Nonsingular cosmological models: the massive scalar field case

The nonminimal coupling of a massive self-interacting scalar field with a gravitational field is studied. Spontaneous symmetry breaking occurs in the open universe even when the sign on the mass term is positive. In contrast to grand unified theories, symmetry breakdown is more important for the early universe and it is restored only in the limit of an infinite expansion. Symmetry breakdown is shown to occur in flat and closed universes when the mass term carries a wrong sign. The model has a naturally defined effective gravitational coupling coefficient which is rendered time-dependent due to the novel symmetry breakdown. It changes sign below a critical value of the cosmic scale factor indicating the onset of a repulsive field. The presence of the mass term severely alters the behaviour of ordinary matter and radiation in the early universe. The total energy density becomes negative in a certain domain. These features make possible a nonsingular cosm

Extended gravitational action and novel consequences

It is found that the inclusion of higher derivative terms in the gravitational action along with concepts of phase transition and spontaneous symmetry breaking leads to some novel consequence. The Ricci scalar plays the dual role, like a physical field as well as a geometrical field. One gets Klein-Gordon equation for the emerging field and the corresponding quanta of geometry are called Riccions. For the early universe the model removes singularity along with inflation. In higher dimensional gravity the Riccions can break into spin half particle and antiparticle along with breaking of left-right symmetry. Most tantalizing consequences is the emergence of the physical universe from the geometry in the extreme past. Riccions can Bose condense and may account for the dark matter.

Produção de oscillons durante restaurações e quebras espontâneas de simetrias

Na natureza há vários fenômenos envolvendo transições de fase com quebra ou restauração de simetrias. Tipicamente, mudanças de fase, são associadas com uma quebra ou restauração de simetria, que acontecem quando um determinado parâmetro de controle é variado, como por exemplo temperatura, densidade, campos externos, ou de forma dinâmica. Essas mudanças que os sistemas sofrem podem levar a formação de defeitos topológicos, tais como paredes de domínios, vórtices ou monopolos magnéticos. Nesse trabalho estudamos particularmente mudanças de fase associadas com quebras ou restaurações dinâmicas de simetria que estão associadas com formação ou destruição de defeitos do tipo paredes de domínio em modelos de campos escalares com simetria discreta. Nesses processos dinâmicos com formação ou destruição de domínios, estudamos a possibilidade de formação de estruturas do tipo oscillons, que são soluções não homogêneas e instáveis de campo, mas que podem concentrar nelas uma quantidade apreciável de energia e terem uma vida (duração) suficientemente grande para serem de importância física. Estudamos a possibilidade de formação dessas soluções em modelos de dois campos escalares interagentes em que o sistema é preparado em diferentes situações, com a dinâmica resultante nesses sistemas estudada numa rede discreta.

Modelo de estudo do mecanismo de Gribov através de operadores locais compostos

O objetivo desta dissertação é apresentar uma conexão entre a condição de Gribov-Zwanziger para o gap de massa e o mecanismo de quebra espontânea de simetria, através do estudo de um operador composto introduzido numa maneira localizada. Para tornar esta relação mais clara, um modelo é apresentado e alguns aspectos quânticos são discutidos.

Modelo de Ginzburg-Landau a partir da teoria de campos a temperatura finita

Neste trabalho, utilizamos o formalismo de teorias quânticas de campos a temperatura finita, tal como desenvolvidas por Matsubara, aplicado a uma hamiltoniana de N campos escalares com autointeração quártica a N grande. Obtém-se uma expressão, na primeira aproximação quântica, para o coeficiente do termo quadrático da hamiltoniana ("massa quadrada"), renormalizado, como função da temperatura. A partir dela, estudamos o processo de quebra espontânea de simetria. Por outro lado, a mesma hamiltoniana é conhecida como modelo de Ginzburg-Landau na literatura de matéria condensada, e que permite o estudo de transições de fase em materiais ferromagnéticos. A temperatura é introduzida através do termo quadrático na hamiltoniana, de forma linear: é proporcional à diferença entre a variável de temperatura e a temperatura crítica. Tal modelo, porém, possui validade apenas na regi~ao de temperaturas próximas à criticalidade. Como resultado de nossos cálculos na teoria de campos a temperatura finita, observamos que, numa faixa de valores em torno da temperatura crítica, a massa quadrática pode ser aproximada por uma relação linear em relação à variável de temperatura. Isso evidencia a compatibilidade da abordagem de Ginzburg-Landau, na vizinhança da criticalidade, com respeito ao formalismo de campos a temperatura finita. Discutimos também os efeitos causados pela presença de um potencial químico no sistema.

BRST: da quebra suave à quebra espontânea da simetria

Nesta tese falamos essencialmente sobre a simetria BRST no modelo de Gribov-Zwanziger. Estudamos a quebra suave, a quebra linear e a quebra espontânea, todas da simetria BRST. Na formulação padrão do modelo, quebrada suavemente, construímos o modelo de réplica usado para estimar os valores das massas das glueballs. Utilizando campos auxiliares construímos um modelo quebrado linearmente, e utilizando basicamente o mesmo procedimento, uma formulação mais recente onde a simetria é quebrada espontâneamente.

Désintégration du faux vide médiée par des kinks en 1+1 dimensions

Dans ce mémoire, on étudie la désintégration d’un faux vide, c’est-à-dire un vide qui est un minimum relatif d’un potentiel scalaire par effet tunnel. Des défauts topologiques en 1+1 dimension, appelés kinks, apparaissent lorsque le potentiel possède un minimum qui brise spontanément une symétrie discrète. En 3+1 dimensions, ces kinks deviennent des murs de domaine. Ils apparaissent par exemple dans les matériaux magnétiques en matière condensée. Un modèle à deux champs scalaires couplés sera étudié ainsi que les solutions aux équations du mouvement qui en découlent. Ce faisant, on analysera comment l’existence et l’énergie des solutions statiques dépend des paramètres du modèle. Un balayage numérique de l’espace des paramètres révèle que les solutions stables se trouvent entre les zones de dissociation, des régions dans l’espace des paramètres où les solutions stables n’existent plus. Le comportement des solutions instables dans les zones de dissociation peut être très différent selon la zone de dissociation dans laquelle une solution se trouve. Le potentiel consiste, dans un premier temps, en un polynôme d’ordre six, auquel on y rajoute, dans un deuxième temps, un polynôme quartique multiplié par un terme de couplage, et est choisi tel que les extrémités du kink soient à des faux vides distincts. Le taux de désintégration a été estimé par une approximation semi-classique pour montrer l’impact des défauts topologiques sur la stabilité du faux vide. Le projet consiste à déterminer les conditions qui permettent aux kinks de catalyser la désintégration du faux vide. Il appert qu’on a trouvé une expression pour déterminer la densité critique de kinks et qu’on comprend ce qui se passe avec la plupart des termes.

Studies in quantum field theory at finite temperature

The thesis deals with certain quantum field systems exhibiting spontaneous symmetry breaking and their response to temperature. These models find application in diverse branches such as particle physics, solid state physics and non~linear optics. The nature of phase transition that these systems may undergo is also investigated. The thesis contains seven chapters. The first chapter is introductory and gives a brief account of the various phenomena associated with spontaneous symmetry breaking. The chapter closes with anote on the effect of temperature on quantum field systems. In chapter 2, the spontaneous symmetry breaking phenomena are reviewed in more detail. Chapter 3, deals with the formulation of ordinary and generalised sine-Gordon field theories on a lattice and the study of the nature of phase transition occurring in these systems. In chapter 4, the effect of temperature on these models is studied, using the effective potential method. Chapter 5 is a continuation of this study for another model, viz, the m6 model. The nature of phase transition is also studied. Chapters 5 and 6 constitute a report of the investigations on the behaviour of coupling constants under thermal excitation D1 $4 theory, scalar electrodynamics, abelian and non-abelian gauge theories

ON AMINO ACID AND CODON ASSIGNMENT IN ALGEBRAIC MODELS FOR THE GENETIC CODE

We give a list of all possible schemes for performing amino acid and codon assignments in algebraic models for the genetic code, which are consistent with a few simple symmetry principles, in accordance with the spirit of the algebraic approach to the evolution of the genetic code proposed by Hornos and Hornos. Our results are complete in the sense of covering all the algebraic models that arise within this approach, whether based on Lie groups/Lie algebras, on Lie superalgebras or on finite groups.

Mass generation from Lie algebra extensions

Applied to the electroweak interactions, the theory of Lie algebra extensions suggests a mechanism by which the boson masses are generated without resource to spontaneous symmetry breaking. It starts from a gauge theory without any additional scalar field. All the couplings predicted by the Weinberg-Salam theory are present, and a few others which are nevertheless consistent within the model.

Vórtices semilocais

Pós-graduação em Física - FEG

Minimal composite Higgs models at the LHC

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

O bóson de Higgs no modelo padrão das interações eletrofracas: aspectos fenomenológicos do setor escalar e resultados experimentais

Pós-graduação em Física - FEG

Accidental symmetries and massless quarks in the economical 3-3-1 model

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Helical buckling of Skyrme-Faddeev solitons

Solitons in the Skyrme-Faddeev model on R-2 x S-1 are shown to undergo buckling transitions as the circumference of the S-1 is varied. These results support a recent conjecture that solitons in this field theory are well-described by a much simpler model of elastic rods.