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Dinámica mejorada en Gravedad Cuántica de Lazos (06/2022 - a la fecha
)
Mi tesis de doctorado se basó en técnicas de Gravedad cuántica de lazos (GCL) aplicadas a un sistema de materia acoplada a la gravedad. Continuando es esa línea, en colaboración con los Dres. Javier Olmedo (UGR) y Esteban Mato (IFFI), aplicamos técnicas de GCL adheridas a un nuevo esquema de dinámica mejorada para proporcionar la cuantización de un agujero negro cargado. Mostramos que el modelo es soluble en forma cerrada. Calculamos geometrías efectivas y mostramos que las geometrías espaciotemporales efectivas resultantes reemplazan el horizonte interno con una superficie de transición que conecta regiones atrapadas y antiatrapadas dentro del interior del agujero negro. Debido a esto, los efectos cuánticos estabilizan los horizontes de Cauchy internos clásicos, siempre que la carga sea pequeña en comparación con la masa. Además, discutimos las propiedades de estas geometrías efectivas definiendo un tensor de energía-momento efectivo a partir del tensor de Einstein, concluyendo que se viola la condición de energía nula.
Fundamental
30 horas semanales
, Integrante del equipo
Equipo:
Florencia Benitez
, Esteban MATO CAPURRO
, JAVIER OLMEDO
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Físicas /
Física de Partículas y Campos /
Gravedad Cuántica de Lazos
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Análisis canónico de la descripción gravitacional del esquema de deformación TTbarra. (08/2023 - a la fecha
)
La descripción de la deformación "TTbarra" en términos de gravedad bidimensional se analiza desde el punto de vista hamiltoniano, de manera análoga a la descripción ADM de la relatividad general.
La deformación "TTbarra" ha generado interés en los últimos años debido a su conexión con diferentes aspectos de la teoría cuántica de campos (QFT), que van desde la integrabilidad hasta la holografía y la gravedad 3D.
Esta deformación consiste en un procedimiento para definir una familia uniparamétrica de teorías cuánticas de campos a partir de una teoría "no deformada". Cualquier QFT 2D relativista puede deformarse infinitamente, de modo que la deformación define un campo vectorial en el espacio de QFT 2D relativistas. Las curvas integrales de este campo vectorial definen familias de teorías de un parámetro, indexadas por algún parámetro. Siguiendo alguna de esas curvas a partir de alguna teoría particular S_0 "no deformada" se obtiene, en un valor finito del parámetro, la teoría deformada S, que a menudo se denomina deformación "TTbarra" de S_0. El interés en estas familias de teorías uniparamétricas se debe al hecho de que satisfacen algunas propiedades notables. Por ejemplo, el espectro en un volumen finito de una familia de un parámetro dada satisface una ecuación exacta que en hidrodinámica se conoce como ecuación de Burger. Esta es una fórmula notable: si bien los espectros de volumen finito de QFT son en general muy difíciles de calcular, para las teorías deformadas en "TTbarra" se pueden obtener resolviendo la ecuación diferencial anterior, suponiendo conocido el espectro de la teoría no deformada. En nuestro trabajo elaboramos la idea de que la deformación "TTbarra" puede realizarse acoplando la teoría no deformada a un sector gravitacional bidimensional.
Los primeros resultados de esta investigación han sido enviados para su evaluación a la revista científica JHEP.
Fundamental
10 horas semanales
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Equipo:
Florencia Benitez
, E. MATO
, Guzmán Hernández-Chifflet o Guzmán Hernández
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Físicas /
Física de Partículas y Campos /
Gravedad alternativa
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Estudio de estados ligados de quarks (07/2023 - 02/2026 )
A principios del año 2023 comencé a trabajar en una nueva línea de investigación (Cromodinámica Cuántica (QCD)), en colaboración con la Dra. Marcela Peláez (UdelaR) y el Dr. Nahuel Barrios (UdelaR). Uno de los objetivos de QDC es recuperar las propiedades de los hadrones a partir del estudio de la interacción entre quarks y gluones. El denominado lagrangiano de Faddeev-Popov ha tenido éxito en predecir las interacciones fuertes cuando nos concentramos en escalas de altas energías. En este régimen (UV) la interacción fuerte se vuelve menos intensa,
lo que permite realizar cálculos perturbativos. Sin embargo, a bajas energías (régimen IR), el método de Fadeev-Popov falla. Para realizar cálculos analíticos se puede recurrir a técnicas no perturbativas, como las ecuaciones de Schwinger-Dyson. Sin embargo, el método que mejores resultados ha arrojado en el estudio del régimen infrarrojo son las simulaciones en el lattice. El cálculo de la constante de acoplamiento en el lattice arroja un resultado esperanzador: su valor no diverge en el infrarrojo. Además, al realizar el cálculo del propagador del gluón se obtiene
que su comportamiento a bajas energías y en el gauge de Landau, corresponde al de una partícula masiva. Esto llevó a retomar la idea que G.Curci y R.Ferrari presentaron en los años 70, acerca de una teoría de Yang Mills con partículas mediadoras masivas.
El objetivo general de este proyecto es realizar un estudio completo de los estados ligados de quarks que aportarán información sobre la influencia de la masa del gluón en sistemas de bajas energías. Como antecedente, contamos con la tesis de maestría de la MSc. Anaclara Alvez donde se calculó el espectro del charmonium, un mesón compuesto por un quark y un antiquark charm. Para hacer una buena estimación de la masa del gluón es necesario tener más observables calculados; es por ello que nos proponemos estimar dicha masa, incluyendo la información de otros estados ligados, por ejemplo, los tetraquarks. Ya contamos cos primeros resultados de esta investigación, los cuales he presentado en la conferencia internacional 'Light Cone 2023' (Río de Janeiro, Brasil).
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20 horas semanales
, Integrante del equipo
Equipo:
Florencia Benitez
, M. PELÁEZ
, N. BARRIOS
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Físicas /
Física de Partículas y Campos /
Cromodinámica cuántica
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Colapso gravitacional de un campo escalar polimerizado (04/2017 - 10/2021 )
En el marco de mi doctorado, bajo la orientación del Dr. Rodolfo Gambini (UdelaR) y en colaboración con el Dr. Jorge Pullin (LSU) me he dedicado al estudio del colapso de un campo escalar sin masa con simetría esférica, mínimamente acoplado a la gravedad, utilizando las ecuaciones semiclásicas de la gravedad cuántica de lazos. Este sistema tiene dos estados finales posibles: la formación de un agujero negro o la dispersión del pulso.
Para resolver el sistema de ecuaciones semiclásicas de gravedad cuántica de lazos, realicé dos pasantías en Perimeter Institute (PI), Waterloo, Canadá, con el Dr. Luis Lehner (PI) y el Dr. Steve Liebling (NYU), expertos en relatividad numérica. Allí adquirí habilidades respecto al manejo de un código AMR (adaptive mesh refinement) aplicado a la relatividad general.
Al analizar la evolución del sistema, encontramos un comportamiento crítico de la masa del agujero negro en función de los parámetros iniciales, similar al encontrado por M. Choptuik en la relatividad general clásica. Contrariamente a las amplias expectativas de la gravedad cuántica, nuestras ecuaciones de campo semiclásicas tienen una invariancia de escala exacta, al igual que las ecuaciones de campo clásicas. La transición de fase es de segundo orden, nuevamente como en el caso clásico.
Estos resultados fueron publicados en la revista de alto impacto Physical Review Letters. Dicho trabajo 'Critical collapse of a scalar field in semiclassical loop quantum gravity' ha sido citado por grandes referentes del área.
En un trabajo posterior (publicado en Physical Review D), comprobamos la existencia de una solución crítica autosimilar en las ecuaciones semiclásicas. Utilizando el código AMR, pude observar que 'ecos' (repeticiones en el perfil de los campos) surgen como resultado de la autosemejanza discreta en el espaciotiempo. También se evidencia la existencia de 'wiggles' (oscilaciones) en la relación de escala de la masa del agujero negro, tal como en la teoría clásica .
Por último, propusimos un nuevo esquema de polimerización para campos escalares acoplados a la gravedad. Este tiene la ventaja de ser una transformación canónica (no biyectiva) de los campos y, por lo tanto, asegura la covarianza de la teoría. Esto resultó en una publicación en la revista Universe.
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Equipo:
Florencia Benitez
, GAMBINI R,
, Jorge Pullin
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Gravedad cuántica de lazos y Simetría conforme (09/2017 - 03/2019 )
Hasta el momento no se dispone de un método satisfactorio de incluir materia en una descripción totalmente cuántica de la gravedad. Existen diferentes situaciones en GCL en las cuales la discretización introducida por la cuantización causa problemas en la implementación del álgebra de vínculos. Por ejemplo, la inclusión de materia con simetría esférica en GCL y perturbaciones en cosmología. Hicimos un primer intento basado en la explotación de las propiedades de la gravedad conforme que permitió la inclusión de materia escalar. Propusimos un cambio de variables que hace que el vínculo hamiltoniano pase a ser parte del conjunto de vínculos de segunda clase. De este modo, no necesita satisfacer un álgebra con los restantes vínculos de primera clase y eso evita el problema introducido por la discretización. Probamos la equivalencia de la teoría resultante a nivel clásico con la formulación hamiltoniana de la gravedad acoplada a un campo escalar. Presentamos la construcción en el caso general y en el caso simétricamente esférico, donde demostramos que los vínculos de segunda clase pueden ser resueltos de forma algebraica y, por lo tanto, la teoría está lista para ser cuantizada. Sin embargo, las técnicas de abelianización requeridas para el estudio de agujeros negros que funcionan en el caso de Schwarzschild y Reissner-Nordstrom no pudieron extenderse consistentemente y destruyen parte de las buenas propiedades del acoplamiento. Como trabajo a futuro, tenemos algunas ideas para intentar resolver el problema.
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20 horas semanales
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Equipo:
Florencia Benitez Martinez
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Físicas /
Física de Partículas y Campos /
Simetría conforme
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Cosmología Cuántica (03/2014 - 03/2016 )
En el marco de mi tesis de maestría, bajo la orientación del Dr. Rodolfo Gambini (UdelaR) y el Dr. Javier Olmedo (UGR), me centré en el estudio de un universo inflacionario con pequeñas inhomogeneidades que consisten en ondas tensoriales primordiales tratadas perturbativamente. Un modelo de estas características
permite tratar de la manera más efectiva ciertos aspectos generales de modelos cosmológicos inhomogéneos y su cuantización. En un primer paso, se trata el espaciotiempo homogéneo e isótropo adoptando una descripción cuántica dentro de la Cosmología Cuántica de Lazos, dados los éxitos que ha tenido en cuanto a la robustez que presenta el formalismo heredado de la Gravedad Cuántica de Lazos y a la resolución de la singularidad inicial que es reemplazada por un rebote cuántico. A la hora de incorporar las inhomogeneidades, una estrategia que ha resultado satisfactoria dentro de este paradigma de cosmología cuántica es la adopción de una descripción estándar de tipo Fock para ellas. En este caso se modifica la descripción de campo de las perturbaciones, condición necesaria para apelar a ciertos criterios de unicidad respecto a la representación de Fock. Esta cuantización está caracterizada por un estado de vacío compatible con las simetrías espaciales y una dinámica unitaria. En esta situación, sería posible proporcionar una cuantización formal completa del modelo, combinando una cuantización de tipo polimérica (o de lazos) para el espaciotiempo de fondo con una estándar para las inhomogeneidades. Para discernir la validez de esta descripción y proporcionar posibles predicciones físicas, uno podría empezar adoptando una dinámica efectiva que incorpora las principales correcciones cuánticas del espaciotiempo de fondo. Bajo esta aproximación, es interesante entender cómo evoluciona el estado de vacío de las inhomogeneidades desde un tiempo pasado, previo al rebote cuántico, a un tiempo futuro, una vez finalizada la inflación. En particular, esto nos permitirá discernir qué vacíos son físicamente aceptables desde el punto de vista de evolución. Además, uno puede dar un paso más allá y adoptar una descripción más fundamental, pero adoptando todavía ciertas aproximaciones, en la que las inhomogeneidades satisfacen una ecuación de evolución cuántica de Schrödinger de primer orden en el tiempo y que incorpora parcialmente información sobre las fluctuaciones del espaciotiempo de fondo.
Como resultado de este estudio surgió la publicación "Primordial tensor modes of the early Universe" en Physical Review D.
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30 horas semanales
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Florencia Benitez
, JAVIER OLMEDO
, GAMBINI R,
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Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Físicas /
Física de Partículas y Campos /
Cosmología cuántica