Radiação Hawking e superradiância em modelos análogos de gravitação

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cardoso, Thiago Américo da Silva
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122038
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Maurício Richartz
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spelling Radiação Hawking e superradiância em modelos análogos de gravitaçãoGRAVITAÇÃO ANÁLOGACONDENSADO DE BOSE-EINSTEINSUPERRADIÂNCIARADIAÇÃO HAWKINGANALOGUE GRAVITYBOSE-EINSTEIN CONDENSATESUPERRADIANCEHAWKING RADIATIONPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Maurício RichartzDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2020.Relatividade geral e mecânica quântica são ambas teorias muito bem estabelecidas experimentalmente na física. Sua união está associada a efeitos que ocorrem quando o campo gravitacional varia consideravelmente em escalas extremamentes pequenas, tipicamente da ordem do comprimento de Planck lP ~ 10-35 m. Esses fenômenos, no entanto, são geralmente muito pequenos para serem detectados com a tecnologia atual. Nesse sentido, a área de gravidade análoga surge como uma alternativa, buscando simulá-los em sistemas de matéria condensada, muito mais acessíveis no laboratório. O presente trabalho discute alguns aspectos de como isso pode ser feito em condensados de Bose-Einstein (BECs). Especicamente, apresentamos como ondas nesse uido quântico, em determinados regimes, enxergam uma métrica efetiva do espaço-tempo ao se propagarem. Tal métrica possui diversas propriedades semelhantes às métricas de interesse em relatividade geral e nos permite, dessa forma, denir horizontes de evento e ergorregiões análogas. Indo um passo além, no espírito do bem conhecido problema dos modos transplanckianos da radiação Hawking, tratamos a teoria microscópica completa de condensados, que descreve excitações como spinores de duas componentes. Interpretando-as como partículas e antipartículas, mostramos que o efeito Hawking ainda se manifesta. Similarmente, e em um resultado inédito, também mostramos que é possível existir superradiância em vórtices quantizados ao introduzirmos dissipação no sistema. Nossa abordagem deixa evidente que esses efeitos não são intrínsecos ao contexto de gravitação.General relativity and quantum mechanics are both very well-established theories in physics. Their intersection is associated to eects where gravitational elds vary considerably in extremely small scales (tipically of the order of the Planck length lP ~ 10-35 m). However, such phenomena are beyond our current technological reach. In this sense, the area of analogue gravity can be seen as an alternative: it is possible to simulate similar eects in systems from condensed matter physics. These are much more accessible from a laboratory point of view. The present work is concerned mainly with Bose-Einstein condensates (BECs). Specically, we show how waves on that quantum uid perceive an eective spacetime metric upon propagation under certain approximations. This eective metric has a lot of similar properties as the ones from general relativity; therefore, it is possible to dene event horizons and ergoregions in a similar way. Proceeding further, we consider the full microscopic theory of BECs, in which excitations are described by two-component spinors. Each component can be interpreted as particles and antiparticles. Using this, we establish the existence of Hawking radiation in condensates through a transplanckian approach. In a novel result, we also show that superradiance occur around quantized vortices if some form of dissipation is introduced. Our formalism makes it explicit that these phenomena are not intrinsic to the gravitational context.Richartz, MaurícioMacedo, Caio Filipe BezerraMosna, Ricardo AntonioBenone, CarolinaCardoso, Thiago Américo da Silva2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf111 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122038http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122038&midiaext=79028http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122038&midiaext=79029Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122038porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-11-24T15:18:31Zoai:BDTD:122038Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2021-11-24T15:18:31Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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