Partículas de spin 1/2 e o papel da torção na descrição da interação gravitacional

Abstract

Nesta tese, propomos soluções para dois problemas clássicos da gravitação. Primeiramente, consideramos um modelo para uma partícula fundamental de spin 1/2, o qual faz uso da interpretação estendida de Hawking e Ellis para o espaço-tempo de Kerr-Newman. Ao mostrar que a estrutura topológica altamente não trivial da solução estendida de Kerr-Newman permite a existência de estados gravitacionais com momento angular semi-inteiro, as idéias de Wheeler de carga sem carga e massa sem massa são automaticamente incorporadas. O vetor de estado representando a solução de Kerr-Newman é construído, e mostra-se que sua evolução é governada pela equação de Dirac. Algumas conseqüências fenomenológicas do modelo são estudadas. Em seguida, na segunda parte da tese, abordamos o velho problema do papel desempenhado pela torção na descrição da interação gravitacional. Usando uma formulação não-holônoma do princípio de covariância geral, visto como uma versão ativa do princípio de equivalência forte, fazemos um estudo da prescrição de acoplamento minimal na presença de curvatura e torção. A prescrição de acoplamento minimal obtida através deste princípio é sempre equivalente àquela da relatividade geral, um resultado que reforça o ponto de visa teleparalelo, de acordo com o qual a torção não representa graus de liberdade adicionais para gravitação, mas simplesmente uma forma alternativa de representar o campo gravitacional. Propomos,então, uma formulação diferente para a gravitação que inclui esta nova interpretação para a torção, na qual o campo fundamental é representado, não pela métrica, mas por uma conexão. Consequentemente, paradigma da invariância por difeomorfismos é substituído neste modelo pela envariância sob o grupo de Lorentz