Registro:
| Documento: | Tesis de Grado |
| Título: | Producción de un fondo estocástico de ondas gravitatorias durante recalentamiento |
| Autor: | Elía, Juan Pablo |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Fecha de defensa: | 2025-03-19 |
| Fecha en portada: | Marzo 2025 |
| Grado Obtenido: | Grado |
| Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias Físicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Física |
| Director: | Calzetta, Esteban Adolfo |
| Director Asistente: | Mirón Granese, Nahuel Omar |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000245_Elia |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/seminario/seminario_nFIS000245_Elia.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/seminario/document/seminario_nFIS000245_Elia |
| Ubicación: | Dep.FIS 000245 |
| 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. Elía, Juan Pablo. (2025). Producción de un fondo estocástico de ondas gravitatorias durante recalentamiento. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000245_Elia |
Resumen:
En esta tesis se realiza una revisión integral de un período muy temprano en la evolución del universo llamado recalentamiento cosmológico. En particular, luego de finalizada la conocida etapa inflacionaria, durante la cual la energía contenida en el campo del inflatón genera una expansión exponencial del universo, este queda vacío de partículas y a temperatura cero, lo que no se corresponde con el estado térmico de radiación a muy alta temperatura que es necesario para dar comienzo a la cosmología estándar. La etapa de recalentamiento cosmológico, que conecta inflación con la teoría del universo caliente, provee una explicación para la producción del contenido de materia del universo así como de la llegada a un estado de equilibrio térmico de radiación para las partículas producidas. Durante este proceso se crean diversas huellas observacionales y reliquias que podrían ser observadas en el futuro, como pueden ser las ondas gravitatorias, agujeros negros primordiales, materia oscura y la variación de ciertos observables inflacionarios. Además, durante esta etapa se dan las condiciones necesarias para la bariogénesis, lo que podría dar una explicación a la asimetría bariónica del universo actual. El período de Recalentamiento se divide, generalmente, en tres partes. La primera parte es el precalentamiento, en donde el modo homogéneo del inflatón transfiere energía de forma explosiva hacia los campos con los que está acoplado, lo que los amplifica exponencialmente y genera un gran número de partículas lejos del equilibrio térmico. Esta rápida transferencia de energía puede lograrse mediante una resonancia paramétrica, inestabilidad espinodal o producción gravitatoria. La segunda parte se caracteriza por una evolución turbulenta y autosimilar del número de ocupación de las partículas producidas, que transfiere la energía desde el infrarrojo, donde hay una inyección de energía por parte del inflatón, hacia el ultravioleta. Durante esta etapa se llega a un estado pretermalizado en el cual la parte infrarroja del espectro tiene una forma que se aproxima a la de un estado térmico de radiación. Una vez que el espectro turbulento abarca todo el rango inercial comienza la tercera parte dominada por la termalización propiamente dicha, que incluye la equilibración química de todas las especies presentes y que típicamente dura mucho más que todos los procesos anteriores. Las ondas gravitatorias se producen cuando comienzan los efectos no lineales ya que estos amplifican explosivamente las fluctuaciones tanto del inflatón como de los otros campos presentes, lo que sucede en simultáneo con la finalización del precalentamiento. Actualmente no se dispone de modelos integrales que describan en detalle todo el proceso de recalentamiento. Habitualmente, se considera que el contenido de materia del universo está compuesto por uno o pocos campos escalares, lo cual dista mucho de representar la complejidad del modelo estándar de la física de partículas. Incluso en estos escenarios simplificados, no se ha logrado estudiar, ni mediante simulaciones numéricas ni de forma analítica, la llegada a un estado de equilibrio térmico. Las estimaciones analíticas disponibles no consideran las etapas finales de la termalización, donde las correcciones cuánticas adquieren un rol importante. Despreciando dichas correcciones es posible estimar la temperatura de Recalentamiento, que en base a lo realizado en esta tesis resulta Tr ∼ 105 eV, pero que es un resultado extremadamente sensible tanto a los parámetros de inflación como a los propios del proceso de recalentamiento. Ninguno de los modelos abordados en la literatura ha logrado predecir una temperatura que permita una transición completamente satisfactoria entre inflación y la cosmología estándar, ya que la temperatura obtenida suele ser demasiado baja, y el proceso muy prolongado. Para superar este problema, aún abierto, podría ser necesario desarrollar modelos más realistas que incluyan un contenido de materia más cercano al del modelo estándar, ya que las interacciones entre distintos campos podrían ser clave para acelerar la equilibración térmica durante esta etapa del universo temprano.
Citación:
---------- APA ----------
Elía, Juan Pablo. (2025). Producción de un fondo estocástico de ondas gravitatorias durante recalentamiento. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000245_Elia
---------- CHICAGO ----------
Elía, Juan Pablo. "Producción de un fondo estocástico de ondas gravitatorias durante recalentamiento". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2025.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000245_Elia
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