Férmions em referenciais acelerados: desintegração de prótons e outras aplicações

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Pós-graduação em Física - IFT

Ao longo desta tese, modelamos alguns processos de Física de Partículas governados pela interação fraca introduzindo, para isso, o conceito de correntes semi-clássicas e acoplando-as a campos quânticos fermiônicos. Dessa maneira, analisamos a influência que a aceleração exerce sobre as desinte- grações de prótons e nêutrons segundo os processos P'SETA'NEPOT.+'''nü'IND.E' e N'SETA'PEPOT.-'''nü'IND.E', respectivamente, assim como descritas por observadores inerciais. Entre outros resultados, obtemos o tempo próprio de vida média de prótons e nêutrons uniformemente acelerados. Embora possa ser desprezada sob condições terrestres, mostramos que a desintegração de prótons acelerados e potencialmente importante em algumas situações astrofísicas. Utilizando técnicas de Teoria Quântica de Campos em Espaços Curvos, analisamos a desintegração de prótons e nêutrons uniformemente acelerados também sob a ótica de observadores co-acelerados. Uma vez assumida a validade do efeito Fulling-Davies-Unruh, conseguimos reconciliar as descrições inercial e co-acelerada para as transições P'SETA'N e N'SETA'P, embora as interpretações em termos de partículas elementares sejam drasticamente distintas. Como veremos, um ingrediente crucial para se obter tal consistência é a existência de partículas massivas livres que violam a equação de energia de Einstein, i.e., partículas livres com massa de repouso m e energia total E< M'CPOT.2', que é um aspecto geral da quantização em espaços curvos e referenciais acelerados. Abordamos, então,a questão da detecção de tais partículas, utilizando, para isso, uma corrente escalar semi-clássica como detector. Por fim, consideramos, utilizando um modelo simplificado, a influência que o campo gravitacional de estrelas de nêutrons pode exercer sobre o processo de neutronização P'Epot.-''SETA''ETA''nüIND.E' que é um...

In the present thesis, we model some weak interaction processes of Particle Physics by defining the concept of semiclassical currents and coupling them to fermionic quantum fields. In this context, we analyze the influence of acceleration on proton and neutron decays due to processes P'SETA'NEPOT.+'''nü'IND.E'and N'SETA'PEPOT.-'''nü'IND.E, respectively, as described by inertial observers. Among other results, we obtain the mean proper lifetime of uniformly accelerated protons and neutrons. Although it can be neglected under Earth conditions, we show that the decay of accelerated protons is potentially important in some astrophysical situations. By using Quantum-Field-Theory-in-Curved-Spacetimes technics, we analyze also the decay of uniformly accelerated protons and neutrons according to coaccelerated observers. Assuming the validity of the Fulling-davies-Unruh effect, we are able to reconcile and coaccelerated descriptions of P'SETA'N e N'SETA'P transitions, even though their elementary particle interpretations are pretty distinct. As we shall see, a crucial ingredient to obtain such consistency is the exixtence of free massive particles which violate the Einstein energy euation, i.e., free particles with mass m E< M'CPOT.2', which is a general feature of quantization in curved spacetimes and accelerated frames. Thus, we analyze the detectability of such particles using a semiclassical sclar current as detectot device. Finally, we consider, using a toy model, the influence of the gravitational field of neutron stars on the neutronization process P'Epot.-''SETA''ETA''nüIND.E' which is an important cooling mechanism...(Complete abstract click electronic access below)