Modelos Cosmológicos Quânticos

Resumo: O estudo dos efeitos quânticos em gravitação é essencial para a compreensão do Universo primordial. Por outro lado, não existe uma teoria completa de gravitação quântica, o que implica na necessidade de se testar os efeitos quânticos em diferentes regimes e modelos. Neste sentido, propõe-se o estudo de efeitos quânticos em Gravitação no contexto da chamada Cosmologia Quântica, a qual descreve a possibilidade de nascimento do Universo via um processo de tunelamento quântico e assim evitar a singularidade inicial: estado de tamanho zero e densidade de energia infinita que constitui um problema inerente ao estudo da evolução temporal do Universo uma vez que, neste período, as leis da física não são aplicáveis. A cosmologia quântica surge como uma solução alternativa a este problema já que na época de Planck – cerca de 10-44s após a explosão inicial ou big bang – o universo observável, segundo predições de alguns modelos, não era maior que cerca de 10-33cm o que permite concluir que neste breve e importante período os efeitos quânticos dominavam. Além disso, a partir do estado inicial é possível estabelecer as condições que irão determinar a evolução posterior do universo até que o regime clássico seja alcançado como o caso limite em que o tempo esteja relacionado a um Universo com características fundamentalmente clássicas. Tais fatores tornam clara a importância da cosmologia quântica na descrição do Universo primordial. A inexistência de uma teoria da gravitação quântica impõe complicações adicionais à descrição desta fase do Universo. Dada a impossibilidade de quantizar um sistema com infinitos graus de liberdade adota-se o esquema de quantização de minisuperespaço que consiste em congelar um infinito número de graus de liberdade e proceder à quantização daqueles remanescentes. Além de ser uma excelente ferramenta na construção de um modelo quântico de universo, tal procedimento pode fornecer importantes indícios sobre a forma que a teoria da gravitação quântica deve assumir. Apesar disso existem problemas estruturais na teoria como a inexistência de uma variável do tipo tempo na gravitação quântica. Essa questão chamada problema do tempo pode ser resolvida utilizando o formalismo de Schutz que consiste na introdução fenomenológica de variáveis dinâmicas associadas a diferentes conteúdos materiais que constituem o Universo. Entretanto, recentemente a proposta de Schutz tem sido questionada por não explicar anomalias relacionadas à perda de unitariedade e impossibilidade de construção do pacote de ondas já que não é possível selecionar condições de contorno que sejam satisfeitas simultaneamente pelo conjunto de funções de onda obtidas. Este projeto visa estudar de maneira mais fundamental tais anomalias, no contexto de modelos cosmológicos quânticos anisotrópicos e de fluidos não barotrópicos.

Data de início: 2014-08-18
Prazo (meses): 48

Participantes:

Papelordem decrescente Nome
Coordenador Flavio Gimenes Alvarenga
Pesquisador Stéphane Jonas Mohouton Houndjo
Pesquisador Raphael Góes Furtado
Pesquisador Sergio Vitorino de Borba Gonçalves
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