Efeitos das dimensões extras em sistemas atômicos e o problema do raio do próton
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/13147 |
Resumo: | Unification theories that include gravitation, such as the Kaluza-Klein theory and string theory, predict the existence of the supplementary space. Motivated by large extra dimensions theory, we explicitly examined the influence of the postulates extradimensionality of spacetime on atomic systems where the usual four-dimensional gravitational effects are negligible. Initially, we present a complementary method to constrain the extra-dimensional models through the spectroscopy of hydrogen-like atoms. Assuming that the gravitational potential energy, modified by the existence of extra dimensions, can be treated as a small perturbation in comparison to the atomic Hamiltonian, we found empirical bounds on the radius of the extra dimensions – or, alternatively, on the higher-dimensional Planck mass – more stringent than those obtained through the Large Hadron Collider (LHC). Subsequently, we addressed the proton radius puzzle that deals with the incompatibility between the theoretical predictions derived fromQuantumElectrodynamics(QED)andexperimentalmeasurementsinvolvingtransitions in electronic and muonic hydrogen atoms. This puzzle presents itself as an energy excess in the measurement of the Lamb Shift in muonic hydrogen compared to the theoretical prediction calculated with the proton radius value recommended by CODATA. We show that this energy excess, in the thick brane scenario, can be explained by the gravitational interaction amplified by the extra dimensions. Thus, this would be the first evidence of the supposed spatial extra dimensions. |
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Efeitos das dimensões extras em sistemas atômicos e o problema do raio do prótonDimensões extrasBranaEspectroscopiaProblema do raio do prótonExtra dimensionsBraneworldSpectroscopyProton radius puzzleCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAUnification theories that include gravitation, such as the Kaluza-Klein theory and string theory, predict the existence of the supplementary space. Motivated by large extra dimensions theory, we explicitly examined the influence of the postulates extradimensionality of spacetime on atomic systems where the usual four-dimensional gravitational effects are negligible. Initially, we present a complementary method to constrain the extra-dimensional models through the spectroscopy of hydrogen-like atoms. Assuming that the gravitational potential energy, modified by the existence of extra dimensions, can be treated as a small perturbation in comparison to the atomic Hamiltonian, we found empirical bounds on the radius of the extra dimensions – or, alternatively, on the higher-dimensional Planck mass – more stringent than those obtained through the Large Hadron Collider (LHC). Subsequently, we addressed the proton radius puzzle that deals with the incompatibility between the theoretical predictions derived fromQuantumElectrodynamics(QED)andexperimentalmeasurementsinvolvingtransitions in electronic and muonic hydrogen atoms. This puzzle presents itself as an energy excess in the measurement of the Lamb Shift in muonic hydrogen compared to the theoretical prediction calculated with the proton radius value recommended by CODATA. We show that this energy excess, in the thick brane scenario, can be explained by the gravitational interaction amplified by the extra dimensions. Thus, this would be the first evidence of the supposed spatial extra dimensions.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESTeorias de Unificação que incluem a gravitação, como a teoria de Kaluza-Klein e a teoria de cordas, preveem a existência de um espaço suplementar. Motivados pelas teorias de dimensões extras de larga escala, examinamos explicitamente a influência da postulada extra-dimensionalidade do espaço-tempo sobre sistemas atômicos onde os efeitos gravitacionais quadrimensionais usuais são desprezíveis. Inicialmente, apresentamos um método complementar de vincular os modelos extra-dimensionais através da espectroscopia de átomos do tipo hidrogênio. Admitindo que a energia potencial gravitacional, modificada pela existência de dimensões extras, pode ser tratada como uma perturbação em relação à Hamiltoniana atômica, encontramos vínculos sobre o raio das dimensões extras – ou alternativamente sobre a massa de Planck do espaço de dimensão superior – mais restritivos do que àqueles obtidos através do Large Hadron Collider (LHC), em determinados regimes. Posteriormente, abordamos o problema do raio do próton que versa sobre a incompatibilidade entre as predições teóricas derivadas da Eletrodinâmica Quântica (QED) e medidas experimentais envolvendo transições em átomos de hidrogênio eletrônico e muônico. Esse enigma apresenta-se como um excesso de energia na medida do Lamb Shift do hidrogênio muônico comparado com a previsão teórica calculada com o valor do raio do próton recomendado pelo CODATA. Mostramos que esse excesso de energia pode ser explicado, no cenário de branas com espessura, por meio da interação gravitacional amplificada pelas dimensões extras. Assim sendo, essa seria a primeira evidência das supostas dimensões extras espaciais.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBDahia, Fábio Leal de Melohttp://lattes.cnpq.br/8119104682929659Lêmos, Adiel da Silva2019-01-30T18:54:58Z2019-01-302019-01-30T18:54:58Z2018-02-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/13147porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2019-01-30T19:05:40Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/13147Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2019-01-30T19:05:40Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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