Inflación y reheating cosmológico

Abstract

Repaso bibliográfico sobre la teoría de la inflación cosmológica y el "reheating".

[ES] El objetivo de este trabajo es hacer un repaso bibliográfico sobre la teoría actual de la inflación centrándonos finalmente en el estudio del reheating. Para ello, se seguirá una línea lógica en la que se propone el modelo inflacionario como solución a las incongruencias derivadas de la cosmología moderna convencional y posteriormente se trata de dar explicación física a este fenómeno para finalmente explicar la manera en que las ´ultimas fases de este proceso pueden enlazarse con nuestro universo actual. El texto está divido en tres secciones claramente diferenciadas. El primer capitulo es un resumen de la teoría de la cosmología moderna que se presenta con el objetivo de entender el comportamiento de la evolución física del universo y la relación con su contenido. Posteriormente, presentaremos los problemas derivados de la teoría estándar para justificar la necesidad de la introducción de una teoría correctiva que los solucione. La segunda sección comienza definiendo el concepto de inflación para seguido mostrar cómo puede solventar los problemas planteados en la sección anterior. A continuación, se propone el campo del inflatón, que nos permitirá describir la partícula hipotética. Siguiendo las referencias, el modelo será el de un campo escalar, que trataremos exclusivamente como un campo clásico. Finalmente, se estudian los requisitos que este campo tiene que presentar para poder ser causante de un periodo inflacionario. Como paso previo a la siguiente sección se trata el comportamiento del campo bajo el efecto de un potencial cuadrático que permita modelizar la evolución del campo en su proceso de decaimiento 2 provocado por la expansión del universo. En la tercera sección se hará una introducción a la teoría del reheating. Por simplicidad, se considera ´únicamente una interacción con un campo escalar que represente las partículas en las que el inflatón puede decaer. Se propondrán dos modelos de estudio de la interacción de la partícula inflacionaria con el nuevo campo: un método perturbativo y otro exacto. Comprobaremos que ambos métodos dan resultados completamente diferentes y que esto es consecuencia de que las condiciones bajo las cuales el primero es aplicable está restringida a casos concretos. Por su parte, compararemos los diferentes comportamientos que la solución exacta presenta para distintos valores de los parámetros de la ecuación que determina su evolución y veremos que se producen crecimientos exponenciales en el numero de ocupación de la partícula interactuante.