Cosmologias com decaimento do vácuo e sua descrição por campos escalares não-canônicos
Motivados pelos problemas observacionais e teóricos enfrentados pelo modelo cosmológico padrão ($\\Lambda$CDM), investigamos a viabilidade de uma classe de modelos com $\\Lambda(H)$, ou decaimento do vácuo. Discutimos a dinâmica e a termodinâmica desses modelos, apresentando suas principais virtudes...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade de São Paulo (USP) |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:teses.usp.br:tde-30032025-110717 |
| Acceso en línea: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14131/tde-30032025-110717/ |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Campos escalares não-canônicos Cosmologia Cosmology Dark Energy de Sitter Stage Decaimento do vácuo Energia-escura Estágio de Sitter Inflação Inflation Non-Canonical Scalar Fields. Vacuum Decay |
| Sumario: | Motivados pelos problemas observacionais e teóricos enfrentados pelo modelo cosmológico padrão ($\\Lambda$CDM), investigamos a viabilidade de uma classe de modelos com $\\Lambda(H)$, ou decaimento do vácuo. Discutimos a dinâmica e a termodinâmica desses modelos, apresentando suas principais virtudes e propostas para a solução dos problemas do modelo $\\Lambda$CDM. Mostraremos que, nesses modelos, o Universo parte de um estágio de Sitter inicial, onde a expansão acelerada do Universo é definida por uma escala de energia muito alta $\\lesssim M_P$. Subsequentemente, o modelo segue a evolução tradicional, passando para as eras dominadas pela radiação, matéria e energia escura, o estágio de Sitter final. Essa classe de modelos evita a singularidade inicial, fornece uma solução para o problema dos horizontes, unifica os mecanismos de aceleração do Universo e inclui, de forma intrínseca, um cenário inflacionário. Apresentaremos uma abordagem termodinâmica em que obtemos a relação entre a taxa de produção das partículas e o decaimento do vácuo, sob a hipótese de que a entropia específica das partículas produzidas é constante. Mostramos também como obter uma descrição de campos escalares não-canônicos para essa classe de modelos. Nessa descrição, inicialmente toda a energia do campo está armazenada no potencial, que descreve a densidade de energia do vácuo. À medida que o tempo passa, o potencial transfere energia para o termo cinético (densidade de energia da radiação), cuja equação de estado é $p = ho/3$. Ao final do processo de decaimento do vácuo, a energia restante está completamente armazenada na radiação, sem um super-resfriamento ou reaquecimento. Finalmente, apresentamos as condições para que a aproximação de rolamento-lento seja respeitada nessa descrição e determinamos o espectro de potências inicial nesta condição. Tal resultado possibilita o estudo da formação das estruturas de larga escala neste modelo. |
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