Agujeros negros y solitones gravitatorios en teorías de gravedad con términos superiores en la curvatura

• Autores: Garraffo, Cecilia
• Año de publicación: 2009
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Giribet, Gastón Enrique
• Materia: AGUJEROS NEGROS; GRAVEDAD CUANTICA; DIMENSIONES ADICIONALES; BLACK HOLES; QUANTUM GRAVITY; HIGHER-DIMENSIONS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La teoría de gravedad de Lovelock es la extensión natural de la teoría de Einstein a dimensiones mayores que cuatro. Esta es una teoría de gran importancia en física teórica ya que incluye a la Relatividad general y a las llamadas Gravedades de Chern-Simons como ejemplos particulares. Además, la teoría de Lovelock emerge como una corrección de segundo orden en la parte gravitacional de la acción efectiva de bajas energías de ciertas teorías de cuerdas. En esta tesis, estudiamos soluciones de agujero negro y solitones gravita- torios en la teoría de Lovelock. Comezamos nuestro estudio discutiendo las motivaciones para considerar esta teoría de gravedad en particular. Luego, revemos cómo, en el régimen de distancias cortas, la física de los agujeros negros resulta modificada con respecto a lo que aprendimos de la mano de la Relatividad General. Discutimos en detalle los aspectos geométricos y termodinámicos. Luego, atacamos el problema de incluir términos de borde, y usamos éstos para construir soluciones de vacío que pueden ser pensadas como solitones gravitatorios de la teoría de Lovelock en cinco dimensiones. Analizamos detalladamente la (in)estabilidad y la estructura global de las nuevas soluciones. De la gran familia de nuevas soluciones que encontramos, prestamos particular atención a las soluciones de vacío tipo wormhole y tipo vacuum-shells, esféricamente simétricas. La existencia de este tipo de solu- ciones nos lleva a mostrar que los teoremas tipo Birkhoff en la teoría de Lovelock resultan ser válidos sólo localmente, a diferencia de lo que ocurre en la teoría de Einstein. También estudiamos la naturaleza de la singularidad en la teoría de Lovelock. En esta teoría, existen soluciones de masa positiva que, aún así, exhiben singularidades de curvatura desnudas. Probamos que, cuando estas singularidades son analizadas con el método de quantum probes, estos espacios singulares pueden ser considerados como regulares en el con- texto cuántico. Esta tesis está basada en los resultados que la autora ha publicado en las referencias [81, 80, 82]. El contenido también fue presentado por la autora en dos seminarios dictados en el Martin A. Fisher Physics Department de Brandeis University.
Lovelock theory of gravity is the natural extension of Einstein theory to higher dimensions. This is a theory of great importance in theoretical physics because it includes General Relativity and the so called Chern-Simons gravities as particular examples. Besides, Lovelock theory arises as next-to- leading corrections in the gravitational part of the low energy effective action of certain string theories. In this thesis we study black hole solutions and gravitational solitons in Lovelock theory. We begin by discussing the motivation for considering this particular theory of gravity. Then, we review how, in the short-distance regime, black hole physics gets modified with respect to what we know from General Relativity. Geometrical and thermodynamical aspects are discussed in detail. Then, we address the problem of including boundary terms, and use them to construct vacuum solutions that can be thought of as gravita- tional solitons of five-dimensional Lovelock theory. We carefully analyse the (in)stability and global structure of the new solutions. Among the large fam- ily of new exact solutions we found, particular attention is focused on vacuum spherically symmetric wormholes and vacuum-shells. The existence of such solutions leads us to show that Birkhoff-like theorems only hold locally in Lovelock theory, in contrast to Einstein theory. We also study the nature of the singularity. Solutions of positive mass exhibiting naked curvature sin- gularity exist, and we prove that when testing with quantum probes these singular spaces can be regarded as regular within a quantum mechanical context. This thesis is based on the results the author has published in references [81, 80, 82]. The material was also presented by the author in two lectures delivered in the Martin A. Fisher Physics Department of Brandeis University.
Fil: Garraffo, Cecilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.