Scalar fields, propagators, and consequences of expanding universes

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dc.contributor.advisorVitenti, Sandro Dias Pinto
dc.contributor.authorPedrosa, Marcelo Klug Pereira
dc.contributor.bancaPereira, Thiago dos Santos
dc.contributor.bancaRibeiro, Caio Cesar Holanda
dc.coverage.extent60 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-11-26T16:31:06Z
dc.date.available2025-11-26T16:31:06Z
dc.date.issued2025-07-24
dc.description.abstractTeoria Quântica de Campos (TQC), sendo amplamente considerada como um sucesso quando se trata da descrição de partículas, apresenta uma estrutura importante no cenário da Física atual, não apenas para escalas fundamentais, mas também quando se trata de fenômenos de grandes escalas, em conjunto com a Relatividade Geral. A união de ambas as teorias permite a investigação do comportamento de partículas ao levar a expansão do universo em consideração; isto é feito através da generalização da descrição de campos para espaços-tempos curvos. Neste contexto, quantidades importantes para cálculos de TQC padrão—como propagadores de Feynman ou estados de vácuo—não são fácil ou unicamente definidas, como são em espaços-tempos de Minkowski; desta forma, uma inspeção atenta sobre as modificações trazidas pela geometria à descrição de campos é estabelecida. Esta dissertação estuda um campo escalar real massivo livre em universos em expansão que apresentam métricas de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker espacialmente planas, aspirando encontrar modos que descrevem os campos ao longo do tempo ao solucionar a equação de movimento apropriada, a fim de entender a evolução do campo. Soluções exatas são encontradas por meio do método de Frobenius, provendo modos fechados que compõem o campo. Com eles, o fenômeno de criação de partículas entre diferentes referenciais é discutido e, juntamente com o comportamento dos modos em si, avaliados.
dc.description.abstractother1Quantum Field Theory (QFT), being widely regarded as successful when it comes to describing particles, presents an important framework in the current landscape of modern physics to not only fundamental scales, but also large-scale phenomena, alongside General Relativity. The merge of both theories allow the investigation of particle behavior taking the universe expansion into account; this is done through the generalization of the field description to curved spacetimes. In this context, important quantities to usual QFT calculations—such as the Feynman propagator or vacuum states—are not easily or uniquely defined as they are in Minkowski spacetimes; thus, a close inspection of the modifications geometry brings to the field description is set. This thesis studies a free massive real scalar field in expanding universes that present spatially flat Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker metrics, aiming to find the modes that describe the fields over time by solving the appropriate equation of motion in order to understand the field’s evolution. Exact solutions are found by virtue of the Frobenius method, providing closed modes to compose the field. With them, the phenomenon of particle creation between different frames is discussed and, alongside the behavior of the modes themselves, evaluated.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19037
dc.language.isoeng
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Física
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Física
dc.subjectFLRW
dc.subjectKlein-Gordon
dc.subjectTQC
dc.subjectEspaços curvos
dc.subjectCampo escala
dc.subjectTeoria quântica de campos
dc.subjectRelatividade geral (Física)
dc.subjectTeoria de campos escalares
dc.subjectMétodo de Frobenius
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Física
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Física
dc.subject.keywordsFLRW
dc.subject.keywordsKlein-Gordon
dc.subject.keywordsQFT
dc.subject.keywordsCurved spacetimes
dc.subject.keywordsScalar field
dc.subject.keywordsQuantum field theory
dc.subject.keywordsGeneral relativity (Physics)
dc.subject.keywordsScalar field theory
dc.subject.keywordsFrobenius method
dc.titleScalar fields, propagators, and consequences of expanding universes
dc.title.alternativeCampos escalares, propagadores, e consequências de universos em expansão
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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