Função de partição para um campo fermiônico de dimensão de massa um e o halo de matéria escura das galáxias

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Data

2020-03-27

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Efeitos térmicos em teoria de campos são estudados pela chamada Teoria de Campos a Temperatura Finita. Nessa dissertação estudamos os efeitos de temperatura de um campo fermiônico de dimensão de massa um (MDO), que obedece à equação Klein-Gordon em vez da de Dirac. A função de partição foi obtida por meio do formalismo de tempo imaginário e o resultado foi o mesmo que o obtido para campos fermiônicos padrões de Dirac. Obtemos os limites de alta e baixa temperatura, sendo que o limite de baixas temperaturas é proposto como sendo o responsável por manter os halos de matéria escura da galáxia numa região da mesma ordem ou maior que o raio galáctico. Para uma partícula leve com massa de 1eV e densidade de 0.1 partículas por cm³, o valor da massa total da matéria escura devido a partículas MDO é da mesma ordem da massa de uma galáxia típica. Tal resultado pode explicar a matéria escura como sendo formada por partículas fermiônicas de dimensão de massa um. Por fim, comparamos as estimativas de densidade dessas partículas com densidades obtidas através de dados de simulações numéricas e concluímos que para valores de massa entre 0.1eV a 1eV, as partículas MDO produzem uma massa típica de galáxias desde que a densidade delas esteja no intervalo de 10^(-2) cm^(-3) a 10^(5)cm^(-3).
Thermal effects in feld theory are studied by the so called Finite Temperature Field Theory. In this dissertation we study the effects of temperature of a mass dimension one (MDO) fermionic field, which obeys the Klein-Gordon equation rather than the Dirac equation. The partition function was obtained via the imaginary time formalism and the result was the same as for the a Dirac fermionic field. We obtained the high and low temperature limits, and the latter is proposed as being responsable for keeping the dark matter halos of galaxies in a region greater than or of the same order as a typical galaxy radius. For a light particle of about 1eV and density of 0.1 particles per cm3 , the value of the total dark mass due to MDO particles is of the same order of a typical galaxy. Such result can explain dark matter as being formed by fermionic particles. Lastly, we compared those particles densities estimates with the ones obtained numeric simulation data and conclude that for mass values between 0.1eV and 1eV, the MDO particles yield a typical galaxy mass as long as their density is in the 10−2 cm−3 to 105 cm−3 interval

Descrição

Palavras-chave

Campo MDO, Teoria de campos (Fisica), Temperatura Finita, Matéria escura, MDO Field, Field Theory (Physics), Finite Temperature, Dark matter, Teoria de campos (Física), Matéria escura (Astronomia), Galáxias, Partículas (Física nuclear)

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