AbstractsPhysics

Modified theories of gravity: traversable wormholes

by Miguel Ângelo Oliveira




Institution: Universidade de Lisboa
Department:
Year: 2011
Keywords: Teorias modificadas da gravidade; Relatividade geral; Princípio da equivalência; Soluções exactas; Túneis transitáveis; Teses de mestrado - 2011
Record ID: 1324193
Full text PDF: http://www.rcaap.pt/detail.jsp?id=oai:repositorio.ul.pt:10451/8750


Abstract

Tese de mestrado em Astronomia e Astrofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011 Recentemente, a enorme quantidade de dados observacionais suportando a expansão do universo tardio, propulsionou a cosmologia em particular e a gravitação em geral para a linha da frente da investigação científica. De facto, o problema da origem da chamada energia escura, constitui um dos problemas mais empolgantes da investigação actual, tanto no campo da física fundamental como no da astrofísica. Neste contexto, é de notar o aparecimento de modificações da Relatividade Geral de Einstein especialmente concebido para lidar com este problema, mas que simultaneamente tentam dar resposta a outras inconsistências do modelo padrão da gravidade, como só por exemplo o problema da matéria escura e o da inflação. Destas destacamos, as teorias escalares tensoriais e as teorias f(R) da gravitação. Neste trabalho, consideramos estas modificações mas, focamos em particular a existência de um conjunto de soluções exactas: os wormholes transitáveis. Estes são hipotéticos túneis no espaço-tempo e, são primariamente úteis como “experiências de pensamento” e, como sondagens teóricas dos fundamentos da Relatividade Geral. No entanto, a sua existência como soluções exactas pode ser entendida como um critério de viabilidade de uma dada teoria. Começamos por analisar a possibilidade da existência destes wormholes no contexto das teorias f(R) da gravitação. Concluímos que esta classe particular de modificações da Relatividade Geral, admite de facto a existência destas soluções exactas que se constituem com o túneis hipotéticos no espaço-tempo. No entanto, dada a bem conhecida correspondência entre as teorias f(R) da gravidade e as teorias de Brans-Dicke, apresentamos novas geometrias túneis em vácuo que generalizam as já bem conhecidas soluções apresentadas na literatura. In recent years, the overwhelming amount of observational data supporting the late-time accelerated expansion of the Universe has thrusted cosmology in particular and gravitation in general to the forefront of scientific research. In fact, the problem of the origin of the so called dark energy, stands as one of the most tantalizing scientific issues of today’s theoretical investigations, both in the field of fundamental physics and in that of astrophysics. In this context, note must be given to the appearance of modifications of Einstein’s General Relativity, especially designed to deal with this problem, although simultaneously addressing other inconsistencies of the standard view of gravity, such as the dark matter problem and inflation. This is the case of the scalar-tensor theories of gravity and the f(R) modified theories of gravity. In this work, we consider these modifications, but focus on the existence of a specific type of exact solution: traversable wormholes. These are hypothetical tunnels in space-time, and are primarily useful as “gedanken-experiments” and as a theoreticians probe of the foundations of general relativity, although…