Exotic properties of extended objects in field theories

Résumé

El trabajo presentado en esta tesis doctoral estudia las propiedades de los defectos en varios modelos físicos. Los defectos aparecen en teorías de campos donde ocurre una ruptura espontánea de simetría, y son unos objetos extensos de larga duración que consisten en regiones especiales del espacio tiempo que tienen una más alta concentración de energía, carga, o ambas. Aparecen en diversos campos de la física, como por ejemplo, en teoría de supercuerdas, cosmología o materia condensada. En algunas teorías, existen argumentos topológicos que predicen la existencia de efectos topológicos. Además de éstos, existe también la posibilidad de que se formen defectos no-topológicos, cuya existencia y comportamiento no se conoce a priori, y es necesario estudiar su dinámica para aprender sus propiedades. La tesis comienza con una introducción donde se describen los defectos topológicos y no-topológicos en diferentes contextos, como por ejemplo las cuerdas de Nielson-Olesen, o las cuerdas semilocales. En el siguiente capítulo pasamos a describir un tipo de defecto topológico; los monoplos globales O(3). Éstos tienen unas propiedades verdaderamente curiosas: aunque se demuestra en este trabajo que son estables frente a perturbaciones infinitesimales, una deformación finita del monopolo esféricamente simétrico puede llevar al sistema a decaer al vacío dinámicamente. La dinámica de los monopolos globales es importante también en el contexto de las cuerdas semilocales, ya que las cuerdas semilocales terminan en monopolos globales. Una posible descripción de las cuerdas semilocales viene dada al embeber cuerdas de Nielsen-Olesen en un cierto límite del modelo standard electrodébil: específicamente, el límite en el que los campos de gauge SU(2) se desacoplan. En el siguiente capítulo, relajamos ese límite para estudiar la existencia y persistencia de una red de segmentos de cuerdas electrodébiles. Las cuer