Navegando por Autor "Medeiros, Léo Gouvêa"
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Artigo Analytic study of cosmological perturbations in a unified model of dark matter and dark energy with a sharp transition(Elsevier, 2018-12) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R.; Morais, Eduardo M. de; Brandenberger, Robert H.We study cosmological perturbations in a model of unified dark matter and dark energy with a sharp transition in the late-time universe. The dark sector is described by a dark fluid which evolves from an early stage at redshifts z > zC when it behaves as cold dark matter (CDM) to a late time dark energy (DE) phase (z < zC ) when the equation of state parameter is w = −1 + ,with a constant which must be in the range 0 < < 2/3. We show that fluctuations in the dark energy phase suffer from an exponential instability, the mode functions growing both as a function of comoving momentum k and of conformal time η. In order that this exponential instability does not lead to distortions of the energy density power spectrum on scales for which we have good observational results, the redshift zC of transition between the two phases is constrained to be so close to zero that the model is unable to explain the supernova dataArtigo Bopp–Podolsky black holes and the no-hair theorem(SpringerOpen, 2018-01) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R.; Melo, C.A.M.; Pimentel, B.M.; Pompeia, P.J.Bopp–Podolsky electrodynamics is generalized to curved space-times. The equations of motion are writ- ten for the case of static spherically symmetric black holes and their exterior solutions are analyzed using Bekenstein’s method. It is shown that the solutions split up into two parts, namely a non-homogeneous (asymptotically massless) regime and a homogeneous (asymptotically massive) sector which is null outside the event horizon. In addition, in the simplest approach to Bopp–Podolsky black holes, the non-homogeneous solutions are found to be Maxwell’s solutions leading to a Reissner–Nordström black hole. It is also demonstrated that the only exterior solution consistent with the weak and null energy conditions is the Maxwell one. Thus, in the light of the energy conditions, it is concluded that only Maxwell modes propagate outside the horizon and, therefore, the no-hair theorem is satisfied in the case of Bopp–Podolsky fields in spherically symmetric space-timesArtigo Causal structure and birefringence in nonlinear electrodynamics(World Scientific Publishing, 2015-02-16) Medeiros, Léo Gouvêa; Melo, C.A.M.; Pompeia, P.J.We investigate the causal structure of general nonlinear electrodynamics and determine which Lagrangians generate an effective metric conformal to Minkowski. We also prove that there is only one analytic nonlinear electrodynamics not presenting birefringenceArtigo Constraining Born–Infeld-like nonlinear electrodynamics using hydrogen’s ionization energy(SpringerOpen, 2018-02) Medeiros, Léo Gouvêa; Akmansoy, Pierre NiauIn this work, the hydrogen’s ionization energy was used to constrain the free parameter b of three Born–Infeld-like electrodynamics namely Born–Infeld itself, Logarithmic electrodynamics and Exponential electrodynamics. An analytical methodology capable of calculating the hydrogen ground state energy level correction for a eneric nonlinear electrodynamics was developed. Using the experimental uncertainty in the ground state energy of the hydrogen atom, the bound b > 5.37 × 1020K Vm , where K = 2, 4√2/3 and √π for the Born–Infeld, Logarithmic and Exponential electrodynamics respectively, was established. In the particular case of Born–Infeld electrodynamics, the constraint found for b was compared with other constraints present in the literatureArtigo Constraining nonlinear corrections to Maxwell electrodynamics using γ γ scattering(American Physical Society, 2019-06-06) Medeiros, Léo Gouvêa; Akmansoy, Pierre NiauThe recent light-by-light scattering cross section measurement made by the ATLAS Collaboration is used to constrain nonlinear corrections to Maxwell electrodynamics parametrized by the Lagrangian L 1⁄4 F þ 4αF2 þ 4βG2 þ 4δFG. The ion’s radiation is described using the equivalent photon approximation, and the influence of four different nuclear charge distributions is evaluated. Special attention is given to the interference term between the Standard Model and the nonlinear corrections amplitudes. By virtue of the quadratic dependence on α, β, and δ, the nonlinear contribution to the Standard Model γγ cross section is able to delimit a finite region of the parameter’s phase space. The upper values for α and β in this region are of order 10−10 GeV−4, a constraint of at least 12 orders of magnitude more precise when compared to low-energy experiments. An upper value of the same order for δ is obtained for the first time in the LHC energy regime. We also give our predictions for the Standard Model cross section measured at ATLAS for each distribution and analyze the impact of the absorption factor. We finally give predictions for the future measurements to be done with upgraded tracking acceptance jηj < 4 by the ATLAS CollaborationTCC Correção relativística em curvas de rotação de galáxias(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-16) Silva Junior, Ramon de Oliveira; Batista, Ronaldo Carlotto; http://lattes.cnpq.br/5095922628876092; http://lattes.cnpq.br/4043657327648182; Medeiros, Léo Gouvêa; http://lattes.cnpq.br/2797502202617114; Silva Junior, Raimundo; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331A matéria escura é uma das grandes incógnitas do mundo da ciência. Sua existência é evidenciada como necessária para explicar fenômenos astrofísicos e cosmológicos relacionados às forças gravitacionais. Entretanto, sua composição é desconhecida por não apresentar interações não gravitacionais com partículas do modelo padrão. Ela foi proposta para explicar evidências de falta de massa no universo, como no caso das curvas de rotação em galáxias espirais, onde a velocidade de rotação das das estrelas e do gás observada é maior que a esperada de acordo com a massa visível. Neste trabalho, buscamos estudar o problema da matéria escura em curvas de rotação de galáxias espirais usando o modelo da esfera isotérmica rebaixada e avaliamos suas possíveis correções relativísticas devido à correção na energia cinética do sistema. Para determinar as curvas de rotação, resolvemos numericamente, com simetria esférica, a equação de Poisson, com a densidade de matéria escura dada pela função de distribuição de velocidade das partículas. Para realizar uma análise realista das correções relativísticas, ajustamos os parâmetros do modelo para descrever os dados observacionais de oito galáxias do catálogo SPARC, com massas totais da ordem de 10^{9}M_{⊙}, 10^{10}M_{⊙} e 10^{11}M_{⊙}. Então, tomamos a correção relativística de primeira ordem da energia cinética que, por sua vez, corrige a função de distribuição. Verificamos que o modelo da esfera isotérmica rebaixada clássico descreve satisfatoriamente os dados de curvas de rotação das galáxias analisadas e que, mesmo para a galáxias mais massivas, que tem velocidade de rotação máxima de cerca de 300 km/s, a correção relativística é muito pequena em toda a extensão do halo. Finalmente observamos que a correção relativística seria relevante apenas para velocidades de rotação da ordem de 1000 km/s. Não há galáxias espirais conhecidas com tamanha velocidade de rotação, mas essa é a escala da dispersão de velocidades de galáxias em aglomerados de galáxias, o que sugere que a distribuição de velocidades das partículas de matéria escura nesses objetos pode ser ligeiramente modificada devido a efeitos relativísticos.Artigo Cosmic acceleration from second order gauge gravity(Springer, 2010-09-21) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R.; Melo, C.A.M. de; Pompeia, P. J.We construct a phenomenological theory of gravitation based on a second order gauge formulation for the Lorentz group. The model presents a long-range modification for the gravitational field leading to a cosmological model provided with an accelerated expansion at recent times. We estimate the model parameters using observational data and verify that our estimative for the age of the Universe is of the same magnitude than the one predicted by the standard model. The transition from the decelerated expansion regime to the accelerated one occurs recently (at ∼9.3 Gyr)Artigo Cosmological analytic solutions with reduced relativistic gas(World Scientific Publishing, 2012-10-24) Medeiros, Léo GouvêaIn this paper one examines analytical solutions for flat and non-flat universes composed by four components namely hot matter (ultra-relativistic), warm matter (WM) (relativistic), cold matter (CM) (non-relativistic) and cosmological constant. The WM is treated as a reduced relativistic gas (RRG) and the other three components are treated in the usual way. The solutions achieved contains one, two or three components of which one component is of WM type. A solution involving all the four components was not founArtigo De Broglie-Proca and Bopp-Podolsky massive photon gases in cosmology(IOP Publishing, 2017-04-01) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R.; Morais, Eduardo M. de; Souza, Clicia Naldoni de; Pimentel, B. M.We investigate the influence of massive photons on the evolution of the expanding universe. Two particular models for generalized electrodynamics are considered, namely de Broglie-Proca and Bopp-Podolsky electrodynamics. We obtain the equation of state (EOS) $P=P(\varepsilon)$ for each case using dispersion relations derived from both theories. The EOS are inputted into the Friedmann equations of a homogeneous and isotropic space-time to determine the cosmic scale factor a(t). It is shown that the photon non-null mass does not significantly alter the result $a\propto t^{1/2}$ valid for a massless photon gas; this is true either in de Broglie-Proca's case (where the photon mass m is extremely small) or in Bopp-Podolsky theory (for which m is extremely large)TCC Dinâmica cosmológica: da inflação ao reaquecimento - uma modelagem da evolução do universo primordial(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-06-19) Bezerra Sobrinho, Jeremias; Medeiros, Léo Gouvêa; https://orcid.org/0000-0003-1483-6151; http://lattes.cnpq.br/2797502202617114; 0000-0003-2183-4488; http://lattes.cnpq.br/7800453017015689; Orazi, Emanuele; https://orcid.org/0000-0003-2698-1831; http://lattes.cnpq.br/1388691370592640; Batista, Ronaldo Carlotto; https://orcid.org/0000-0002-7655-8719; http://lattes.cnpq.br/5095922628876092Os dados observacionais mais recentes corroboram o modelo de Starobinsky como um dos candidatos mais fortes na descrição de um regime inflacionário. Motivados por esse sucesso, as extensões do modelo de Starobinsky têm se tornado cada vez mais recorrentes na literatura. A justificativa teórica para isso é bem fundamentada: gravidades de ordem superior surgem na física de altas energias na busca pela completude ultravioleta da relatividade geral. Neste trabalho, propomos investigar a inflação devido à extensão do modelo de Starobinsky caracterizada pela inclusão do termo R^3. Destacamos aqui que o presente trabalho é uma adaptação do trabalho intitulado 'Higher-order extension of Starobinsky inflation: Initial conditions, slow-roll regime, and reheating phase' publicado na Physical Review D. Começamos o trabalho fazendo um brevíssimo apanhado de eventos que conduziram a construção da Cosmologia Inflacionária. Em seguida apresentaremos um resumo sobre o mecanismo inflacionário e o reaquecimento do Universo primordial. Por fim, realizamos uma análise completa do potencial e do espaço de fases do modelo R^3, onde observamos a existência de três regiões com dinâmicas distintas para o campo escalar. Em seguida, implementamos um limite restritivo para o número de e-folds através do processo de reaquecimento. Com isso, foi possível confrontarmos devidamente nosso modelo com os dados observacionais do Planck, BICEP3/Keck e BAO.TCC Equivalência entre teorias de gravidades modificadas e relatividade geral: construção e exemplos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-15) Alves, Erick Augusto Bezerra; Orazi, Emanuele; http://lattes.cnpq.br/1388691370592640; http://lattes.cnpq.br/3552654964383595; Almeida, Leonardo Andrade de; 0000-0002-3817-6402; http://lattes.cnpq.br/7812463045514059; Medeiros, Léo Gouvêa; http://lattes.cnpq.br/2797502202617114Neste trabalho, discutimos como é possível estabelecer a equivalência entre teorias de gravidade modificadas baseadas no tensor de Ricci e a relatividade geral. Inicialmente, revisitamos a formulação da relatividade geral via ação de Einstein-Hilbert no formalismo métrico. Além disso, foram encontradas as equações de campo, a partir de uma ação arbitrária, para teorias de gravidade modificada que dependem do tensor de Riemann usando o formalismo métrico-afim. Ademais, estudamos também teorias de gravidade modificada que são baseadas no tensor de Ricci. Em particular, mostramos explicitamente a equivalência entre a gravidade quadrática acoplada com um campo escalar e a relatividade geral. Por fim, aplicamos o método desenvolvido para gerarmos a equivalência entre Eddington inspired Born-Infeld acoplado com campo eletromagnético e a relatividade geral.TCC Expansão do Universo e geração de massa para as partículas elementares(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06) Ramos, Camila Pereira; Queiroz, Farinaldo da Silva; Medeiros, Léo Gouvêa; Rodrigues, Jamerson Gillis BatistaO mecanismo de Higgs é essencial na construção do Modelo Padrão por explicar a origem das massas das partı́culas elementares que compõem o modelo. Para que possamos abordá-lo de maneira pedagógica iremos primeiramente fornecer um contexto histórico para a quebra espontânea de simetria dentro de um universo em expansão. Em seguida, demonstraremos uma relação entre simetria e conservação de corrente elétrica através do estudo das teorias de gauge abeliana e não-abeliana. Por fim, introduziremos um modelo de quebra espontânea de simetria que guiará até o cenário do Modelo Padrão das interações eletrofracas, que se baseia na simetria SU (2) L ⊗ U (1) Y , gerando massa para bósons de gauge e para os férmions.Artigo f(R,∇μ1R,…,∇μ1…∇μnR) theories of gravity in Einstein frame: a higher order modified Starobinsky inflation model in the Palatini approach(American Physical Society, 2019-04-30) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R; Melo, C.A.M.; Pompeia, P.J.In Cuzinatto et al. [Phys. Rev. D 93, 124034 (2016)], it has been demonstrated that theories of gravity in which the Lagrangian includes terms depending on the scalar curvature R and its derivatives up to order n, i.e., fðR; ∇μR; ∇μ1∇μ2R; ...; ∇μ1 ∇μnRÞ theories of gravity, are equivalent to scalar-multitensorial theories in the Jordan frame. In particular, in the metric and Palatini formalisms, this scalar-multitensorial equivalent scenario shows a structure that resembles that of the Brans-Dicke theories with a kinetic term for the scalar field with ω0 1⁄4 0 or ω0 1⁄4 −3=2, respectively. In the present work, the aforementioned analysis is extended to the Einstein frame. The conformal transformation of the metric characterizing the transformation from Jordan’s to Einstein’s frame is responsible for decoupling the scalar field from the scalar curvature and also for introducing a usual kinetic term for the scalar field in the metric formalism. In the Palatini approach, this kinetic term is absent in the action. Concerning the other tensorial auxiliary fields, they appear in the theory through a generalized potential. As an example, the analysis of an extension of the Starobinsky model (with an extra term proportional to ∇μR∇μR) is performed and the fluid representation for the energy-momentum tensor is considered. In the metric formalism, the presence of the extra term causes the fluid to be an imperfect fluid with a heat flux contribution; on the other hand, in the Palatini formalism the effective energy-momentum tensor for the extended Starobinsky gravity is that of a perfect fluid type. Finally, it is also shown that the extra term in the Palatini formalism represents a dynamical field which is able to generate an inflationary regime without a graceful exitArtigo Higher-order modified Starobinsky inflation(IOP Publishing, 2019-02-27) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R. R.; Pompeiae, P. J.An extension of the Starobinsky model is proposed. Besides the usual Starobinsky Lagrangian, a term proportional to the derivative of the scalar curvature, ∇μR∇μR, is considered. The analyzis is done in the Einstein frame with the introduction of a scalar field and a vector field. We show that inflation is attainable in our model, allowing for a graceful exit. We also build the cosmological perturbations and obtain the leading-order curvature power spectrum, scalar and tensor tilts and tensor-to-scalar ratio. The tensor and curvature power spectrums are compared to the most recent observations from BICEP2/Keck collaboration. We verify that the scalar-to-tensor rate r can be expected to be up to three times the values predicted by Starobinsky modelArtigo How can one probe podolsky electrodynamics?(World Scientific Publishing, 2011-08-20) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R.; Melo, C. A. M. de; Pompeia, P. J.We investigate the possibility of detecting the Podolsky generalized electrodynamics constant a. First we analyze an ion interferometry apparatus proposed by B. Neyenhuis et al. (Phys. Rev. Lett. 99, 200401 (2007)), who looked for deviations from Coulomb’s inverse-square law in the context of Proca model. Our results show that this experiment has not enough precision for measurements of a. In order to set up bounds for a, we investigate the influence of Podolsky’s electrostatic potential on the ground state of the Hydrogen atom. The value of the ground state energy of the Hydrogen atom requires Podolsky’s constant to be smaller than 5.6 fm, or in energy scales larger than 35.51 MeVArtigo Non-linear effects on radiation propagation around a charged compact object(Springer, 2015-09-23) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R.; Melo, C. A. M. de; Vasconcelos, K. C. de; Pompeia, P. J.The propagation of non-linear electromagnetic waves is carefully analyzed on a curved spacetime created by static spherically symmetric mass and charge distribution. We compute how non-linear electrodynamics affects the geodesic deviation and the redshift of photons propagating near this massive charged object. In the first order approximation, the effects of electromagnetic self-interaction can be distinguished from the usual Reissner–Nordström terms. In the particular case of Euler–Heisenberg effective Lagrangian, we find that these self-interaction effects might be important near extremal compact charged objectsArtigo Observational constraints on a phenomenological f (R,∂ R)-model(General Relativity And Gravitation, 2015-02-24) Medeiros, Léo Gouvêa; Melo, C.A.M.; Cuzinatto, R.R.; Pompeia, P.J.This paper analyses the cosmological consequences of a modified theory of gravity whose action integral is built from a linear combination of the Ricci scalar R and a quadratic term in the covariant derivative of R. The resulting Friedmann equations are of the fifth-order in the Hubble function. These equations are solved numerically for a flat space section geometry and pressureless matter. The cosmological parameters of the higher-order model are fit using SN Ia data and X-ray gas mass fraction in galaxy clusters. The best-fit present-day t0 values for the deceleration parameter, jerk and snap are given. The coupling constant β of the model is not univocally determined by the data fit, but partially constrained by it. Density parameter Ωm0 is also determined and shows weak correlation with the other parameters. The model allows for two possible future scenarios: there may be either an eternal expansion or a Rebouncing event depending on the set of values in the space of parameters. The analysis towards the past performed with the best-fit parameters shows that the model is not able to accommodate a matter-dominated stage required to the formation of structureArtigo Observational constraints to a unified cosmological model(Elsevier, 2016-01-15) Medeiros, Léo Gouvêa; Cuzinatto, R.R.; Morais, Eduardo Messias deWe propose a phenomenological unified model (UM) for dark matter and dark energy based on an equation of state parameter w that scales with the of the redshift. The free parameters of the model are three constants: Ωb0, α and β. Parameter α dictates the transition rate between the matter dominated era and the accelerated expansion period. The ratio β/α gives the redshift of the equivalence between both regimes. Cosmological parameters are fixed by observational data from primordial nucleosynthesis (PN), supernovae of the type Ia (SNIa), gamma-ray bursts (GRBs) and baryon acoustic oscillations (BAOs). The calibration of the 138 GRB events is performed using the 580 SNIa of the Union2.1 data set and a new set of 79 high-redshift GRB is obtained. The various sets of data are used in different combinations to constraint the parameters through statistical analysis. The UM is compared to the ΛCDM model and their differences are emphasizedTCC Ondas gravitacionais: construção teórica e emissão por corpos rígidos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-01) Gurgel, Lucas de Araújo; Medeiros, Léo Gouvêa; http://lattes.cnpq.br/2797502202617114; Orazi, Emanuele; http://lattes.cnpq.br/1388691370592640; Oliveira, Carlos Eduardo Pellicer de; http://lattes.cnpq.br/0957061087297140As Ondas Gravitacionais (GWs) surgiram no cenário científico como uma previsão robusta da Relatividade Geral em 1916, quando Einstein solucionou conjuntos de equações diferenciais da teoria utilizando perturbações na métrica. Este resultado indicava que tais ondas seriam pequenas distorções propagantes no espaço-tempo, geradas por rotações de sistemas binários e corpos rígidos, como estrelas de nêutrons e buracos negros, assim como por eventos super-energéticos no espaço, exemplificados pela fusão (merge) de corpos celestes. Contudo, devido à exigência tecnológica elevada para sua detecção, as Ondas Gravitacionais só foram diretamente observadas em 2015 pelos detectores do LIGO nos Estados Unidos, sendo este fato confirmado somente em 2016. Nesse intervalo entre a previsão e a detecção (1916-2015), várias previsões teóricas foram formuladas sobre as propriedades das GWs, bem como seus impactos na Astrofísica e Cosmologia. Um exemplo é o trabalho laureado com o Prêmio Nobel de 1993, concedido a Russell Alan Hulse e Joseph Taylor, que, por meio da observação contínua do par binário de estrelas de nêutrons PSR 1913+16 [1] fizeram uma descoberta significativa: o sistema binário está irradiando energia no mesmo valor previsto pela relatividade geral para a emissão de ondas gravitacionais, de modo que as duas estrelas estão lentamente espiralando uma em direção à outra. Esta descoberta representa a primeira evidência indireta da existência de ondas gravitacionais.TCC Ondas gravitacionais: um estudo comparativo sob as perspectivas newtoniana e relativística(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-15) Sanches, Erick; Medeiros, Léo Gouvêa; http://lattes.cnpq.br/2797502202617114; http://lattes.cnpq.br/3478314269964002; Lisbôa, Ronai Machado; http://lattes.cnpq.br/2221005703477932; Silva Junior, Raimundo; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331Este trabalho tem como objetivo explorar o conceito de ondas gravitacionais por meio de uma abordagem comparativa entre as perspectivas newtoniana e relativística. Inicial- mente, apresenta-se uma introdução ao fenômeno das ondas gravitacionais, sua relevância no contexto da astrofísica moderna e sua detecção experimental, com destaque para ob- servatórios como LIGO e Virgo. Na abordagem newtoniana, considera-se uma descrição simplificada baseada em dois corpos pontuais em movimento circular emitindo radiação gravitacional. Neste cenário, encontramos as equações necessárias para compreender quantitativamente os resultados experimentais apontados no artigo de descoberta das ondas gravitacionais da colaboração LIGO. Embora limitada, essa perspectiva é útil para introduzir os conceitos básicos e desenvolver a intuição sobre o comportamento do sistema. A seguir, entramos no formalismo relativista, usando a teoria da Relatividade Geral de Einstein. Neste regime, a métrica do espaço-tempo é perturbada em torno de uma solução plana (métrica de Minkowski), e as equações de Einstein são linearizadas para derivar as equações que governam a propagação das ondas gravitacionais no espaço-tempo. Ao final, iremos analisar as proximidades entre os dois regimes e comentar sobre as influências de nossas aproximações, enfatizando os principais limites da teoria clássica e sua necessidade para fins didáticos que facilitam a introdução ao tema.