A Comparative Analysis of Dynamical Models for Tidal Dissipation in Natural Satellite Ephemerides

The study of the tides of a celestial bodies can unveil important information about their interior as well as their orbital evolution. The most important tidal parameter is the Love number, which defines the deformation of the gravity field due to an external perturbing body. Tidal dissipation is very important because it drives the secular orbital evolution of the natural satellites, which is even more important in the case of the the Jupiter system, where three of the Galilean moons, Io, Europa and Ganymede, are locked in an orbital resonance where the ratio of their mean motions is 4:2:1. This is called Laplace resonance. Tidal dissipation is described by the dissipation ratio k2/Q, where Q is the quality factor and it describes the dampening of a system. The goal of this thesis is to analyze and compare the two main tidal dynamical models, Mignard's model and gravity field variation model, to understand the differences between each model with a main focus on the single-moon case with Io, which can help also understanding better the differences between the two models without over complicating the dynamical model. In this work we have verified and validated both models, we have compared them and pinpointed the main differences and features that characterize each model. Mignard's model treats the tides directly as a force, while the gravity field variation model describes the tides with a change of the spherical harmonic coefficients. Finally, we have also briefly analyzed the difference between the single-moon case and the two-moon case, and we have confirmed that the governing equations that describe the change of semi-major axis and eccentricity are not good anymore when more moons are present.

Tensorial group field theories

In questa tesi il Gruppo di Rinormalizzazione non-perturbativo (FRG) viene applicato ad una particolare classe di modelli rilevanti in Gravit`a quantistica, conosciuti come Tensorial Group Field Theories (TGFT). Le TGFT sono teorie di campo quantistiche definite sulla variet`a di un gruppo G. In ogni dimensione esse possono essere espanse in grafici di Feynman duali a com- plessi simpliciali casuali e sono caratterizzate da interazioni che implementano una non-localit`a combinatoriale. Le TGFT aspirano a generare uno spaziotempo in un contesto background independent e precisamente ad ottenere una descrizione con- tinua della sua geometria attraverso meccanismi fisici come le transizioni di fase. Tra i metodi che meglio affrontano il problema di estrarre le transizioni di fase e un associato limite del continuo, uno dei pi` u efficaci `e il Gruppo di Rinormalizzazione non-perturbativo. In questo elaborato ci concentriamo su TGFT definite sulla variet`a di un gruppo non-compatto (G = R) e studiamo il loro flusso di Rinormalizzazione. Identifichiamo con successo punti fissi del flusso di tipo IR, e una superficie critica che suggerisce la presenza di transizioni di fase in regime Infrarosso. Ci`o spinge ad uno stu- dio per approfondire la comprensione di queste transizioni di fase e della fisica continua che vi `e associata. Affrontiamo inoltre il problema delle divergenze Infrarosse, tramite un processo di regolarizzazione che definisce il limite termodinamico appropriato per le TGFT. Infine, applichiamo i metodi precedentementi sviluppati ad un modello dotato di proiezione sull’insieme dei campi gauge invarianti. L’analisi, simile a quella applicata al modello precedente, conduce nuovamente all’identificazione di punti fissi (sia IR che UV) e di una superficie critica. La presenza di transizioni di fasi `e, dunque, evidente ancora una volta ed `e possibile confrontare il risultato col modello senza proiezione sulla dinamica gauge invariante.

Bianchi type II cosmology in Hořava–Lifshitz gravity

In this work a Bianchi type II space-time within the framework of projectable Horava Lifshitz gravity was investigated; the resulting field equations in the infrared limit λ = 1 were analyzed qualitatively. We have found the analytical solutions for a toy model in which only the higher curvature terms cubic in the spatial Ricci tensor are considered. The resulting behavior is still described by a transition among two Kasner epochs, but we have found a different transformation law of the Kasner exponents with respect to the one of Einstein's general relativity.