Transferência de energia entre partículas e ondas gravitacionais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carneiro, Fernando Lessa
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/44116
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2022.
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spelling Transferência de energia entre partículas e ondas gravitacionaisEnergy transfer between particles and gravitational wavesOndas gravitacionaisTransferência de energiaPartículas livresTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2022.As ondas gravitacionais não-lineares são soluções exatas das equações de Einstein, correspondendo geometricamente a uma congruência geodésica nula no espaçotempo, cujas superfícies perpendiculares representam o espaço plano bidimensional. Fisicamente tais soluções representam ondas progressivas propagando-se na velocidade da luz. Nesta tese, o tensor métrico representando tais ondas é obtido a partir de imposições físicas sobre um espaço-tempo geral, com a interação entre as ondas e partículas livres investigada por meio da transferência de energia entre elas. Modelando-se ondas pulsantes polarizadas, descobre-se que uma onda gravitacional pode fornecer ou remover energia de uma partícula, a depender das condições iniciais da partícula e de parâmetros da onda. Encontra-se valores discretos para o parâmetro, relacionado ao comprimento do pulso, fornecendo máxima transferência de energia. Nota-se uma relação entre as direções das acelerações inerciais do espaço-tempo e o centro de energia do mesmo, calculada utilizando-se as ferramentas do Teleparalelismo Equivalente à Relatividade Geral (TERG). Destarte, propõe-se uma descrição, generalizando o teorema trabalho-energia clássico, descrevendo a transferência de energia e a validade do mesmo é corroborada numericamente. Estende-se as investigações para ondas gravitacionais mais gerais, as ondas giratônicas, com a energia e o momento angular dessas ondas calculadas no TERG. A interação das ondas giratônicas e partículas é investigada, com a observação da transferência de energia e momento angular entre a onda e a partícula. A partir das distinções qualitativas entre os casos, infere-se a relação entre algumas quantidades conservadas do campo gravitacional e das partículas. A partir dos resultados obtidos, especula-se a possibilidade das ondas gravitacionais serem interpretadas como defeitos topológicos no espaço-tempo.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).The non-linear gravitational waves are exact solutions to Einstein’s equations, geometrically corresponding to a null geodesic congruence in spacetime, with the perpendicular surfaces representing the two-dimensional flat spacetime. Physically, these solutions represent progressive waves propagating at the speed of light. In this thesis, the metric tensor corresponding to such waves is obtained from physical impositions on a general spacetime. The interaction between the waves and the particles is analyzed from the energy transfer between the waves and the particles. By modeling pulse-polarized waves, it is discovered that gravitational waves can give or remove energy from a particle, depending on the initial conditions of the particle and the wave parameters. Discrete values for the wave parameter, related to the pulse length, are found for which a maximum energy transfer occurs. A relation is found between the inertial accelerations of the spacetime, calculated from the expressions of the Teleparallel Equivalent of the General Relativity (TEGR). Ergo, a generalization of the classical work-energy relation is proposed to describe the energy transfer, and its validity is numerically corroborated. By extending the investigation to more general gravitational waves, the energy and angular momentum of the gyratonic waves are calculated within TEGR. The interaction between the gyratonic waves and particles is also investigated, and some relations conserved quantities of the gravitational field and particles are related. From the results obtained, it is speculated that gravitational waves can be interpreted as topological defects in space-time.Instituto de Física (IF)Programa de Pós-Graduação em FísicaUlhoa, Sérgio Costafernandolessa45@gmail.comCarneiro, Fernando Lessa2022-07-06T17:40:37Z2022-07-06T17:40:37Z2022-07-062022-06-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCARNEIRO, Fernando Lessa. Transferência de energia entre partículas e ondas gravitacionais. 2022. xiii, 129 f. il. Tese (Doutorado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.https://repositorio.unb.br/handle/10482/44116A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-20T16:58:45Zoai:repositorio.unb.br:10482/44116Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-20T16:58:45Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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