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Type: Tese
Title: Modelos de branas em gravidades teleparalelas modificadas
Authors: Moreira, Allan Ranieri Pereira
Advisor: Almeida, Carlos Alberto Santos de
Keywords: Modelos de mundo-brana;Teorias de gravidade modificadas;Termo de contorno;Traço do tensor energia-momentum;Teleparalelismo
Issue Date: 2022
Citation: MOREIRA, A. R. P. Modelos de branas em gravidades teleparalelas modificadas. 2022. 188 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, 2022.
Abstract in Brazilian Portuguese: Os modelos de mundo-brana são estruturas teóricas e fenomenológicas interessantes para buscar novas físicas além do modelo padrão de partículas e cosmologia. Nesta tese, discutimos modelos de mundos-brana cuja dinâmica gravitacional é governada por gravidades teleparalelas modificadas. Em especial, exploramos as teorias de gravidades f(T), f(T,B) e f(T, T ), onde T é o escalar de torção, B é o termo de contorno e T é o traço do tensor energia-momentum. Em ambos os casos, observamos que, assintoticamente, a geometria do bulk converge para um espaço-tempo AdS5 cuja constante cosmológica é produzida por parâmetros que controlam o desvio da gravidade teleparalela usual. A análise da densidade de energia revela um processo de divisão da brana satisfazendo as condições de energia fraca e forte. Além disso, investigamos o comportamento das perturbações gravitacionais. A modificação gravitacional gera um deslocamento nos modos massivos em relação ao núcleo da brana, mantendo uma torre não localizável e estável e produzindo modos sem massa mais localizados. Para estudar o cenário de mundo-brana na gravidade f(T, T ), usamos o formalismo de primeira ordem para encontrar soluções analíticas para modelos que incluem um campo escalar como fonte. Além disso, estudamos os efeitos das gravidades f(T) e f(T,B) na localização de férmions de spin 1/2 no cenário de mundo-brana. Para f(T), assumimos um acomplameto não-minimo entre o férmion e a torção. Já para f(T,B), assumimos o acoplamento Yukawa, onde um campo escalar é acoplado a um campo espinor de Dirac. Mostramos como os parâmetros dos modelos controlam a largura do modo Kaluza-Klein sem massa, a amplitude dos modos fermiônicos massivos não normalizados e as propriedades do potencial próximo à origem. Além disso, utilizamos o conceito de Entropia Configuracional Diferencial (ECD) para estudar as transições de fases, estruturas internas e novas classes de soluções em nossos modelos. A ECD tem a capacidade de prever a existência de transições de fase através de pontos críticos, sendo capaz de selecionar as soluções mais estáveis, pois nos fornece detalhes sobre o conteúdo informativo das configurações de campo. Por fim, estendemos o nosso estudo em uma gravidade f(T) para modelos com simetria axial de co-dimensão 2, também conhecido como mundo-brana tipo-corda. Da mesma forma, nos modelos de paredes de domínio 5D, as gravidades teleparalelas modificadas levam a uma transição de fase na fonte de fluido perfeito, fornecendo um mecanismo de divisão da brana, levando a estruturas semelhantes a anéis. Além disso, a modificação gravitacional altera as perturbações gravitacionais, produzindo novos poços de potenciais dentro do núcleo da brana, levando a um modo sem massa mais localizado ao redor das estruturas do anel.
Abstract: Braneworld models are interesting theoretical and phenomenological frameworks for seeking new physics beyond the standard model of particles and cosmology. In this thesis, we discuss models of braneworlds whose gravitational dynamics are governed by modified teleparallel gravities. In particular, we explore the theories of gravity f(T), f(T,B) and f(T, T ), where T is the torsion scalar, B is the boundary term and T is the energy-momentum tensor trace. In both cases, we observed that„ asymptotically, the geometry of the bulk converges to a space-time AdS5 whose cosmological constant is produced by parameters that control the deviation of the usual teleparallel gravity. Energy density analysis reveals a process of brane splitting satisfying both weak and strong energy conditions. Furthermore, we investigated the behavior of gravitational perturbations. The gravitational modification generates a shift in massive modes with respect to the core of the brane, maintaining a stable, non-localizable tower and producing more localized massless modes. To study the brane-world scenario in gravity f(T, T ), we use first-order formalism to find analytical solutions for models that include a scalar field as a source. In addition, we studied the effects of f(T) and f(T,B) gravities on the location of 1/2 spin fermions in the brane-world scenario. For f(T), we assume a non-minimal coupling between the fermion and the torsion. For f(T,B), we assume Yukawa coupling, where a scalar field is coupled to a Dirac spinor field. We show how the model parameters control the width of the massless Kaluza-Klein mode, the breadth of non-normalized massive fermionic modes, and the properties of the potential near the origin. Furthermore, we use the concept of Differential Configurational Entropy (DCE) to study phase transitions, internal structures and new classes of solutions in our models. DCE has the ability to predict the existence of phase transitions through critical points, being able to select the most stable solutions, as it provides us with details about the informative content of the field configurations. Finally, we extend our study in a gravity f(T) to models with axial symmetry of co-dimension 2, also known as string-like braneworld. Likewise, in the 5D domain-walls models, the modified teleparallel gravities leads to a phase transition on the perfect fluid source providing a brane-splitting mechanism, leading to ring-like structures. Furthermore, gravitational modification alters gravitational perturbations, producing new potential wells within the brane core, leading to a more localized massless mode around ring structures.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/66419
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