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A statistical analysis of varying α data
Full text linkWe collect different groups of data of the variation of the fine structure constant to compare and verify the consistency between them using the Student test and Confidence Intervals. We separate data sets in smaller intervals based on a proposed criterion. Another statistical analysis is proposed that considers phenomenological models for the variation in α. The results show consistency for a certain amount of reduced intervals, in contrast to those obtained considering the mean values from the entire interval.Fil: Kraiselburd, Lucila. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Landau, Susana Judith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Simeone, Claudio Mauricio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin
Primordial gravitational waves and the collapse of the wave function
Full text linkThe self-induced collapse hypothesis was introduced by D. Sudarsky and collaborators to explain the origin of cosmic structure from a perfect isotropic and homogeneous universe during the inflationary regime. In this paper, we calculate the power spectrum for the tensor modes, within the semiclassical gravity approximation, with the additional hypothesis of a generic self-induced collapse of the inflaton’s wave function; we also compute an estimate for the tensor-to-scalar ratio. Based on this calculation, we show that the considered proposal exhibits a strong suppression of the tensor modes amplitude; nevertheless, the corresponding amplitude is still consistent with the joint BICEP/KECK and Planck Collaboration’s limit on the tensor-to-scalar ratio.Fil: Leon Garcia, Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Kraiselburd, Lucila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Landau, Susana Judith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin
Testing modified gravity theory (MOG) with type Ia supernovae, cosmic chronometers and baryon acoustic oscillations
Full text linkWe analyse the MOdified Gravity (MOG) theory, proposed by Moffat, in a cosmological context. We use data from Type Ia Supernovae (SNe Ia), Baryon Acoustic Oscillations (BAO) and Cosmic Chronometers (CC) to test MOG predictions. For this, we perform χ2 tests considering fixed values of H0 and VG, the self-interaction potential of one of the scalar fields in the theory. Our results show that the MOG theory is in agreement with all data sets for some particular values of H0 and VG, being the BAO data set the most powerful tool to test MOG predictions, due to its constraining power.Fil: Negrelli, Carolina Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Kraiselburd, Lucila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Landau, Susana Judith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Scoccola, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentin
The variation of the fine structure constant: an update of statistical analysis with recent data
Full text linkAims. We analyze different astronomical data of the variation in the fine structure constant obtained with KECK and VLT to check their consistency.Methods. We test consistency using the Student test and confidence intervals. We split the data sets in smaller intervals and group them by i) redshift and ii) angular position. Another statistical analysis is proposed considering phenomenological models for the variation in alpha. Results. Results show consistency for reduced intervals for each pair of data sets considered and suggest that the variation in alpha is important at higher redshifts.Conclusions. Even though the ?dipole model? proposed by Webb et al. seems to be the most accurate phenomenological model, the statistical analyses indicates that the variation in might be depending both on redshift and angular position.Fil: Kraiselburd, Lucila. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Cs.astronomicas y Geofisicas. Area Fisica Teorica;Fil: Landau, Susana Judith.Fil: Simeone, Claudio Mauricio. Departamento de Física. FCEN. UBA
Testeando un modelo cosmológico alternativo con datos observacionales
Full text linkEn el contexto de la cosmología moderna y con el descubrimiento en 1998 de la expansión acelerada del universo, el Modelo Cosmológico Estándar (ΛCDM) incluyó entre sus hipótesis a la famosa constante cosmológica, que permite no solo obtener un modelo de universo en expansión acelerada, sino además estar en concordancia con las observaciones.
Sin embargo, nunca quedó claro cuál es el referente físico de dicha constante cosmológica. Entre las alternativas están, que sea una componente de materia extra desconocida (una quinta esencia), energía de vacío de los campos cuánticos o un comportamiento aún no contemplado de la gravedad, que será la propuesta que nosotros hemos decidido investigar en el presente trabajo. Para ello, generalizamos las ecuaciones de campo de la Relatividad General, a partir de una modificación en la acción, reemplazándola por otra que nos lleva a unas nuevas ecuaciones de campo. Existen varias alternativas, entre las cuales, nosotros empleamos en la acción, la función f(R) de Starobinsky, donde el escalar de Ricci es sustituido por una función del mismo obteniendo sus correspondientes ecuaciones de campo. Estas admiten la solución cosmológica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), dando lugar a un modelo cosmológico alternativo al Modelo Cosmológico Estándar cuya viabilidad analizaremos.
A partir de la utilización de un método estadístico de cadenas de Markov-Monte Carlo, es posible estimar los valores óptimos de los parámetros libres de la teoría, en este caso se consideraron 4 sets de observables cosmológicos: Cronómetros Cósmicos (CC), Núcleos Activos de Galaxias (AGN), Supernovas tipo Ia (SnIa), y Oscilaciones Acústicas de Bariones (BAO). Una vez obtenido el espacio de parámetros, estudiamos las implicancias de los valores determinados y las predicciones que este modelo cosmológico nos brinda, en vista de indagar si estas soluciones pueden resolver problemas abiertos en cosmología, como por ejemplo aliviar la tensión de Hubble, entre otros, como también analizar la validez de la teoría alternativa de gravedad.Licenciado en AstronomíaUniversidad Nacional de La PlataFacultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica
Screening fifth forces in scalar-vector-tensor theories
Full text linkWe study a screening mechanism in the context of scalar-vector-tensor (SVT) theories. Thisscreening mechanism is based on both the derivative self-interactions of the vector field and theinteractions of the scalar field with the vector field and curvature. We calculate the field equationsin a spherically symmetric space-time, and then, we study the conditions for which this mechanismis successful in a weak gravitational background. In order to corroborate these analytical results,we have performed a numerical integration of the full equations. Finally, the corrections to thegravitational potentials have also been computed. We conclude that the present model, includingboth kinds of interactions, can avoid the propagation of the additional longitudinal mode arisingin these theories. We also show that the space parameter of the model is compatible with solarsystem constraints. This result extends the previous one found in the literature for generalizedProca theories to the case of SVT theories in the presence of scalar-vector interactions.Fil: Gonzalez Espinoza, Manuel. Universidad de Playa Ancha. Facultad de Ciencias Naturales y Exactas; ChileFil: Otalora, Giovanni. Universidad de Tarapacá; ChileFil: Kraiselburd, Lucila. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas. Área Física Teórica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Landau, Susana Judith. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin
Thick shell regime in the chameleon two-body problem
Full text linkIn a previous paper [Phys. Rev. D 97, 104044 (2018)] we pointed out some shortcomings of the standard approach to chameleon theories consisting in treating the small bodies used to test the weak equivalence principle (WEP) as test particles, whose presence do not modify the chameleon field configuration. In that paper we developed an alternative method to determine the relevant field configuration which takes into account the influence of both test and source bodies, and computed the chamaleon mediated force. Relying on that analysis we showed that the effective acceleration of test bodies is composition dependent even when the model is based on universal couplings. In this paper, we improve our method by using a more suitable approximation for the effective chameleon potential in situations where the bodies are in the socalled “thick shell regime.” We then find new and more restrictive bounds on the model’s parametres by confronting the new theoretical predictions with the empirical bounds on Eötvös parameter comming from the lunar laser ranging experiments.Fil: Kraiselburd, Lucila. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Landau, Susana Judith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Salgado, Marcelo. Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Ciencias Nucleares; MéxicoFil: Sudarsky, Daniel. Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Ciencias Nucleares; MéxicoFil: Vucetich, Hector. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentin
Modelos cosmológicos alternativos al Modelo Cosmológico Estándar: test locales y cosmológicos
Full text linkEn esta tesis doctoral se analizaron varios aspectos de teorías alternativas a la Relatividad General (RG). El descubrimiento de la expansión acelerada del Universo a partir de las luminosidades de las supernovas tipo Ia en 1998 dio lugar a una modificación en el Modelo Cosmológico Estándar. La modificación más simple y que permite actualmente explicar todos los datos observacionales actuales consiste en incluir el término de la constante cosmológica propuesto por Einstein (técnicamente se denomina a tales cosmologías ΛCDM y constituye el Modelo Cosmológico Estándar actual que se basa en la Teoría de la Relatividad General). Sin embargo, el valor inferido observacionalmente para dicha constante no puede ser explicado utilizando las teorías físicas actuales. Por este motivo, se han propuesto teorías alternativas al Modelo Cosmológico Estándar que pueden dividirse en dos familias: i) campos escalares con acoplamiento mínimo a la gravedad y a la materia, y ii) teorías de gravitación alternativas a la Relatividad General. En el primer caso, la aceleración del Universo se puede explicar a partir de una componente adicional en el tensor de energía-momento que tiene la particularidad de tener presión negativa, a esa componente se la denomina energía oscura. En el segundo, una modificación a la teoría de gravedad de Einstein sería la responsable de la expansión acelerada del Universo. Esta tesis se enfocó en el estudio de dos familias de este último tipo de teorías:
1. Teorías f (R): en este tipo de teorías se reemplaza el escalar de Ricci R por una función del mismo. Existe tanta cantidad de teorías como funciones f (R) puedan proponerse, sin embargo, se ha demostrado que solo algunas satisfacen las cotas experimentales en el Sistema Solar recurriendo para ello a la versión escalar-tensorial de las mismas. Dicha transformación no está siempre bien definida. Por lo tanto, el cálculo de las predicciones para el parámetro post-newtoniano en el Sistema Solar sin recurrir a esa identificación era una asignatura pendiente a la hora de validar las teorías f (R). En esta tesis, se trabajó de forma analítica en el marco teórico original de la teoría (marco de Jordan) para resolver el problema de un cuerpo para el sistema Sol - corona solar - medio interestelar. Se obtuvo la predicción teórica para el parámetro post-newtoniano (PPN) γ cuyo valor se encuentra limitado experimentalmente por la sonda Cassini (que mide el efecto Shapiro) y los experimentos que ponen límites a partir de la deflexión de la luz causada por el Sol. Se han analizado cuatro familias de teorías f (R) y se encontró que en algunos casos (y para algunos parámetros de dichas teorías) la predicción teórica satisface los límites observacionales.
2. Teoría MOdified Gravity (MOG): esta teoría covariante fue propuesta por J. Moffat en el 2006 y es una modificación de la Relatividad General en la cual se introducen tres campos escalares adicionales y un campo vectorial. La particularidad de esta teoría radica en que no solo se la presenta como una explicación alternativa a la energía oscura sino que también busca reemplazar a la materia oscura. En esta tesis se ha estudiado la teoría en dos en dos escenarios muy diferentes (que implican escalas distintas): la curva de rotación de la Vía Láctea y la cosmología.
En el primer caso se obtuvieron las predicciones teóricas para la curva de rotación de la Vía Láctea. Para ello, se realizó un cálculo numérico considerando diferentes y complejas morfologías bariónicas. Luego, estas predicciones fueron comparadas con dos conjuntos de observaciones de características diferentes utilizando el estimador estadístico χ 2. A partir de este análisis se concluye que la teoría, tal como se encuentra actualmente en la literatura, no puede describir la curva de rotación que se obtiene de las observaciones. Sin embargo, al considerar un rango más amplio para los parámetros de la teoría es posible encontrar una predicción estadísticamente consistente con las observaciones.
En el segundo caso, se resolvieron numéricamente las ecuaciones de la métrica para un Universo isótropo y homogéneo, junto con las ecuaciones de movimiento de los campos, las cuales se encuentran acopladas. Se obtuvo la predicción teórica para la evolución de H(z) y se realizó un análisis estadístico utilizando datos recientes.
Los datos utilizados provienen de las observaciones de supernovas tipo Ia de la última compilación que se encuentra en la literatura (Pantheon) y estimaciones de H(z) obtenidas con el método de los cronómetros cósmicos. Este método se basa en una técnica novedosa en la que se utiliza el cálculo de la edad diferencial de galaxias para obtener la variación del tiempo cósmico con el corrimiento al rojo. Para ambos conjuntos de datos se encontró que las predicciones de la teoría son consistentes con las observaciones al utilizar el valor dado por Moffat para el potencial de auto-interacción del campo escalar G.Doctor en AstronomíaFacultad de Ciencias Astronómicas y GeofísicasFacultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica
Variación espacial de las constantes fundamentales: comparación entre los modelos fenomenológicos y distancias luminosas de supernovas tipo Ia
Full text linkEl Modelo Estándar y la Relatividad General son las teorías que explican, con gran éxito, los fenómenos físicos a bajas energías. Las ecuaciones de dichas teorías involucran ciertos parámetros que tienen la particularidad de permanecer invariantes en el espacio-tiempo. Son las llamadas constantes fundamentales. Desde la hipótesis de Dirac en 1937, según la cual, las constantes fundamentales son simples funciones de la edad del Universo; la variación temporal y espacial de dichas constantes ha sido objeto de numerosos trabajos de investigación. El interés teórico en este tema proviene del hecho de que varias de las teorías que intentan unificar las cuatro interacciones fundamentales de la Física tienen diferentes predicciones para la variación de estos parámetros. Los datos observacionales y experimentales cumplen un rol muy importante ya que nos permiten testear la validez de estas teorías al establecer límites sobre la variación de las constantes fundamentales. La investigación experimental comprende desde mediciones en laboratorio hasta datos de origen cosmológico. La mayoría de los resultados obtenidos son consistentes con una variación nula de las constantes fundamentales. En los últimos años, Webb y colaboradores propusieron el denominado método de los muchos multipletes para analizar observaciones de quásares de alto corrimiento al rojo, obteniendo como resultado una variación no nula de la constante de estructura fina α. Para poder explicar los datos obtenidos propusieron una variación espacial de α de tipo dipolar. De ser cierta esta variación, debería tener consecuencias en las luminosidades medidas de las Supernovas Tipo Ia (SNIa). Esto se debe a que la luminosidad máxima alcanzada en la explosión depende de α a través de la opacidad de la atmósfera en expansión y de la energía liberada. La importancia de las SNIa radica en que pueden ser utilizadas como candelas estándar debido a su notable homogeneidad.
En este trabajo se utilizan las distancias luminosas de Supernovas tipo Ia (SNIa) con el fin de testear el modelo fenomenológico dipolar propuesto por Webb y colaboradores. Para ello, se realiza un análisis estadístico con el objetivo de contrastar los valores observacionales de las distancias luminosas con las predicciones teóricas del modelo dipolar. Éstas se calculan introduciendo una modificación debida a la posible variación de α. Por otro lado, se utilizan estos mismos datos para realizar un análisis estadístico obteniendo nuevos parámetros para el modelo dipolar, verificando luego su consistencia con aquellos obtenidos a partir de las observaciones de quásares. Los resultados indican que los datos de SNIa actuales no permiten distinguir entre un modelo con variación de espacial de α de tipo dipolar y el Modelo Estándar donde α no varía. También se concluye la inconsistencia entre los parámetros de dipolo obtenidos a partir de las observaciones de SNIa con los que se obtuvieron a partir de las observaciones de quásares. Por último, se realiza una primera estimación para una posible variación espacial de tipo dipolar, tanto de la velocidad de la luz c como de β = h*c, con h la constante de Planck reducida; añadiendo además en estos casos la dependencia de la masa de Chandrasekhar con dichas constantes.The large-number hypothesis conjectures that fundamental constants may vary. Accordingly, the space-time variation of fundamental constants has been an active subject of research for decades. Recently, using data obtained with large telescopes a phenomenological model in which the fine structure constant might vary spatially has been proposed. In this work, we test whether this hypothetical spatial variation of , which follows a dipole law, is compatible with the data of distant thermonuclear type Ia supernovae. Unlike previous works, in our calculations we consider not only the variation of the luminosity distance when a varying is adopted, but we also take into account the variation of the peak luminosity of Type Ia supernovae resulting from a variation of . We find that there is no significant difference between the several phenomenological models studied here and the standard one, in which does not vary spatially. We conclude that the present set of data of Type Ia supernovae is not able to distinguish the standard model from the dipole models, and thus cannot be used to discard nor to confirm the proposed spatial variation of . Also, we carry out a first estimation of the possible spatial variation of speed of light c and = ¯hc, where ¯h is the reduced Planck constant.Licenciado en AstronomíaUniversidad Nacional de La PlataFacultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica
Violación del Principio de Equivalencia en teorías con α variable
Full text linkEn esta tesis presentamos un estudio de la variación de la constante de estructura fina α. Más precisamente, analizamos el modelo propuesto por Bekenstein y lo comparamos tanto con experimentos tipo Eötvös, que verifican al Principio de Equivalencia, como con mecanismos térmicos de la Tierra y de otros planetas del Sistema Solar. Además, establecemos cotas superiores a los "parámetros de violación" del Principio de Equivalencia debido a la acción de las fuerzas fundamentales. Estos parámetros se encuentran estrechamente relacionados con muchas de las constantes fundamentales, por lo tanto a partir de ellos se pueden determinar límites superiores a las posibles variaciones espaciales de las constantes.Doctor en AstronomíaUniversidad Nacional de La PlataFacultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica
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