Impacto de extensões da gravidade na inflação e reaquecimento

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Santos, Felipe Bruno Medeiros dos
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54561
Resumo: In this work, we investigate the impact of extensions of gravity in cosmic inflationary scenarios, in which a scalar field, dubbed inflaton is considered as responsible for the accelerated expansion of the primordial Universe. In particular, we will see how such changes affect the cosmic microwave background radiation temperature power spectrum, determined with great precision by the most recent experiments that investigate it. Initially, we consider that the inflaton is non-minimally coupled to gravity, and we will check the predictions for two specific models. The first one is characterized by the β-exponential potential, which generalizes the well-known power-law inflation, and it is motivated by brane dynamics; the next model arises from a supergravity realization, usually called the Witten-O’Raifeartaigh inflation. Through a statistical analysis, we will establish constraints on cosmological parameters of the specific models, determining if there is any preference from data for the presence of a nonminimal coupling. The connection of such models with the reheating period is investigated next, in a way that we seek to establish the relation between the duration and temperature of reheating with the properties of the model. By choosing the Witten-O’Raifeartaigh one, we use the results of the previous analysis to numerically model the post-inflationary era, in a way that non-linear effects on the growth of perturbations of the field are considered, resulting in an amplification of said fluctuations through a preheating process. These fluctuations can be responsible for the formation of long-lived structures dubbed oscillons, argued as a possible source of primordial gravitational waves. Finally, we check the possibility of application of the β-exponential scenario to the warm inflation picture, in which the energy dissipation of the field into radiation is realized at the same time that inflation proceeds, with the degree of dissipation greatly impacting the predictions of a given model. We will see that for the β-exponential model, it is possible to make the strong dissipation regime concordant with the swampland conditions, recently investigated in the literature in the context of warm inflation.
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Through a statistical analysis, we will establish constraints on cosmological parameters of the specific models, determining if there is any preference from data for the presence of a nonminimal coupling. The connection of such models with the reheating period is investigated next, in a way that we seek to establish the relation between the duration and temperature of reheating with the properties of the model. By choosing the Witten-O’Raifeartaigh one, we use the results of the previous analysis to numerically model the post-inflationary era, in a way that non-linear effects on the growth of perturbations of the field are considered, resulting in an amplification of said fluctuations through a preheating process. These fluctuations can be responsible for the formation of long-lived structures dubbed oscillons, argued as a possible source of primordial gravitational waves. Finally, we check the possibility of application of the β-exponential scenario to the warm inflation picture, in which the energy dissipation of the field into radiation is realized at the same time that inflation proceeds, with the degree of dissipation greatly impacting the predictions of a given model. We will see that for the β-exponential model, it is possible to make the strong dissipation regime concordant with the swampland conditions, recently investigated in the literature in the context of warm inflation.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNeste trabalho, investigamos o impacto de extensões da gravidade em cenários de inflação cósmica, no qual se considera um campo escalar denominado inflaton, responsável pela expansão acelerada do universo primordial. Em particular, veremos como tais mudanças afetam o espectro de temperatura da Radiação Cósmica de Fundo, determinado com grande precisão pelos experimentos mais recentes dedicados a investigá-la. Inicialmente, consideraremos que o inflaton está não-minimamente acoplado à gravidade, e veremos as previsões do regime inflacionário para dois modelos específicos. O primeiro é caracterizado pelo potencial β-exponencial, que generaliza o conhecido modelo power-law, cuja forma é motivada pela inflação em branas; o modelo seguinte surge através de uma realização supersimétrica, usualmente chamada inflação de Witten-O’Raifeartaigh, pela sua motivação original. Pela realização de uma análise estatística, iremos estabelecer restrições nos parâmetros cosmológicos, e dos modelos em específico, para determinar alguma preferência dos dados para a presença de um acoplamento não-mínimo em ambos modelos. A ligação da inflação com o período de reaquecimento também é investigada em seguida, de forma que buscamos estabelecer a relação entre a duração e temperatura do reaquecimento com as propriedades do modelo. Escolhendo o modelo de Witten-O’Raifeartaigh, usamos os resultados da análise anterior para simular a era pós-inflacionária numericamente, que considera os efeitos não-lineares na evolução das flutuações do campo, amplificadas por um processo de préaquecimento. Estas flutuações podem ser responsáveis pela formação de estruturas de vida longa denominadas oscillons, argumentadas como sendo fontes de ondas gravitacionais primordiais. Finalmente, veremos a possibilidade de aplicação do cenário β-exponencial a ideia da inflação morna, na qual a dissipação de energia do campo escalar em radiação é realizada enquanto a inflação acontece, de forma que este grau de dissipação impacta significativamente as previsões de um dado modelo. Veremos que para o modelo β-exponencial, é possível realizar a concordância entre o regime forte de dissipação e as condições de swampland, recentemente investigadas na literatura no contexto da inflação morna.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICASilva Júnior, Raimundohttp://lattes.cnpq.br/3872042232184394https://orcid.org/0000-0001-8318-7824http://lattes.cnpq.br/2680905746363331Queiroz, Farinaldo da Silvahttps://orcid.org/0000-0002-7141-5532http://lattes.cnpq.br/9966377792236208Medeiros, Leo GouveaFalciano, Felipe TovarBrito, Francisco de Assis deSantos, Felipe Bruno Medeiros dos2023-08-21T20:06:52Z2023-08-21T20:06:52Z2023-06-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSANTOS, Felipe Bruno Medeiros dos. Impacto de extensões da gravidade na inflação e reaquecimento. Orientador: Raimundo Silva Júnior. 2023. 156f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54561info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2023-08-21T20:07:28Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/54561Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2023-08-21T20:07:28Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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