Two-body problem in scalar gravity with self-interactions - Müller, Alan [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
É bem estabelecido que o Universo está expandindo de modo acelerado. E uma das possíveis causas é um grau de liberdade escalar leve. Campos escalares também são uma consequência inevitável de muitas tentativas de estender modelos padrões, como dimensões extras, supersimetria e teoria das cordas. É natural, ´ portanto, perguntar-se o quão compatíveis eles são com a fenomenologia. Em particular, grande interesse teórico existe em saber se tais escalares levam a violações dos princípios fraco e forte da equivalência. Neste trabalho, no entanto, focamos em outro — embora relacionado — assunto. O fenômeno no qual estamos interessados é a fase inspiral de binárias compactas. Usando uma abordagem de teoria de campos efetiva, estudamos os efeitos nesses sistemas de varias autointerações que esse campo escalar pode apresentar, focando nas contribuições de ordem mais baixa das autointerações ϕ 3 , ϕ (∂ϕ) 2 e ϕ 4 ao potencial efetivo e a potência emitida pelo sistema. Encontramos divergências IR que indicam inconsistências nos modelos ϕ 3 e ϕ 4 , e argumentamos sobre como essas inconsistências podem estar relacionadas a natureza não-perturbativa da autointeração ϕ 3 . A autointeração ϕ (∂ϕ) 2 se comporta de maneira similar as autointerações cúbicas da relatividade geral. Como uma investigação adicional ao final de nosso trabalho, comparamos potencia monopolar com potência dipolar em escalares, ambas na ordem mais baixa e na ausência de autointerações, e estimamos a excentricidade de uma órbita elíptica a partir da qual a potencia monopolar passa a dominar. Também discutimos a contribuição ao potencial efetivo de autointerações sem derivadas em geral

It is well-established that the Universe is expanding at an accelerated rate. And one of the possible causes is a light scalar degree of freedom. Scalar fields are also an inevitable consequence in many attempts at extending standard models, such as extra dimensions, supersymmetry and string theory. It is only natural, then, to ask how compatible they are with phenomenology. In particular, great theoretical interest exists in knowing whether such scalars lead to violations of the weak and strong equivalence principles. In this work, however, we focus on another, albeit related, subject. The phenomenon we are interested in is the inspiral of compact binaries. Using an effective field theory approach, we study the effects on these systems of many self-interactions that this scalar field might present, focusing on the leading contributions from a ϕ 3 , a ϕ (∂ϕ) 2 and a ϕ 4 self-interaction to the effective potential and the emitted power. We encounter IR divergences which indicate inconsistencies in the ϕ 3 and ϕ 4 models, and argue as to how these inconsistencies are related to the non-perturbative nature of the ϕ 3 self-interaction. The ϕ (∂ϕ) 2 self-interaction is found to behave similarly to standard cubic selfinteractions of general relativity. As an additional investigation at the end of our work, we compare leading monopolar power with leading dipolar power emitted in scalars, in the absence of self-interactions, and estimate the eccentricity of an elliptical orbit for which monopolar power begins to dominate. We also discuss the contributions to the effective potential of non-derivative self-interactions in general
Problema de dois corpos em gravidade escalar com autointerações
Keywords: Teoria de campos escalares; Ondas gravitacionais; Relatividade geral (Física)