldering formalism which, in few words, put opposite chiral particles in the same multiplet, we have soldered some NC versions of well known models like the chiral Schwinger model and (anti)self dual models in the extended Minkowski spacetime. Changing the subject, we have constructed the NC spacetime version of Jackiw-Pi model with an arbitrary gauge group and we used the well known Seiberg-Witten map to obtain the NC model expressed in terms of commutative variables. Finally, we have used the field-antifield (or BV method) formalism to construct the Batalin-Vilkovisky (BV) action of the extended Jackiw-Pi model and after the gauge fixing procedure we have arrived at a quantized-ready action for this model.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-05-15T19:23:47Z No. of bitstreams: 1 tiberiodepaulanetto.pdf: 1926871 bytes, checksum: 17bceffda5c85de37a0d50a14f4f3f04 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-05-22T14:37:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tiberiodepaulanetto.pdf: 1926871 bytes, checksum: 17bceffda5c85de37a0d50a14f4f3f04 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T14:37:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tiberiodepaulanetto.pdf: 1926871 bytes, checksum: 17bceffda5c85de37a0d50a14f4f3f04 (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese, exploram-se diferentes aspectos e aplicações das teorias gravitacionais com correções quânticas. O texto é dividido em três partes principais. Na primeira parte, são consideradas as soluções linearizadas em diferentes teorias de gravitação com derivadas superiores. O potencial Newtoniano é calculado nos modelos locais, super-renormalizáveis no nível quântico, e mostra-se que a singularidade Newtoniana é cancelada devido a contribuição dos modos massivos extras. Logo depois, o colapso gravitacional de uma pequena massa é estudado na gravitação não-local livre de fantasmas, sendo o principal resultado a ausência da singularidade na solução do campo gravitacional e a possibilidade da não formação do miniburaco negro como resultado do colapso. Na segunda parte, algumas questões sobre a inflação induzida pela anomalia conforme são estudadas. É discutida a possibilidade da transição entre os períodos de inflação estável para instável. É mostrado que esta transição é automática se as correções quânticas nesse período forem desprezadas. Em seguida, considera-se o efeito de termos que violam as simetrias de CPT e Lorentz na inflação induzida pela anomalia conforme. É demonstrado que os novos termos responsáveis por violar essas simetrias não afetam a dinâmica do fator de escala da métrica. Por fim, na terceira parte as correções quânticas para o modelo dos Galileons e para as teorias dos campos massivos tensoriais antissimétricos são obtidas. É mostrado que o propagador da teoria dos Galileons recebe correções quânticas com derivadas superiores e que o teorema de não-renormalização do modelo dos Galileons permanece, de uma maneira generalizada, válido na região das baixas energias. Depois, por meio de cálculos explícitos das correções quânticas semiclássicas não-locais é confirmada a equivalência quântica entre os modelos dos campos tensoriais antissimétricos massivos com a teoria de Proca e com o modelo do campo escalar massivo mínimo. / In this thesis, different aspects and applications of gravitational theories with quan-tum corrections are explored. The text is divided into three main parts. In the first part, the linearized solutions in different gravity theories with higher derivatives are considered. The Newtonian potential is calculated in the local models, super-renormalizable at the quantum level, and it is shown that the Newtonian singularity is cancelled due to the contributions of the extra massive modes. Then the gravitational collapse of a small mass is studied in non-local ghost-free gravity, being the main result the absence of singularity in the gravitational field solution and the possibility of non-mini black hole formation as the collapse result. In the second part, some issues about anomaly-induced inflation are studied. It is discussed the possibility of the transition between stable to unstable periods of inflation. It is shown that this transition is automatic if the quantum corrections in this period are neglected. In the following, we consider the effect of CPT and Lorentz-violating terms in the conformal anomaly-induced inflation. It is shown the new terms responsible to violate these symmetries do not affect the dynamics of the metric scale factor. Finally, in the third part, the quantum corrections for the Galileon model and for the theory of the massive antisymmetric tensor fields are obtained. It is shown that the propaga-tor of Galilean theory receives quantum corrections with higher derivatives and that the non-renormalization theorem for Galileon models remains, in a generalized way, valid in the low-energy region. Then, by means of explicit calculations of non-local semiclassical quantum corrections, the quantum equivalence between the massive antisymmetric tensor field models with the Proca theory and minimal massive scalar field model is confirmed.