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Previous issue date: 2012-06-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we present new results regarding topologically non-trivial configurations arising in some generalized classical field theories. We focus on static finite-energy vortices which arise when a spontaneous symmetry breaking of U(1) local gauge invariance takes place in some Abelian-Higgs models. First, we perform a brief review regarding the usual vortices. The usual structures emerge in three diferent scenarios: the Maxwell-Higgs electrodynamics, the Chern-Simons-Higgs electrodynamics and the Maxwell-Chern-Simons-Higgs electrodynamics. In all these cases, there are BPS topological vortices: energetically stable radially symmetric configurations satisfying a set of first order equations, their energy being proportional to their topological charge. We solve the BPS equations explicity for diferent values of the vorticity n, and we comment on the main features the numerical solutions we found engender. A posteriori, we introduce a generalized model, described by an arbitrary function K (X), where X = |Dϕ|2 gives the dynamic of the complex scalar field. Specifically, we choose K (X) = X − αX2, from which we get generalized non-BPS vortices only (the resulting model does not allow for BPS ones). These vortices have no electric field (as the Maxwell-Higgs ones), but also have a non-trivial topological charge (since they are topological). We then solve the second order Euler-Lagrange equations and comment on the main features the generalized solutions we found engender. Then, we introduce a second generalized model. The new model is specifed by two dimensionless functions of the scalar field, G(|ϕ|) and w (|ϕ|). These two functions are suposed to obey a constraint relating them to the unspecifed Higgs potential, V (|ϕ|). In this case, BPS topological vortices exist, and their numerical features can be quite similar, or quite diferent, from the standard ones.vi Finally, we adapt the second generalized model to the study of twinlike theories, which are diferent theories allowing the very same field solutions and the very same energy. In this case, G(|ϕ|), w (|ϕ|) and V (|ϕ|) are suposed to obey two new constraints. Here, there are twinlike BPS topological vortices related to diferent energy densities, all of them giving the very same total energy. / Neste trabalho, apresentamos alguns resultados novos sobre configurações de topologia não-trivial obtidas no âmbito de algumas teorias clássicas de campo generalizadas. Em particular, nos concentramos em vórtices estáticos possuidores de energia finita. Tais configurações surgem quando há a violação espontânea da invariância de gauge local U(1) no âmbito de alguns modelos Higgs-Abelianos.
Primeiro, fazemos uma breve revisão sobre os vórtices usuais. As estruturas usuais surgem em três cenários diferentes: a eletrodinâmica de Maxwell-Higgs, a eletrodinâmica
de Chern-Simons-Higgs e a eletrodinâmica de Maxwell-Chern-Simons-Higgs. Em todos estes casos, ocorrem vórtices BPS topológicos: configurações com simetria rotacional e
energeticamente estáveis que satisfazem um conjunto de equações de primeira ordem, sua energia sendo proporcional à sua carga topológica. Resolvemos as equações BPS explicitamente para diferentes valores da vorticidade n, e enunciamos as principais características que as soluções numéricas resultantes engendram. A posteriori, introduzimos um modelo generalizado descrito por uma função arbitrária
K (X), onde X = |Dϕ|2 determina a dinâmica do campo escalar complexo. Especificamente, escolhemos K (X) = X − αX2, da qual resultam apenas vórtices não-BPS generalizados
(o modelo assim obtido não engendra vórtices BPS). Estes vórtices engendram campo elétrico nulo (tal como aqueles obtidos no âmbito da eletrodinâmica de Maxwell-
Higgs usual), além de carga topológica não trivial (dado serem topológicos). Em seguida, resolvemos as equações de Euler-Lagrange (diferenciais de segunda ordem) e enunciamos
as principais características que as soluções generalizadas resultantes engendram. Em seguida, apresentamos um segundo modelo generalizado. O novo modelo é determinado por duas funções adimensionais do campo escalar, G(|ϕ|) e w (|ϕ|). Estas funções são supostas obedecerem um vínculo que relaciona-as ao potencial de Higgs, V (|ϕ|). Neste
iv contexto, vórtices BPS topológicos também existem, e as suas características numéricas podem ser muito semelhantes, ou muito diferentes, daquelas verificadas no contexto usual.
Finalmente, adaptamos o segundo modelo generalizado ao estudo das teorias gêmeas, i.e., teorias diferentes com exatamente as mesmas soluções, além de exatamente a mesma energia. Neste caso, G(|ϕ|), w (|ϕ|) e V (|ϕ|) são supostas obedecerem dois novos vínculos. Aqui, existem vórtices BPS gêmeos caracterizados por diferentes densidades de energia, todas elas resultando na mesma energia total.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5716 |
| Date | 22 June 2012 |
| Creators | Santos, Carlos Eduardo da Hora |
| Contributors | Bazeia Filho, Dionisio |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Física, UFPB, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -8949983414395757341, 600, 600, 600, 600, -6618910597746734213, -8327146296503745929, 2075167498588264571 |
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