Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://ri.ufmt.br/handle/1/5644
Tipo documento: Dissertação
Título: Violação de causalidade em gravidade modificada f(R, T²)
Autor(es): Canuto, Álef Jorge Cavalcante
Orientador(a): Santos, Alesandro Ferreira dos
Membro da Banca: Santos, Alesandro Ferreira dos
Membro da Banca: Achic, Harold Sócrates Blas
Membro da Banca: Ulhoa, Sergio Costa
Resumo : A descoberta da expansão acelerada do universo impulsionou estudos que propõem modelos alternativos `a teoria da relatividade geral de Einstein. Isso se deve ao fato de que a teoria de Einstein, sem a inclusão de componentes exóticos, n˜ao consegue explicar de forma consistente essa aceleração. Enquanto muitas generalizações da teoria da relatividade geral concentram-se em estender a Lagrangiana gravitacional, substituindo o escalar de curvatura R da Lagrangiana de Einstein-Hilbert por uma função f(R), também existe outra generalização que envolve a Lagrangiana de materia, sendo nao linear e substituindo a funcao f(R) por uma funcao f(R, TµνT µν), onde Tµν representa o tensor energia-momento que descreve o conteudo de materia presente no universo. O objetivo deste trabalho ´e investigar a questao da causalidade nesse modelo gravitacional, incorporando os efeitos de termos de ordem superior do tensor energia-momento na Lagrangiana gravitacional. Para isso, analisaremos as soluções de Godel e tipo-Godel. A metrica tipo-Godel ´e uma generalizacao da solucao proposta por Kurt Godel em 1949, caracterizada pela presença de Curvas Tipo-tempo Fechadas (CTCs), que levam `a viola¸c˜ao de causalidade. E importante ressaltar que essa ´ violação de causalidade nao ocorre localmente, uma vez que a estrutura causal dos espacos-tempos na relatividade geral ´e consistente com a relatividade especial. No entanto, em uma escala nao local, diferen¸cas significativas podem surgir. A analise da gravidade descrita pela teoria f(R, T2 ) revela que, na sua versao metrica, resulta em um universo com violação de causalidade para a solução original de Godel. Ao utilizarmos a metrica tipo-Godel em conjunto com um conteúdo de matéria consistindo em um fluido perfeito, observamos que a gravidade f(R, T2 ) novamente leva a um universo não causal, porém, dessa vez, encontramos um raio crítico finito, apartir do qual ocorre a quebra da causalidade. Ao resolvermos as equações de campo da gravidade f(R, T2 ), levando em consideração tanto o fluido perfeito quanto o campo escalar como conteúdo de matéria, obtemos uma solução na qual a violação de causalidade não ocorre de forma direta. Também identificamos outra solução na qual apenas o campo escalar atua como conteúdo de matéria, resultando em uma solução completamente causal. Portanto, evidenciamos o papel significativo desempenhado pelo campo escalar na gravidade f(R, T2 ), assim como ocorre nas gravitações f(R) e f(R, T), pois ele preserva o caráter causal do universo.
Resumo em lingua estrangeira: The discovery of the accelerated expansion of the universe has spurred studies proposing alternative models to Einstein’s general theory of relativity. This is because Einstein’s theory, without the inclusion of exotic components, fails to provide a consistent explanation for this acceleration. While many generalizations of the general theory of relativity focus on extending the gravitational Lagrangian by replacing the curvature scalar R of the Einstein-Hilbert Lagrangian with a function f(R), there is another generalization that involves the matter Lagrangian, which is nonlinear and replaces the function f(R) with a function f(R, TµνT µν), where Tµν representsthe energy-momentum tensor describing the matter content of the universe. The objective of this work is to investigate the issue of causality in this gravitational model, incorporating the effects of higher-order terms of the energy-momentum tensor into the gravitational Lagrangian. To achieve this, we will analyze the Godel and type-Godel solutions. The type-Godel metric is a generalization of the solution proposed by Kurt Godel in 1949, characterized by the presence of Closed Timelike Curves (CTCs), which lead to a violation of causality. It is important to note that this violation of causality does not occur locally, as the causal structure of spacetimes in general relativity is consistent with special relativity. However, on a non-local scale, significant differences can arise. The analysis of gravity described by the theory f(R, TµνTµν) reveals that, in its metric version, it results in a universe with a violation of causality for the original Godel solution. When we use the type-Godel metric together with a matter content consisting of a perfect fluid, we observe that gravity f(R, TµνT µν) once again leads to a non-causal universe. However, this time we find a finite critical radius beyond which causality is broken. By solving the field equations of gravity f(R, TµνT µν), considering both the perfect fluid and the scalar field as matter content, we obtain a solution in which the violation of causality does not occur spontaneously. Additionally, we observe that the scalar field is coupled to the derivative of the function f with respect to the square of the energy-momentum tensor. We also identify another solution in which only the scalar field acts as the matter content, resulting in a spontaneous causal relation. Therefore, we highlight the significant role played by the scalar field in gravity f(R, TµνTµν), as in the cases of f(R) andf(R, T) gravities, as it preserves the causal nature of the universe.
Palavra-chave: Gravidade modificada
Relatividade geral
Causalidade
Palavra-chave em lingua estrangeira: Modified gravitation
General relativity
Causality
Godel-type solutions
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Física (IF)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Referência: CANUTO, Álef Jorge Cavalcante. Violação de causalidade em gravidade modificada f(R, T²). 2023. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/5644
Data defesa documento: 10-Aug-2023
Aparece na(s) coleção(ções):CUC - IF - PPGF - Dissertações de mestrado

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