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Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/42611

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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.contributor.advisorMOHAMMADI, Azadeh-
dc.contributor.authorSILVA, Marcos Vinicius Santos-
dc.date.accessioned2022-01-31T16:21:53Z-
dc.date.available2022-01-31T16:21:53Z-
dc.date.issued2021-11-08-
dc.identifier.citationSILVA, Marcos Vinicius Santos. Cosmic adventures in stringland: scattering of bosonic and fermionic fields in gravitating cosmic string spacetimes. 2021. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/42611-
dc.description.abstractCosmic strings are line-like topological defects expected to have formed during cosmological phase transitions in the early universe when the Higgs field acquired a non-vanishing expectation value. Because of being thin, on a cosmological scale, their gravitational effects are usually studied using the wire approximation, in which the string has a negligible width. Although the wire approx- imation seems reasonable in the cosmological context, local gravitational interaction with matter fields can be significant when considering a non-vanishing radius. Generally, the spacetime of a gravitating vortex is flat at the center, has a localized curvature at some finite distance from the core, and is flat and conical far from the center. The conical structure is characterized by an angular variable ranging from 0 to less than 2π, i.e., the space has an angular deficit. This work shows that when considering a scalar field scattering in a gravitating cosmic string spacetime, the standard partial-wave approach’s scattering amplitude is singular. In order to avoid the divergence caused by the spacetime asymptotically conical structure, we propose a modification of the asymptotic ansatz in the partial-wave formalism and find the corrections in the phase-shift and total scattering cross- section. We also developed a toy model for the spacetime metric of a cosmic string and showed how local interaction with the vortex gauge field affects the scalar field total cross-section. Then we apply this formalism to a Dirac field and show the explicit formula for the fermionic total cross-section. Finally, we study the scattering of bosonic and fermionic fields in the spacetime of an abelian and a nonabelian gravitating cosmic strings and show that the cross-sections have damped oscillations. In order to understand the origin of this behavior, we used the aforementioned toy model to show that the spacetime particular asymptotical structure causes the observed oscillations.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPqpt_BR
dc.language.isoengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pernambucopt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectFísica teórica e computacionalpt_BR
dc.subjectBosonpt_BR
dc.subjectCorda cósmicapt_BR
dc.subjectGravitaçãopt_BR
dc.titleCosmic adventures in stringland : scattering of bosonic and fermionic fields in gravitating cosmic string spacetimespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5453941645454960pt_BR
dc.publisher.initialsUFPEpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.degree.levelmestradopt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4017443371706337pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pos Graduacao em Fisicapt_BR
dc.description.abstractxCordas cósmicas são defeitos topológicos cilindricamente simétricos que espera-se que tenham se formado durante algumas transições de fase no universo primordial quando o campo de Higgs adquiriu um valor não-nulo. Por serem estreitas, numa escala cosmológica, elas são comumente estudadas utilizando a aproximação de fio na qual considera-se que o raio da corda é nulo. Embora essa aproximação faça sentido num contexto cosmológico, a interação gravitacional local desses objetos com campos de matéria pode ser muito relevante quando consideramos um raio não-nulo. De forma geral, o espaço-tempo ao redor de um vórtice é plano no centro, possui curvatura localizada a uma distância finita da origem, e é plano e cônico longe do centro. A estrutura cônica é caracterizada por uma coordenada angular variando de 0 a menos que 2π, isto é, o espaço-tempo possui um déficit angular. Nosso trabalho mostra que quando consideramos o espalhamento de um campo escalar no espaço-tempo de uma corda cósmica, a amplitude de espalhamento encontrada a partir da abordagem usual de ondas parciais é divergente. Para evitar a singularidade causada pela estrutura assintoticamente cônica do espaço-tempo, nós propomos uma modificação do ansatz assintótico no formalismo de ondas parciais e encontramos correções no desvio de fase e na seção de choque total. Também desenvolvemos um modelo simplificado para a métrica de uma corda cósmica e mostramos como a interação com o campo de calibre do vórtice afeta a seção de choque do campo escalar. Após isso aplicamos o formalismo para um campo de Dirac e explicitamente mostramos a fórmula da seção de choque para o caso fermiônico. Por fim, estudamos o espalhamento de campos bosônicos e fermiônicos no espaço-tempo de uma corda cósmica abeliana e não-abeliana e vimos que a seção de choque apresenta oscilações amortecidas. Para entender a origem desse comportamento usamos nosso modelo simplificado para mostrar que a estrutura assintótica do espaço-tempo causa essas oscilações.pt_BR
Aparece en las colecciones: Dissertações de Mestrado - Física

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