Quantizacão do modelo de mini-superespaço de Friedmann-Robertson-Walker permeado por poeira e uma constante cosmológica
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2010 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/19118 |
Resumo: | In this work we apply the canonical formulation of quantum cosmology to quantize the spatially at Friedmann-Robertson-Walker cosmological model with dust and a cosmological constant. The classical solutions with [Lambda] < 0 and [Lambda] > 0 describe, respectively, a universe eternally oscillating between a singular beginning and a singular end (Big Bang and Big Crunch) and a universe that expands forever from a singular beginning. In the vicinity of these singularities, the energy scale becomes comparable to the Planck scale and the intensity of the gravitational field becomes comparable to the other fundamental interactions, suggesting that quantum effects become increasingly important. Moreover, quantum effects can lead to changes in the dynamics of the universe during the later stages of its evolution or even throughout its evolution since in some cases quantum cosmological models present quantum behavior for large scale factor. After writing the Hamiltonian formulation for general relativity and a relativistic perfect fluid, the latter described by velocity potentials, which allows us to associate a time variable to a degree of freedom of the fluid, we find the solution to the Wheeler-DeWitt equation on a mini-superspace. We solve this equation for a particular example of the initial wave function and analyze the evolution of the expectation value of the scale factor. We observe that the classical singularities disappear in the quantum model and a positive cosmological constant can describe an in ationary phase in the early universe and the current phase of accelerated expansion. We also study the in uence of arbitrary parameters of the initial wave function on the expectation value of the scale factor. |
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Quantizacão do modelo de mini-superespaço de Friedmann-Robertson-Walker permeado por poeira e uma constante cosmológicaCosmologia quânticaGeometrodinâmica QuânticaEquação de Wheeler-DeWittCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAIn this work we apply the canonical formulation of quantum cosmology to quantize the spatially at Friedmann-Robertson-Walker cosmological model with dust and a cosmological constant. The classical solutions with [Lambda] < 0 and [Lambda] > 0 describe, respectively, a universe eternally oscillating between a singular beginning and a singular end (Big Bang and Big Crunch) and a universe that expands forever from a singular beginning. In the vicinity of these singularities, the energy scale becomes comparable to the Planck scale and the intensity of the gravitational field becomes comparable to the other fundamental interactions, suggesting that quantum effects become increasingly important. Moreover, quantum effects can lead to changes in the dynamics of the universe during the later stages of its evolution or even throughout its evolution since in some cases quantum cosmological models present quantum behavior for large scale factor. After writing the Hamiltonian formulation for general relativity and a relativistic perfect fluid, the latter described by velocity potentials, which allows us to associate a time variable to a degree of freedom of the fluid, we find the solution to the Wheeler-DeWitt equation on a mini-superspace. We solve this equation for a particular example of the initial wave function and analyze the evolution of the expectation value of the scale factor. We observe that the classical singularities disappear in the quantum model and a positive cosmological constant can describe an in ationary phase in the early universe and the current phase of accelerated expansion. We also study the in uence of arbitrary parameters of the initial wave function on the expectation value of the scale factor.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorNeste trabalho aplicamos a formulação da cosmologia quântica canônica para quantizar o modelo cosmológico de Friedmann-Robertson-Walker espacialmente plano com poeira e uma constante cosmológica. As soluções clássicas com [Lambda] < 0 e [Lambda] > 0 descrevem, respectivamente, um universo eternamente oscilante entre um começo e um fim singulares (Big Bang e Big Crunch) e um universo que se expande eternamente de um começo singular. Nas proximidades dessas singularidades, a escala de energia tornase comparável à escala de Planck e a intensidade do campo gravitacional torna-se comparável à das outras interações fundamentais, sugerindo que efeitos quânticos tornem-se crescentemente importantes. Além do mais, efeitos quânticos podem levar a alterações na dinâmica do universo durante fases posteriores de sua evolução ou até mesmo durante toda sua evolução, uma vez que em alguns casos modelos cosmológicos quânticos apresentam comportamento quântico para fator de escala grande. Depois de escrever as formulações hamiltonianas para a relatividade geral e o fluido perfeito relativístico, este último descrito através de potenciais para a quadrivelocidade, o que nos permite associar uma variável tempo a um grau de liberdade do fluido, obtivemos a solução para a equação de Wheeler-DeWitt em um minisuperespaço. Resolvemos esta equação para um exemplo particular de função de onda inicial e analisamos a evolução do valor esperado do fator de escala. Observamos que as singularidades clássicas desaparecem no modelo quântico, e uma constante cosmológica positiva pode descrever uma fase inflacionária nos primórdios do universo e a fase de expansão acelerada atual. Estudamos também a inuência dos parâmetros arbitrários da função de onda inicial sobre o valor esperado do fator de escala.Programa de Pós-graduação em FísicaFísicaLemos, Nivaldo AgostinhoCPF:00000000017http://lattes.cnpq.br/6802059980173428Moura, Felipe de Freitas2021-03-10T20:46:32Z2011-04-052021-03-10T20:46:32Z2010-08-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/19118porCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-03-10T20:46:32Zoai:app.uff.br:1/19118Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202024-08-19T10:55:53.485550Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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In this work we apply the canonical formulation of quantum cosmology to quantize the spatially at Friedmann-Robertson-Walker cosmological model with dust and a cosmological constant. The classical solutions with [Lambda] < 0 and [Lambda] > 0 describe, respectively, a universe eternally oscillating between a singular beginning and a singular end (Big Bang and Big Crunch) and a universe that expands forever from a singular beginning. In the vicinity of these singularities, the energy scale becomes comparable to the Planck scale and the intensity of the gravitational field becomes comparable to the other fundamental interactions, suggesting that quantum effects become increasingly important. Moreover, quantum effects can lead to changes in the dynamics of the universe during the later stages of its evolution or even throughout its evolution since in some cases quantum cosmological models present quantum behavior for large scale factor. After writing the Hamiltonian formulation for general relativity and a relativistic perfect fluid, the latter described by velocity potentials, which allows us to associate a time variable to a degree of freedom of the fluid, we find the solution to the Wheeler-DeWitt equation on a mini-superspace. We solve this equation for a particular example of the initial wave function and analyze the evolution of the expectation value of the scale factor. We observe that the classical singularities disappear in the quantum model and a positive cosmological constant can describe an in ationary phase in the early universe and the current phase of accelerated expansion. We also study the in uence of arbitrary parameters of the initial wave function on the expectation value of the scale factor. |
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