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  • 1 Sobre Campos Escalares e Modelos Dinmicos de Energia Escura V Workshop Nova Fsica no Espao Miguel Quartin, Ioav Waga (IF / UFRJ) Luca Amendola (OAR Itlia) Fevereiro de 2006
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  • 2 Resumo Introduo e Motivao Introduo e Motivao O Campo K O Campo K k-Essncia k-Essncia Escalonamento Escalonamento Acoplamento Acoplamento Propriedades Gerais Propriedades Gerais Resultados Preliminares Resultados Preliminares Concluses Concluses Referncias Referncias
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  • 3 Introduo e Motivao Observaes atuais indicam que hoje temos 0,7 e que dos 0,3 restantes, a maioria parece ser constituda de algum tipo de matria no-barinica! 1 0 mm rr
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  • 4 O Campo K Campo escalar ferramenta verstil da cosmologia moderna. Campos escalares podem: Campo escalar ferramenta verstil da cosmologia moderna. Campos escalares podem: ser motivados pela fsica de partculas; ser motivados pela fsica de partculas; gerar inflao; gerar inflao; ser responsveis por transies de fase no Universo primordial; ser responsveis por transies de fase no Universo primordial; se comportar como energia escura (quintessncia), como (ou ambas quartessncia); se comportar como energia escura (quintessncia), como matria escura (ou ambas quartessncia); Em geral: Em geral: acoplamento do campo com a matria
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  • 5 O Campo K (2) Hiptese bsica do campo k as eqs. de Euler- Lagrange devem ser de 2 a ordem Hiptese bsica do campo k as eqs. de Euler- Lagrange devem ser de 2 a ordem redefinio do campo
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  • 6 O Campo K (3) Usando a eq. de Klein-Gordon 2 eqs. diferenciais de 1a ordem no lineares e acopladas. Usando a eq. de Klein-Gordon 2 eqs. diferenciais de 1a ordem no lineares e acopladas. dX/dN dX/dN d /dN d /dN nmero de e-plicaes c s veloci- dade do som
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  • 7 k-Essncia Problema-chave da cosmologia atual: origem (2x) da energia escura; Problema-chave da cosmologia atual: origem (2x) da energia escura; Modelos de quintessncia no resolvem o problema do ajuste fino da energia escura; Modelos de quintessncia no resolvem o problema do ajuste fino da energia escura; Procura-se solues atratoras do campo k com as seguintes caractersticas: Procura-se solues atratoras do campo k com as seguintes caractersticas: Insensibilidade s condies iniciais; Insensibilidade s condies iniciais; Presso negativa apenas aps um gatilho eqipartio Presso negativa apenas aps um gatilho eqipartio Um campo k com essas caractersticas denominado k-essncia. Um campo k com essas caractersticas denominado k-essncia.
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  • 8 k-Essncia (2) Vantagem: maior flexibilidade nas condies iniciais Vantagem: maior flexibilidade nas condies iniciais Desvantagem: 2 a eqipartio ajuste de parmetros Desvantagem: 2 a eqipartio ajuste de parmetros rad quintess. poeira Quintessncia
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  • 9 k-Essncia (3) k-essncia tenta resolver estes problemas com solues atratoras com escalonamento. k-essncia tenta resolver estes problemas com solues atratoras com escalonamento. O campo k rastreia a radiao at a eqipartio, aps a qual solues deste tipo so fisicamente proibidas; O campo k rastreia a radiao at a eqipartio, aps a qual solues deste tipo so fisicamente proibidas; Aps a eqip., o sistema caminha para outro atrator passando por uma fase onde w -1; Aps a eqip., o sistema caminha para outro atrator passando por uma fase onde w -1; Gatilho
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  • 10 k-Essncia (4) Podemos generalizar nossa abordagem e incluir um acoplamento entre o campo e a matria (escura); Podemos generalizar nossa abordagem e incluir um acoplamento entre o campo e a matria (escura); Tal acoplamento pode permitir a existncia de um atrator final com ambos m ~ ~ 0,5 e com w < -1/3. Tal acoplamento pode permitir a existncia de um atrator final com ambos m ~ ~ 0,5 e com w < -1/3. Questo: qual deve ser a dependncia Q( )? Questo: qual deve ser a dependncia Q( )? As eqs. de Friedmann assumem a forma: onde
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  • 11 Propriedades Gerais Partindo de poucas hipteses, possvel restringir a forma funcional da lagrangiana p(X, ); Partindo de poucas hipteses, possvel restringir a forma funcional da lagrangiana p(X, ); Hipteses: escalonamento + w const. + Q( ) const. Hipteses: escalonamento + w const. + Q( ) const. Da hiptese de escalonamento resulta: onde Das eqs. de Friedmann:
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  • 12 Propriedades Gerais (2) Das equaes anteriores temos: Das equaes anteriores temos: Soluo da Equao Mestra: Soluo da Equao Mestra: Equao Mestra funo arbitrria
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  • 13 Propriedades Gerais (3) Resultados Preliminares Questo: o caso Q const. o mais geral possvel? Questo: o caso Q const. o mais geral possvel? Isto , existe uma redefinio do campo que reduza um caso arbitrrio ao caso Q constante? Isto , existe uma redefinio do campo que reduza um caso arbitrrio ao caso Q constante? Equao Mestra Generalizada Soluo: onde
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  • 14 Propriedades Gerais (4) Resultados Preliminares Redefinindo o campo: ( ) X X = X Q 2 Redefinindo o campo: ( ) X X = X Q 2 Mesma forma funcional que o caso Q constante! Mesma forma funcional que o caso Q constante! O caso Q constante o mais geral possvel. O caso Q constante o mais geral possvel.
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  • 15 Concluses O campo k explora a dinmica rica dos termos cinticos no cannicos; O campo k explora a dinmica rica dos termos cinticos no cannicos; k-Essncia k-Essncia k-essncia tenta resolver o problema da coincidncia csmica atravs de solues atratoras com escalonamento que usam a eqipartio como um gatilho; k-essncia tenta resolver o problema da coincidncia csmica atravs de solues atratoras com escalonamento que usam a eqipartio como um gatilho; O sucesso da k-essncia depende do tamanho da classe de lagrangianas com as caractersticas desejadas: O sucesso da k-essncia depende do tamanho da classe de lagrangianas com as caractersticas desejadas: Atrator R primordial com vasta bacia de atrao; Atrator R primordial com vasta bacia de atrao; Atrator tardio bem localizado. Atrator tardio bem localizado.
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  • 16 Concluses (2) Propriedades Gerais Propriedades Gerais A busca por solues com escalonamento impe fortes vnculos sobre a forma funcional da lagrangiana; A busca por solues com escalonamento impe fortes vnculos sobre a forma funcional da lagrangiana; Trabalhos na literatura consideram diferentes tipos de acoplamento, quando na realidade, o acoplamento constante o mais geral; Trabalhos na literatura consideram diferentes tipos de acoplamento, quando na realidade, o acoplamento constante o mais geral; Obs.: possvel que existam diferenas na evoluo das perturbaes; Obs.: possvel que existam diferenas na evoluo das perturbaes; Importncia deste estudo advm das conseqncias da liberdade de calibre na definio do campo no serem bvias. Importncia deste estudo advm das conseqncias da liberdade de calibre na definio do campo no serem bvias.
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  • 17 Referncias C. Armendariz-Picn et al., Phys. Rev. D 63 103510 (2001) C. Armendariz-Picn et al., Phys. Rev. D 63 103510 (2001) C. Armendariz Picn et al., Phys. Rev. Lett. v.85, n.21, p.4438 (2000) C. Armendariz Picn et al., Phys. Rev. Lett. v.85, n.21, p.4438 (2000) H. Wei, R.-G. Cai, Phys. Rev. D 71, 043504 (2005) H. Wei, R.-G. Cai, Phys. Rev. D 71, 043504 (2005) F. Piazza, S. Tsujikawa JCAP 0407 (2004) 004 F. Piazza, S. Tsujikawa, JCAP 0407 (2004) 004 S. Tsujikawa, M. Sami, Phys.Lett. B603 (2004) 113-123 S. Tsujikawa, M. Sami, Phys.Lett. B603 (2004) 113-123 L. Amendola, M. Quartin, I. Waga, a ser publicado L. Amendola, M. Quartin, I. Waga, a ser publicado
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  • 18 F I M
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  • 19 Introduo e Motivao Cosmologia Bsica Mtrica de FRW Equao de Einstein tot dens. de energia total p tot presso total a fator de escala
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  • 20 Introduo e Motivao (i) Estamos desprezando a radiao e, na 1 a e na 3 a curva, tambm a curvatura.
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  • 21 Introduo e Motivao (ii) rad. curv. poeira
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  • 22 Introduo e Motivao (iii) O modelo padro prev condies iniciais (ps Big Bang) muito peculiares. O modelo padro prev condies iniciais (ps Big Bang) muito peculiares. Isotropia da RCF; Isotropia da RCF; O problema da planura (ou chateza); O problema da planura (ou chateza); Origem das estruturas. Origem das estruturas. Uma etapa de expanso acelerada logo aps o Big Bang pode resolver estes problemas Modelos Inflacionrios Uma etapa de expanso acelerada logo aps o Big Bang pode resolver estes problemas Modelos Inflacionrios Modelos mais simples campo escalar: Modelos mais simples campo escalar:
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  • 23 Introduo e Motivao (iv) =0,7 m =0,3
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  • 24 O Campo K (i) O campo escalar um pioneiro, enviado para explorar os novos mundos da fsica! tica Eletrodinmica Mecnica Quntica QED Escalar Teoria de Campos Quebra de Simetria Dilatons, Moduli Gravidade Escalar de Nordstrom Unificao de Kaluza-Klein Gravidade Escalar-Tensorial Inflaton Quintessncia Gravity and the Tenacious Scalar Field Carl Brans, gr-qc/9705069
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  • 25 O Campo K (ii) Hiptese bsica do campo k as eqs. de Euler- Lagrange devem ser de 2 a ordem Hiptese bsica do campo k as eqs. de Euler- Lagrange devem ser de 2 a ordem fluido perfeito redefinio do campo
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  • 26 O Campo K (iii) dX/dN singular para K = 0 ou para X = 0: dX/dN singular para K = 0 ou para X = 0: Os sinai

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