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Título: Modelo cosmológico com fontes fermiônicas e fluido relativístico no formalismo de Schutz: uma analise clássica e quântica
Título(s) alternativo(s): Cosmological model with fermionic sources and relativistic fluid in Schutz's formalism: an classical and quantum analises
Autor(es): Lesnioski, Juliane Cristina
Orientador(es): Ribas, Marlos de Oliveira
Palavras-chave: Cosmologia
Férmions
Teoria quântica de campos
Teoria quântica
Universo inflacionário
Relatividade geral (Física)
Cosmology
Fermions
Quantum field theory
Quantum theory
Inflationary universe
General relativity (Physics)
Data do documento: 20-Jun-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: LESNIOSKI, Juliane Cristina. Modelo cosmológico com fontes fermiônicas e fluido relativístico no formalismo de Schutz: uma analise clássica e quântica. 2022. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: Neste trabalho propomos um modelo cosmológico para o universo primordial, onde o fluido relativístico de Schutz e o campo fermiônico assumem o “papel”de fonte para o campo gravitacional. Da análise clássica, baseada no formalismo hamiltoniano, juntamente com o método de Dirac para sistemas vinculados, é mostrado que os graus de liberdade do fluido podem ser incorporados pela variável de tempo conforme, e a expressão para o fator de escala em função do tempo conforme é obtida. O valor esperado para para o fator de escala na análise quântica, é determinado pela equação de Wheeler-De Witt. A singularidade presente na solução clássica é evitada na solução quântica, a qual apresenta um valor mínimo para o fator de escala, do qual o universo começa a se expandir, e conforme a evolução do tempo ocorre a diluição dos efeitos quânticos, tendo como consequência em altos valores de tempo conforme, a solução clássica e quântica coincidirem. Finalizando nossa analise com a formulação de Bohm na mecânica quântica, vemos que o potencial quântico apresenta valores elevados quando o fator de escala tende a zero, confirmando mais uma vez, que a singularidade é evitada.
Abstract: In this work we propose a cosmological model for the eaarly universe, where the relativistic Schutz fluid and the fermionic field take the role of the source for the gravitational field. From the classical analysis, based on hamiltonian formalism together with Dirac’s method for constrained systems, it is shown that the fluid degrees of freedom can be embodied by a conformal time variable, and an expression for the scale factor as a funtion of the conformal time is obteined. The expected value for the scale factor in quantum analysis, is determined by the Wheeler-De Witt equations. The singularity in the classical solution can be avoided on the quantum solution, which have a minimum value for the scale factor, from which the universe begins to expand, and according to the evolution of time the quantum effects are diluted, resulting for hight levels of conformal time, the quantum and classical solutions coincide. Finishing our analysis with Bohm formulation in quantum mechanics, we can see that the quantum potential assume high values when scale factor goes to zero, confirming again that the singularity can be avoided.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29294
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