Transferência de energia entre partículas e ondas gravitacionais

Abstract

As ondas gravitacionais não-lineares são soluções exatas das equações de Einstein, correspondendo geometricamente a uma congruência geodésica nula no espaçotempo, cujas superfícies perpendiculares representam o espaço plano bidimensional. Fisicamente tais soluções representam ondas progressivas propagando-se na velocidade da luz. Nesta tese, o tensor métrico representando tais ondas é obtido a partir de imposições físicas sobre um espaço-tempo geral, com a interação entre as ondas e partículas livres investigada por meio da transferência de energia entre elas. Modelando-se ondas pulsantes polarizadas, descobre-se que uma onda gravitacional pode fornecer ou remover energia de uma partícula, a depender das condições iniciais da partícula e de parâmetros da onda. Encontra-se valores discretos para o parâmetro, relacionado ao comprimento do pulso, fornecendo máxima transferência de energia. Nota-se uma relação entre as direções das acelerações inerciais do espaço-tempo e o centro de energia do mesmo, calculada utilizando-se as ferramentas do Teleparalelismo Equivalente à Relatividade Geral (TERG). Destarte, propõe-se uma descrição, generalizando o teorema trabalho-energia clássico, descrevendo a transferência de energia e a validade do mesmo é corroborada numericamente. Estende-se as investigações para ondas gravitacionais mais gerais, as ondas giratônicas, com a energia e o momento angular dessas ondas calculadas no TERG. A interação das ondas giratônicas e partículas é investigada, com a observação da transferência de energia e momento angular entre a onda e a partícula. A partir das distinções qualitativas entre os casos, infere-se a relação entre algumas quantidades conservadas do campo gravitacional e das partículas. A partir dos resultados obtidos, especula-se a possibilidade das ondas gravitacionais serem interpretadas como defeitos topológicos no espaço-tempo.