Testes de modificações da gravitação em curtas distâncias e a interferometria de nêutrons

The advent of braneworld theories has renewed the interest in studying extra dimensions, in particular, due to the implication that gravitation is amplified in short distance domains in these scenarios. Motivated by this prediction, many experiments were carried out in order to test such modifications in gravity on ever smaller length scales. Among these experiments, we highlight neutron interferometry, one of the central themes of our work. In neutron interferometry experiments, the effects of the extra dimensions would manifest themselves through the gravitational interaction between the neutron and the material medium the particle passes through inside the interferometer. However, in zero-thick branes models the internal gravitational potential produced by an extended source, which would describe this interaction, cannot be calculated, since it diverges. In view of this limitation, we consider this question in the context of a thick brane scenario. In this model, it is possible to determine a very relevant quantity in this type of problem, the direct scattering length of the neutron, with which we can identify which physical quantity of this model can be constrained by neutron interferometry. As we will see, the length of direct scattering obtained in this new scenario depends on the nuclear model. One way to avoid this dependency is to consider interferometric experiments in which the source that causes the neutron phase shift is an electric field, as in the Aharonov-Casher (AC) effect test. Contrary to what Newtonian theory establishes, that the resting mass of matter generates the gravitational field, in the case of the AC experiment, the energy of the electric field and its pressure would be the origins of the gravitational field. Thus, as the source that generates the deviation in the neutron wave phase is non-baryonic and relativistic, we argue that this experiment can be seen a test of the short-range behavior of post- Newtonian parameters that measure how much gravity is produced by internal energy and pressure, according to the PPN formalism. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Com o advento das teorias de branas, houve uma renovação no interesse em estudar dimensões extras, em especial, devido à implicação de que a gravitação é amplificada em domínios de curtas distâncias nesses cenários. Motivados por essa previsão, muitos experimentos foram realizados a fim de testar tais modificações na gravidade em escalas de comprimento cada vez menores. Entre esses experimentos destacamos a interferometria de nêutrons, um dos temas centrais do nosso trabalho. Nos experimentos de interferometria de nêutrons, os efeitos das dimensões extras se manifestariam através da interação gravitacional entre o nêutron e o meio material que ele atravessa no interior do interferômetro. Porém, em modelos de branas sem espessura o potencial gravitacional interno produzido por uma fonte extensa, que descreveria essa interação, não pode ser calculado, uma vez que ele diverge. Diante dessa limitação, recorremos ao modelo de branas com espessura. Nesse modelo é possível determinar uma quantidade muito relevante nesse tipo de problema, o comprimento de espalhamento direto do nêutron, com o qual podemos identificar qual quantidade física desse modelo poderá ser vinculada pela interferometria de nêutrons. Como veremos, o comprimento de espalhamento direto obtido nesse novo cenário é dependente do modelo nuclear. Uma maneira de evitarmos essa dependência é considerar experimentos interferométricos nos quais a fonte que provoca o deslocamento da fase do nêutron é um campo elétrico, como no teste do efeito Aharonov-Casher (AC). Diferentemente do que estabelece a teoria newtoniana, segundo a qual a massa de repouso da matéria é o que gera o campo gravitacional, no caso do experimento AC, seriam a própria energia do campo elétrico e sua pressão, as origens do campo gravitacional. Dessa forma, como a fonte que gera o desvio na fase de onda do nêutron é não-bariônica e relativística, argumentamos que esse experimento pode ser visto como testes do comportamento de curto alcance dos parâmetros pós-newtonianos que medem quanta gravidade ´e produzida pela energia interna e pela pressão, de acordo com o formalismo PPN.