https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/77533 Sat, 26 Sep 2026 03:49:51 GMT 2026-09-26T03:49:51Z http://repositorio.ufsc.br:80/xmlui/bitstream/id/6e3c8d7d-b9b9-420a-88c7-e134ee56c9f4/ https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/77533 https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276667 Interação nuclear em espaços-tempo curvos Santos, João Victor Zamperlini dos Este trabalho tem como objetivo investigar, a partir de primeiros princípios, como a curvatura do espaço-tempo influencia interações fundamentais descritas pela teoria quântica de campos, com foco específico na modificação do potencial nuclear efetivo associado à troca de um bóson massivo. Inicialmente, são estabelecidas as bases formais da relatividade geral e da teoria quântica de campos em espaço-tempo plano, enfatizando o papel de amplitudes de espalhamento e propagadores de Feynman e a conexão com potenciais efetivos via aproximação de Born. Em seguida, o formalismo é generalizado para espaços-tempo curvos por meio da construção local em uma expansão em coordenadas normais de Riemann, permitindo expandir o propagador de Feynman em termos da curvatura e, assim, incorporar correções geométricas de maneira sistemática. Como um dos resultados, obtêm-se expressões explícitas para as correções de terceira e quarta ordem do propagador, revisando e estendendo o método na literatura. A partir dessa expansão, calcula-se a modificação do potencial de Yukawa a partir da teoria de campos escalar de Yukawa, identificando termos de correção associados a invariantes de curvatura e suas contrações com separações espaciais entre partículas interagentes, o que introduz anisotropias e dependências direcionais no potencial, interpretáveis em termos das propriedades locais de congruências de geodésicas na vizinhança considerada. O desenvolvimento analítico é então aplicado a métricas esfericamente simétricas de interesse físico, incluindo buracos negros neutros e carregados descritos pelas métricas de Schwarzschild e Reissner-Nordström respectivamente, e também modelos simples de estrelas compactas, descritos pelas métricas Tolman-IV e VI, possibilitando a avaliação quantitativa da magnitude das correções em diferentes regimes de curvatura. Os resultados indicam que, em cenários astrofísicos usuais, como estrelas de nêutrons ou buracos negros de massa estelar, os efeitos de curvatura sobre o potencial nuclear são muito pequenos; por outro lado, em regimes de alta curvatura, como aqueles associados a buracos negros primordiais, frequentemente considerados como candidatos à matéria escura, as correções podem se tornar significativas, levando a modificações relevantes no perfil do potencial e possivelmente afetando a estrutura de estados ligados. De forma geral, a tese estabelece um arcabouço consistente para incorporar efeitos de curvatura em interações quânticas, no regime das aproximações em questão, fornecendo uma aplicação da abordagem de teoria quântica de campos em espaços curvos, além de delinear perspectivas futuras que incluem a extensão do formalismo para campos fermiônicos, para uma descrição mais realista da interação nucleon-nucleon e a investigação de efeitos cosmológicos sobre sistemas ligados.; Abstract: This work aims to investigate, from first principles, how spacetime curvature influences fundamental interactions described by quantum field theory, with a specific focus on the modification of the effective nuclear potential associated with the exchange of a massive boson. Initially, the formal foundations of general relativity and quantum field theory in flat spacetime are established, emphasizing the role of scattering amplitudes and Feynman propagators and the connection to effective potentials via the Born approximation. Subsequently, the formalism is generalized to curved spacetimes through local construction in a Riemann normal coordinate expansion, allowing the Feynman propagator to be expanded in terms of curvature and, thus, incorporating geometric corrections systematically. As one of the results, explicit expressions are obtained for the third and fourth-order corrections of the propagator, revising and extending the method in the literature. From this expansion, the modification of the Yukawa potential is calculated in a scalar Yukawa theory, identifying correction terms associated with curvature invariants and their contractions with spatial separations between interacting particles, which introduces anisotropies and directional dependencies in the potential, interpretable in terms of the local properties of geodesic congruences in the considered neighborhood. The analytical development is then applied to spherically symmetric metrics of physical interest, including neutral and charged black holes described by the Schwarzschild and Reissner-Nordström metrics respectively, and also simple models of compact stars, described by the Tolman-IV and VI metrics, enabling the quantitative evaluation of the magnitude of the corrections in different curvature regimes. The results indicate that, in usual astrophysical scenarios, such as neutron stars or stellar-mass black holes, the curvature effects on the nuclear potential are very small; on the other hand, in high curvature regimes, such as those associated with primordial black holes, often considered as dark matter candidates, the corrections can become significant, leading to relevant modifications in the potential profile and possibly affecting the structure of bound states. In general, the thesis establishes a consistent framework for incorporating curvature effects into quantum interactions, in the regime of the approximations in question, providing an application of the quantum field theory approach in curved spaces, in addition to outlining future perspectives that include the extension of the formalism to fermionic fields, for a more realistic description of the nucleon-nucleon interaction, and the investigation of cosmological effects on bound systems. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276667 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276657 A teoria de Glauber-Gribov na produção exclusiva de dijatos em colisões nucleares Ferreira, Luis Lucas Rodrigues Esta dissertação investiga, no regime de altas energias, a produção exclusiva de dijatos em colisões ultraperiféricas, assim como sua função de correlação azimutal. O objetivo central é analisar esses observáveis, pois podem ser sensíveis à distribuição espacial de quarks e glúons e às correlações entre pártons em condições extremas. Tais efeitos conectam-se a questões fundamentais da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics?QCD), como confinamento, hadronização e interação de cargas de cor com a matéria nuclear. Para fundamentar o estudo, este trabalho revisa a fundamentação teórica necessária, como elementos do Modelo Padrão (Standard Model?SM) e QCD, o Espalhamento Profundamente Inelástico (Deep Inelastic Scattering?DIS), funções de estrutura e equações de evolução da física de altas energias, destacando o papel da saturação gluônica em pequeno x. No contexto fenomenológico de íons pesados, é discutida a cinemática, centralidade e geometria via modelo de Glauber, além de observáveis coletivos das colisões e a correlação azimutal. No regime de pequeno x, a abordagem de dipolos e o modelo de Glauber?Gribov são apresentados como base para descrever múltiplas interações, visando aplicações em processos exclusivos em fotoprodução de dijatos. Os resultados obtidos para função de correlação azimutal mostram que, em colisões fóton-próton, o observável é genuinamente sensível aos detalhes da dinâmica de saturação partônica e que os modelos para parametrização da amplitude de dipolos, IP-Sat, bCGC e GBW, produzem previsões distinguíveis entre si. Para o caso fóton?núcleo, em colisões ultraperiféricas, em que os efeitos do meio têm pouca relevância. Ademais, as computações com a teoria de Glauber?Gribov sugerem que os fenômenos de supressão não podem ser explicados apenas com efeitos de saturação no estado inicial no canal difrativo. Por fim, o texto contextualiza a relevância desses estudos para medições no futuro colisor elétron-íon (Electron Ion Collider?EIC), onde extensões desses resultados para correlações de dois hádrons podem fornecer novas informações sobre a estrutura tridimensional nuclear, pois são dependentes da distribuição de momento transversal dos glúons. Outra possível continuidade é investigar como a função de correlação azimutal é afetada por efeitos do meio, como o jet quenching, no plasma de quarks e glúons, e separar essa contribuição dos efeitos de estado inicial, como aquelas estudadas neste trabalho.; Abstract: This dissertation investigates, in the high-energy regime, the exclusive production of dijets in ultraperipheral collisions, as well as their azimuthal correlation function. The central goal is to analyze these observables, since they can be sensitive to the spatial distribution of quarks and gluons, as well as to parton?parton correlations under extreme conditions. Such effects are connected to fundamental questions in Quantum Chromodynamics (QCD), including confinement, hadronization, and the interaction of color charges with nuclear matter. To provide the necessary theoretical basis, this work reviews the main ingredients required for the analysis, including elements of the Standard Model (SM) and QCD, Deep Inelastic Scattering (DIS), structure functions, and evolution equations in high-energy physics, emphasizing the role of gluon saturation at small x. Within the phenomenology of heavy-ion collisions, we discuss kinematics, centrality, and geometry through the Glauber model, as well as collective observables and azimuthal correlations. In the small-x regime, the color-dipole approach and the Glauber?Gribov model are presented as a framework to describe multiple interactions, with a view toward applications to exclusive processes in dijet photoproduction. Our results for azimuthal correlation function show that this observable is genuinely sensitive to the details of partonic saturation dynamics in photon?proton collisions, and that the dipole-amplitude parametrizations IP-Sat, bCGC, and GBW yield distinguishable predictions. For the photon?nucleus case in ultraperipheral collisions?where medium effects are expected to play a minor role?our Glauber?Gribov computations suggest that suppression phenomena cannot be explained solely by initial-state saturation effects in the diffractive channel. Finally, we place the relevance of these studies in the context of measurements at the future Electron?Ion Collider (EIC), where two-particle correlations may provide new information on the three-dimensional nuclear structure, since they depend on the gluon transverse-momentum distribution. A further extension is to investigate how azimuthal correlation function is affected by medium-induced effects, such as jet quenching in the quark?gluon plasma, and to disentangle that contribution from initial-state effects, such as those studied in this work. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276657 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276600 Regularização de potenciais não-analíticos e dinâmica de soluções localizadas em campos escalares Silva, Maylon Morais da Este trabalho investiga a dinâmica de campos escalares não lineares em (1 + 1) dimensões descritos por potenciais não analíticos e suas versões regularizadas. O estudo concentra-se em modelos do tipo signum-Gordon cujos potenciais possuem mínimos não diferenciáveis, analisando a formação e a evolução de soluções localizadas como kinks e oscillons. Inicialmente, são analisadas analiticamente soluções do tipo oscillon com fronteiras móveis, cuja dinâmica está associada a propriedades geométricas das transformações que preservam a estrutura da solução. Em seguida, são realizadas simulações numéricas para investigar como a regularização dos potenciais modifica propriedades características do modelo não analítico, incluindo a estrutura das soluções e os processos de espalhamento kink-antikink. Os resultados mostram que, para valores suficientemente pequenos do parâmetro de regularização, a dinâmica preserva qualitativamente as características observadas no modelo original, ao mesmo tempo em que incorpora efeitos decorrentes da suavização dos mínimos do potencial. Em conjunto, os resultados obtidos contribuem para a compreensão da transição entre teorias de suporte compacto e modelos suaves de campos escalares não lineares. Oscillons; Modelo signum-Gordon; Potenciais não analíticos regulariza- dos; Oscillons com borda móvel.; Abstract: This work investigates the dynamics of nonlinear scalar fields in (1+1) dimensions described by non-analytic potentials and their regularized counterparts. The study focuses on signum- Gordon-type models and potentials with non-differentiable minima, analyzing the formation and evolution of localized solutions such as kinks and oscillons. First, oscillon solutions with moving boundaries are analyzed analytically. Their dynamics are shown to be associated with geometric properties of transformations that preserve the structure of the solution. Numerical simulations are then performed to investigate how potential regularization modifies characteristic properties of the non-analytic model, including the structure of the solutions and kink-antikink scattering processes. The results show that, for sufficiently small values of the regularization parameter, the dynamics qualitatively preserve the features observed in the original non-analytic model while incorporating effects arising from the smoothing of the potential minima. Taken together, these findings contribute to the understanding of the transition between compact- support theories and smooth nonlinear scalar field models. Oscillons; Signum-Gordon model; Regularized non-analytic potentials; Swaying oscillons. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276600 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276558 A hidrodinâmica a partir da dominância do espaço de fase local Barauna, Jadna Louise Inicialmente utilizadas apenas como medidas de controle, colisões de sistemas pequenos pA ou pp surpreendentemente demonstraram observáveis comuns às colisões de sistemas AA, in- dicando comportamento coletivo e presença da matéria QGP (plasma de quarks e glúons). A hidrodinâmica nesses sistemas menores requer uma descrição independente do limite de muitas partículas, bem como um tratamento adequado das flutuações em condições de equilíbrio quase local. Através do teorema de flutuação-dissipação, condição de ergodicidade local e teorema de Crooks, é possível obter a dinâmica esperada sem haver separação entre graus de liberdade rápidos e lentos, provendo uma nova maneira de estudo do sistema. O algoritmo proposto neste trabalho considera um fluido flutuante com poucas partículas em uma rede espaço-temporal, onde cada célula contém momento e energia iniciais. Essas quantidades são utilizadas para gerar o número de partículas (quarks e glúons sem massa) que, no regime de dominância do espaço de fase no respectivo referencial de repouso do fluido, terão quadrimomentos aleatórios calculados pela rotina RAMBO. Essas quantidades passam por uma transformação para o refe- rencial do laboratório e cada partícula tem suas novas coordenadas calculadas estocasticamente, efetuando a troca de energia-momento com as células vizinhas. Com os novos valores totais de energia e momento, o processo é repetido para os passos temporais subsequentes (usando a energia do anterior), determinando assim o fluxo total no espaço. Os resultados obtidos são então comparados com modelos hidrodinâmicos usuais, como o Modelo de Bjorken, sendo validados com sucesso contra dados analíticos.; Abstract: Initially used only as control measures, collisions of small pA or pp systems surprisingly demonstrated observables common to AA system collisions, indicating collective behavior and the presence of QGP matter (quark-gluon plasma). Hydrodynamics in these smaller systems re- quires a description independent of the many-particle limit, as well as an adequate treatment of fluctuations in quasi-local equilibrium conditions. Through the fluctuation-dissipation theorem, local ergodicity condition, and Crooks? theorem, it is possible to obtain the expected dynamics without separating fast and slow degrees of freedom, providing a new way to study the sys- tem. The algorithm proposed in this work considers a fluctuating fluid with few particles in a space-time grid, where each cell contains initial momentum and energy. These quantities are used to generate the number of particles (massless quarks and gluons) that, in the phase space dominance regime in the respective fluid rest frame, will have random four-moments calculated by the RAMBO routine. These quantities undergo a transformation to the laboratory refer- ence frame, and each particle has its new coordinates calculated stochastically, performing the energy-momentum exchange with neighboring cells. With the new total energy and momentum values, the process is repeated for subsequent time steps (using the energy from the previous one), thus determining the total flow in space. The results obtained are then compared with standard hydrodynamic models, such as the Bjorken Model, and successfully validated against analytical data. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276558 2026-01-01T00:00:00Z