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Tipo: Tese
Título : Aspects of field theories with Lorentz symmetry violation
Título en inglés: Aspects of field theories with Lorentz symmetry violation
Autor : Belchior, Fernando de Menezes
Tutor: Cavalcante, Roberto Vinhaes Maluf
Co-asesor: Petrov, Albert
Palabras clave en portugués brasileño: Violação da simetria de Lorentz;Extensão do Modelo Padrão;Campo Bumblebee;Campo de Kalb-Ramond;Correções quânticas;Invariância de calibre;Teoria efetiva de campos
Palabras clave en inglés: Lorentz symmetry violation;Standard-Model Extension;Bumblebee field;Kalb-Ramond field;Quantum corrections;Gauge invariance;Effective field theory
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Fecha de publicación : 2026
Citación : BELCHIOR, Fernando de Menezes. Aspects of field theories with Lorentz symmetry violation. 2026. Tese (Doutorado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumen en portugués brasileño: Nos últimos anos, os estudos sobre a violação da simetria de Lorentz (LSV) em teoria de campos ganharam destaque significativo na literatura. Tais investigações levaram à construção da Extensão do Modelo Padrão (SME), que possui versões minimal e não minimal. A SME minimal contém apenas termos renormalizáveis, enquanto a formulação não minimal inclui todos os operadores não renormalizáveis. Nesta tese, investigamos uma variedade de aspectos teóricos e fenomenológicos da LSV dentro das estruturas da SME, da relatividade muito especial (VSR) e de teorias de campos efetivas relacionadas, que empregam campos vetoriais e tensoriais de fundo. Na primeira parte deste trabalho, focamos em aspectos da LSV em espaço-tempo plano, incluindo correções radiativas de um loop e dualidades. Começamos revisitando os setores de gauge e fermiônicos da eletrodinâmica quântica (QED) com violação de Lorentz (LV) com termos CPT ímpares e CPT pares. Mostramos que o acoplamento axial 𝑏𝜇¯𝜓𝛾𝜇𝛾5𝜓 induz coeficientes que dependem da escolha do esquema de regularização e do tratamento de 𝛾5 em diferentes dimensões. Também estudamos correções radiativas em um modelo vetorial com LSV espontâneo, conhecido na literatura como modelo bumblebee. Além da quebra da simetria de Lorentz, este modelo exibe violação da simetria de gauge. Para restaurar a simetria de calibre, introduzimos um campo de Stueckelberg e calculamos a função de dois pontos empregando a prescrição de valor principal (PV). O resultado é não transversal, levando a um modo excitado massivo. Além disso, investigamos a dualidade clássica entre o modelo SIM (1) - Maxwell-Chern-Simons (MCS) e sua contraparte autodual. Inicialmente, nossa análise se concentra em casos de campo livre para estabelecer a equivalência por meio de duas abordagens distintas: comparação das equações de movimento e o uso do método da Lagrangiana mestra. Outro tópico abordado envolve a dualidade clássica entre o modelo SIM (2) - Maxwell-Kalb-Ramond (MKR) e sua contraparte autodual não invariante de calibre. Estabelecemos a equivalência para teorias de campo livre empregando dois métodos: comparação direta das equações de movimento e a abordagem da Lagrangiana mestra. Em ambas as metodologias, a correspondência clássica entre o modelo MKR e os campos autoduais exibe modificações devido à Regressão de Simetria Volumétrica (RSV). Na segunda parte da tese, examinamos aspectos da variabilidade de nível em espaço-tempo curvo, derivando uma solução de buraco negro com um monopolo global em um arcabouço de gravidade modificada que inclui um campo tensorial de Kalb-Ramond autointeragente acoplado não-minimalmente à gravidade. Finalmente, a tese discute as implicações fenomenológicas e as perspectivas experimentais dos modelos estudados, estabelecendo limites para os coeficientes de variabilidade de nível e comparando as condições de consistência teórica com as sensibilidades experimentais atuais e futuras. Os resultados aqui apresentados contribuem para uma compreensão mais profunda de como a variabilidade de nível pode se manifestar em teorias de campo e contextos gravitacionais.
Abstract: In recent years, studies on Lorentz symmetry violation (LSV) in field theory have gained significant prominence in the literature. Such investigations have led to the construction of the Standard Model Extension (SME), which possesses both minimal and non-minimal versions. The minimal SME contains only renormalizable terms, whereas the non-minimal formulation includes all non-renormalizable operators. In this thesis, we investigate a variety of theoretical and phenomenological aspects of LSV within the frameworks of the SME, very special relativity (VSR), and related effective field theories, which employ background vector and tensor fields. In the first part of this work, we focus on aspects of LSV in flat spacetime, including one-loop radiative corrections and dualities. We begin by revisiting the gauge and fermionic sectors of Lorentz-violating (LV) quantum electrodynamics (QED) with CPT-odd and CPT-even terms. We show that the axial coupling 𝑏𝜇¯ 𝜓 𝛾𝜇𝛾5𝜓 induces coefficients that depend on the choice of regularization scheme and on the treatment of 𝛾5 in different dimensions. We also study radiative corrections in a vector model with spontaneous LSV, known in the literature as the bumblebee model. In addition to Lorentz symmetry breaking, this model exhibits gauge symmetry violation. To restore gauge symmetry, we introduce a Stueckelberg field and calculate the two-point function by employing the principal-value (PV) prescription. The result is non-transversal, leading to a massive excited mode. Furthermore, we investigate the classical duality between the 𝑆𝐼𝑀(1) - Maxwell-Chern-Simons (MCS) model and its self-dual counterpart. Initially, our analysis focuses on free-field cases in order to establish equivalence through two distinct approaches: comparison of the equations of motion and the use of the master Lagrangian method. Another topic addressed involves the classical duality between the 𝑆𝐼𝑀(2) - Maxwell-Kalb-Ramond (MKR) model and its non-gauge-invariant self-dual counterpart. We establish the equivalence for free-field theories by employing two methods: direct comparison of the equations of motion and the master Lagrangian approach. In both methodologies, the classical correspondence between the MKR model and self-dual fields exhibits modifications due to VSR. In the second part of the thesis, we examine aspects of LSV in curved spacetime, deriving a black hole solution with a global monopole in a modified gravity framework that includes a self-interacting Kalb-Ramond tensor field non-minimally coupled to gravity. Finally, the thesis discusses the phenomenological implications and experimental prospects of the studied models by establishing bounds on LV coefficients and comparing theoretical consistency conditions with current and future experimental sensitivities. The results presented here contribute to a deeper understanding of how LSV may manifest in field theories and gravitational contexts.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86441
ORCID del autor: https://orcid.org/0009-0006-8675-7849
Lattes del autor: https://lattes.cnpq.br/2412647714045535
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0002-9952-4589
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/9256590614440939
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/6782273139275680
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DFI - Teses defendidas na UFC

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