Teoria Quântica de Campos

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Professores

Albert Carlo Rodrigues Mendes

Ilya Lvovich Shapiro

Clifford Neves Pinto

Jens Karl Heinz Mund

Flavio Iassuo Takakura

Jorge Ananias Neto

Guilherme de Berredo Peixoto

Estudantes

Adriano de Oliveira Zangirolami

Flávia Sobreira

Bruno Gonçalves

José Amâncio dos Santos

Emanuel Antonio de Freitas

Luciana Miranda Vieira Xavier

Filipe de Oliveira Salles

Mateus Vinicius Marcial

Principais Tópicos de Pesquisa

* Cosmologia

* Física de flúidos e problemas de turbuléncia

* Gravitação Quântica

* Quantização de sistemas vinculados

* Teoria Quântica de Campos em Espaço-Tempo Curvo

o Modelo de Skyrme

o Cosmologia Quântica

o Modelos Supersimétricos em dimensões arbitrárias

o Sistemas Vinculados

o Metodos de Teoria Quântica de Campos em espaço-tempo curvo e aplicações a cosmologia.

* Teoria Quântica de Campos Aplicada à Matéria Condensada

* Quantização de excitações topológicas em teoria de campos – Estudo de excitações topológicas (kinks, vórtices, monopolos magnéticos, etc) através do formalismo de dualidade ordem-desordem.

* Aplicação de teoria de campos na física da matéria condensada – Estudam-se sistemas de matéria condensada tais como pólarons, polímeros, fenômenos turbulentos que possam ser descritos convenientemente por teorias quânticas de campo.

* Simulações numéricas em fluidos turbulentos via DNS (Direct Numerical Simulation)

* Teoria Quântica de Campos Fora do Equilíbrio – Estudam-se fenômenos que tenham que ser tratados em situações de não equilíbrio, como no caso da difusão de sólitons na presença de mésons, irradiação de partículas aceleradas, sistemas quânticos dissipativos.

Pesquisadores:

* Denison de Souza Santos

* Flávio Iassuo Takakura

* Sidiney de Andrade Leonel

Modelo de Skyrme

O modelo de Skyrme se enquadra numa classe de modelos efetivos que procura descrever bárions e suas interações através de soluções tipo sóliton num modelo que tem como base o sigma não-linear. A nossa área de interesse são soluções clássicas e métodos de quantização no modelo de Skyrme.

As pesquisas em andamento são:

* Soluções analíticas e análise de singularidades de Painlevé. Estas representações analíticas aproximadas apresentam, em certas condições, mais informações sobre o modelo de Skyrme do que as soluções numéricas da equação de Euler-Lagrange

* Introdução de termos de derivada de ordem superior. A princípio, não há razão para que se estabilize o sóliton apenas com a introdução na Hamiltoniana de um termo quártico nas derivadas .

Vários estudos indicam que introdução de termos de derivadas de ordem superior melhoram a fenomenologia prevista ; Quantização por coordenadas coletivas no modelo de Skyrme. Como estas coordenadas apresentam vínculos, o processo operatorial de quantização deve ser do tipo Dirac de quantização de sistemas vinculados. Deste tratamento mais cuidadoso, estamos obtendo um termo extra na massa do modelo de Skyrme que pode melhorar os valores físicos previsto pelo modelo.

Pesquisador:

* Jorge Ananias Neto

Cosmologia Quântica

Em Cosmologia quântica aplicamos a interpretação causal de de Broglie-Bohm da mecânica quântica ao estudo de sistemas cosmológicos. Estudamos as possíveis trajetórias quântica em modelos de mini- e midi-superespaços e suas consequências físicas. Além disso, a existência de trajetórias na interpretação causal implica na possibilidade de obtermos informações em cosmologia quântica que são inacessíveis via outras interpretações. Ainda em Cosmologia, estudamos as consequências cosmológicas de teorias de ação efetiva em gravitação quântica.

Pesquisadores:

* Ilya Lvovich Shapiro

* José Acácio de Barros

* Nelson Pinto Neto (colaborador, CBPF/CNPq).

Modelos Supersimétricos em dimensões arbitrárias

Estudamos modelos em Teoria Quântica de Campos, tais como Teorias de Calibre e Teorias de Cordas, em dimensões com assinaturas arbitrárias (s,t) – s dimensões espaciais e t dimensões temporais.. Reduzimos estes modelos para dimensões inferiores (3,1) e (2,1) para procurar comparar com teorias físicas nestas dimensões. O interessei em considerar-se espaços-tempo com mais que uma direção tipo-tempo surgiu principalmente depois que se mostrou que teorias de calibre auto-duais em quatro dimensões podem estar relacionadas com a conjectura de Atiyah-Ward que estas teorias poderiam ser consideradas como as geradoras de todas as teorias integráveis em duas ou três dimensões após algum tipo de compactificação ou redução dimensional.

Pesquisador:

* José Luiz Matheus Valle

Sistemas Vinculados

Sistemas canônicos vinculados ocorrem com notável frequência em física. A teoria do eletromagnetismo de Maxwell, a teoria de Einstein da gravitação e vários sistemas mecânicos invariantes por transformações de Lorentz possuem vínculos.

As teorias de calibre são sistemas com vínculos de primeira classe. Estamos estudando a obtenção destas teorias a partir de teorias sem esta característica (teorias que possuem vínculos de segunda classe). Isto é conseguido através de um formalismo devido a Batalin, Fradkin, Fradkina e Tyutin, que converte vínculos de segunda classe para primeira em um espaço de fase estendido. Este formalismo é conhecido como formalismo BFFT. A conversão pode ser realizada através de álgebras abelianas e não abelianas. A conversão não abeliana é uma extensão da formulação usual do método.

Estudamos a quantização de teorias de calibre através do formalismo operatorial de Dirac.

Pesquisador:

* Jorge Ananias Neto

Metodos de Teoria Quântica de Campos em espaço-tempo curvo e aplicações a cosmologia.

Estamos desenvolvendo os metodos de Teoria Quântica de Campos efetiva em espaço-tempo curvo com maior objetivo de aplicações na área de cosmologia. Noção de teoria efetiva significa que, em vez de buscar uma teoria fundamental (e.g. teoria de cordas ou teoria M) e tentar achar todos consequencias físicas usando esta teoria, nos consideramos uma teoria especifica para uma faixa das energias intermediarias. De modo geral, este caminho se mostrou mais produtivo, porque todos exemplos de modelos bem-sucedidos (como QED ou Modelo Padrão) pertencem a este classe de teorias. Ate este momento, conseguimos investigar vários aspectos de teoria, inclusive: (1) O analogo de teorema de Appelquist and Carazzone para fenómenos gravitacionais; (2) Restrições fortes para modelos de gravitação com torsão; (3) Modelo de inflação completamente baseado nos efeitos quânticos de vácuo; (4) Modelo teórico para energia de vácuo que depende de parametro de desvio a vermelho z, sem introduzir entidades artificiais como quintessencia.

Nos últimos dois casos existe um chance de observar as consequencias possiveis destas modelos experimentalmente, no caso (4) dentro de 1-2 decadas, eg. no projeto SNAP.