Cosmologias com decaimento do vácuo e sua descrição por campos escalares não-canônicos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Almeida, Pedro Eleutério Mendonça de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 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
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14131/tde-30032025-110717/

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.