Registro:
| Título: | Aplicaciones cosmológicas de defectos topológicos no abelianos |
| Título alternativo: | Cosmological applications of non-abelian topological defects |
| Autor: | Morano, Alejandro Daniel |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Fecha de defensa: | 2026-03-19 |
| Fecha en portada: | 19/03/2026 |
| Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias Físicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Física |
| Director: | Santillán, Osvaldo Pablo |
| Consejero: | Núñez, Carmen Alicia |
| Jurado: | Orsaria, Milva Gabriela; Silva, Guillermo Ariel; Eiroa, Ernesto Fabián |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | BARIOGENESIS; CUERDAS COSMICAS; PAREDES DE DOMINIO; MATERIA OSCURA; PLASMA DE QUARKS-GLUONES; AXIONES; DEFECTOS TOPOLOGICOS NO ABELIANOS; CUERDAS SEMILOCALES; RADIACION GRAVITACIONALBARYOGENESIS; COSMIC STRINGS; DOMAIN WALLS; DARK MATTER; QUARK-GLUON PLASMA; AXIONS; NON-ABELIAN TOPOLOGICAL DEFECTS; SEMI-LOCAL STRINGS; GRAVITATIONAL RADIATION |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7917_Morano |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7917_Morano.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7917_Morano |
| Ubicación: | FIS 007917 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Morano, Alejandro Daniel. (2026). Aplicaciones cosmológicas de defectos topológicos no abelianos. (. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7917_Morano |
Resumen:
Esta tesis doctoral presenta una investigación comprehensiva sobre las aplicaciones cosmológicas de defectos topológicos no abelianos, estableciendo puentes entre la teoría de campos, topología y cosmología del universo primitivo. El trabajo se desarrolla en tres dimensiones complementarias: fundamentos teóricos, modelización fenomenológica y aplicaciones originales a problemas abiertos en cosmología. En la primera parte, se establecen los fundamentos matemáticos de los defectos topológicos mediante la teoría de homotopía, dando una clasificación sistemática para paredes de dominio, cuerdas cósmicas, monopolos y texturas según los grupos πn(M) de la variedad de vacío de la teoría. Se analizan mecanismos de formación como el proceso de Kibble-Zurek durante transiciones de fase cosmológicas, extendiendo conceptos clásicos de la física de materia condensada al contexto de teorías gauge no abelianas. Dando particular atención al caso de grupos de simetría SU(N) y sus patrones de ruptura espontánea, donde su estructura no conmutativa introduce modos internos adicionales y propiedades distintivas. La segunda parte del trabajo se centra en aplicaciones originales. En el Capítulo 3, se desarrolla un marco teórico para la dinámica clásica de fermiones en campos de monopolos no abelianos, generalizando las ecuaciones de Wong para incluir acoplamientos spin-gauge no abelianos. Este análisis revela mecanismos análogos al efecto Callan-Rubakov donde configuraciones topológicas pueden catalizar procesos de violación de número bariónico, proporcionando una descripción semiclásica de fenómenos previamente considerados puramente cuánticos. El Capítulo 5 introduce un modelo innovador de burbujas de quark y axiones, basado en [1]-[2], donde paredes de dominio no abelianas confinan plasma de quarks y gluones en configuraciones estables. Se demuestra que estas estructuras, formadas durante la transición de fase hadrón-quark a temperaturas T ∼100 MeV, evolucionan hacia estados superconductores de color (fase CFL, color-flavor-locked) mientras acumulan una asimetría bariónica. El modelo ofrece una explicación unificada para dos problemas cosmológicos fundamentales: la naturaleza de la materia oscura (a través de objetos macroscópicos con σ/M ∼ 10−10cm2/g ) y el origen de la asimetría bariónica, superando limitaciones de modelos tradicionales de quark nuggets. En el Capítulo 6, se calcula la radiación gravitacional emitida por vórtices no abelianos con espacios de móduli no compactos, demostrando que excitaciones puramente internas en el conifold de Calabi-Yau pueden generar espectros observables de ondas gravitacionales. Este resultado contrasta con el caso abeliano donde se requiere movimiento del centro de masa de la cuerda, sugiriendo huellas distintivas para identificar efectos no abelianos en observaciones cosmológicas. Metodológicamente, la tesis combina técnicas analíticas de teoría de campos con aproximaciones numéricas en regímenes de acoplamiento fuerte. Los resultados destacan el potencial de los defectos no abelianos como laboratorios naturales para explorar física más allá del modelo estándar, particularmente en contextos de alta densidad como estrellas de neutrones o el universo primordial. La investigación concluye que los defectos topológicos no abelianos constituyen herramientas versátiles para abordar problemas frontera en cosmología, estableciendo bases para futuras exploraciones en fenómenos como transiciones de fase en teorías de gauge, producción de ondas gravitacionales primordiales y mecanismos de bariogénesis.
Abstract:
This doctoral thesis presents a comprehensive investigation into the cosmological applications of non-abelian topological defects, building bridges between field theory, topology, and early universe cosmology. The work unfolds along three complementary dimensions: theoretical foundations, phenomenological modeling, and original applications to open problems in cosmology. In the first part, the mathematical foundations of topological defects are established using homotopy theory, providing a systematic classification for domain walls, cosmic strings, monopoles, and textures according to the πn(M) groups of the theory’s vacuum manifold. Formation mechanisms, such as the Kibble-Zurek process during cosmological phase transitions, are analyzed, extending classical concepts from condensed matter physics to the context of non-abelian gauge theories. Particular attention is given to symmetry groups SU(N) and their spontaneous breaking patterns, where their non-commutative structure introduces additional internal modes and distinctive properties. The second part of the work focuses on original applications. In Chapter 3, a theoretical framework for the classical dynamics of fermions in non-abelian monopole fields is developed, generalizing the Wong equations to include non-abelian spin-gauge couplings. This analysis reveals mechanisms analogous to the Callan-Rubakov effect where topological configurations can catalyze baryon number violation processes, providing a semi-classical description of phenomena previously considered purely quantum. Chapter 5 introduces an innovative model of quark-axion bubbles, based on [1]-[2], where non-abelian domain walls confine quark-gluon plasma in stable configurations. It is demonstrated that these structures, formed during the hadron-quark phase transition at temperatures T ∼100 MeV, evolve towards color superconducting states (CFL phase, color-flavor-locked) while accumulating a baryonic asymmetry. The model offers a unified explanation for two fundamental cosmological problems: the nature of dark matter (via macroscopic objects with σ/M ∼ 10−10cm2/g ) and the origin of the baryon asymmetry, overcoming limitations of traditional quark nugget models. In Chapter 6, the gravitational radiation emitted by non-abelian vortices with non-compact moduli spaces is calculated, demonstrating that purely internal excitations on the Calabi-Yau conifold can generate observable gravitational wave spectra. This result contrasts with the abelian case where motion of the string’s center of mass is required, suggesting distinctive imprints for identifying non-abelian effects in cosmological observations. Methodologically, the thesis combines analytical field theory techniques with numerical approximations in strong coupling regimes. The results highlight the potential of non-abelian de- fects as natural laboratories for exploring physics beyond the standard model, particularly in high-density contexts such as neutron stars or the early universe. The research concludes that non-abelian topological defects constitute versatile tools for addressing frontier problems in cosmology, establishing foundations for future explorations into phenomena such as gauge theory phase transitions, primordial gravitational wave production, and baryogenesis mechanisms.
Citación:
---------- APA ----------
Morano, Alejandro Daniel. (2026). Aplicaciones cosmológicas de defectos topológicos no abelianos. (. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7917_Morano
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Morano, Alejandro Daniel. "Aplicaciones cosmológicas de defectos topológicos no abelianos". , Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2026.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7917_Morano
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