sobre campos escalares e modelos dinâmicos de energia escura

Download Sobre Campos Escalares e Modelos Dinâmicos de Energia Escura

Post on 21-Feb-2016

26 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Sobre Campos Escalares e Modelos Dinâmicos de Energia Escura. V Workshop Nova Física no Espaço Miguel Quartin , Ioav Waga (IF / UFRJ) Luca Amendola (OAR – Itália) Fevereiro de 2006. Resumo. Introdução e Motivação O Campo K k-Essência Escalonamento Acoplamento Propriedades Gerais - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

  • Sobre Campos Escalarese Modelos Dinmicos de Energia EscuraV Workshop Nova Fsica no EspaoMiguel Quartin, Ioav Waga (IF / UFRJ)Luca Amendola (OAR Itlia)Fevereiro de 2006

  • ResumoIntroduo e MotivaoO Campo Kk-EssnciaEscalonamentoAcoplamentoPropriedades GeraisResultados PreliminaresConcluses Referncias

  • Introduo e MotivaoObservaes 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!

  • O Campo KCampo escalar ferramenta verstil da cosmologia moderna. Campos escalares podem:ser motivados pela fsica de partculas;gerar inflao;ser responsveis por transies de fase no Universo primordial; se comportar como energia escura (quintessncia), como matria escura (ou ambas quartessncia);Em geral:

  • O Campo K (2)Hiptese bsica do campo k as eqs. de Euler-Lagrange devem ser de 2a ordem

  • O Campo K (3)Usando a eq. de Klein-Gordon 2 eqs. diferenciais de 1a ordem no lineares e acopladas.dX/dNd/dN

  • k-EssnciaProblema-chave da cosmologia atual: origem (2x) 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:Insensibilidade s condies iniciais;Presso negativa apenas aps um gatilho eqipartioUm campo k com essas caractersticas denominado k-essncia.

  • k-Essncia (2)Vantagem: maior flexibilidade nas condies iniciaisDesvantagem: 2a eqipartio ajuste de parmetrosQuintessncia

  • k-Essncia (3)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;Aps a eqip., o sistema caminha para outro atrator passando por uma fase onde w -1;

  • k-Essncia (4)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.Questo: qual deve ser a dependncia Q()?As eqs. de Friedmann assumem a forma:

  • Propriedades GeraisPartindo de poucas hipteses, possvel restringir a forma funcional da lagrangiana p(X,);Hipteses: escalonamento + w const. + Q() const.

  • Propriedades Gerais (2)Das equaes anteriores temos:

    Soluo da Equao Mestra:Equao Mestra

  • Propriedades Gerais (3)Questo: o caso Q const. o mais geral possvel? Isto , existe uma redefinio do campo que reduza um caso arbitrrio ao caso Q constante?Resultados Preliminares

  • Propriedades Gerais (4)Redefinindo o campo: () X X = X Q2Resultados PreliminaresMesma forma funcional que o caso Q constante!O caso Q constante o mais geral possvel.

  • ConclusesO campo k explora a dinmica rica dos termos cinticos no cannicos;k-Essnciak-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:Atrator R primordial com vasta bacia de atrao;Atrator tardio bem localizado.

  • Concluses (2)Propriedades GeraisA 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;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.

  • RefernciasC. 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)

    H. Wei, R.-G. Cai, Phys. Rev. D 71, 043504 (2005)

    F. Piazza, S. Tsujikawa, JCAP 0407 (2004) 004

    S. Tsujikawa, M. Sami, Phys.Lett. B603 (2004) 113-123

    L. Amendola, M. Quartin, I. Waga, a ser publicado

  • F I M

  • Introduo e MotivaoCosmologia BsicaEquao de Einstein

  • Introduo e Motivao (i)Estamos desprezando a radiao e, na 1a e na 3a curva, tambm a curvatura.

  • Introduo e Motivao (ii)rad.curv.poeira

  • Introduo e Motivao (iii)O modelo padro prev condies iniciais (ps Big Bang) muito peculiares.Isotropia da RCF;O problema da planura (ou chateza);Origem das estruturas.Uma etapa de expanso acelerada logo aps o Big Bang pode resolver estes problemas Modelos InflacionriosModelos mais simples campo escalar:

  • Introduo e Motivao (iv)=0,7m=0,3

  • O Campo K (i)O campo escalar um pioneiro,enviado para explorar os novos mundos da fsica!

  • O Campo K (ii)Hiptese bsica do campo k as eqs. de Euler-Lagrange devem ser de 2a ordem

  • O Campo K (iii)dX/dN singular para K = 0 ou para X = 0:Os sinais de K() e de X no se alteram. Vamos supor K() > 0 e X > 0.Da teoria de perturbao na mtrica em torno de Minkowski temos: estabilidade cs2 > 0cs veloci-dade do som

  • O Campo K (iv)Estas eqs. + eq. de Klein-Gordon:

  • k-Essncia (i) importante saber quando as solues com escalonamento so tambm atratoras;

    Pontos Crticos R e D so atratores se e s se:

    Pontos Crticos K so atratores se e s se:

    Pontos Crticos S so atratores se e s se:

  • k-Essncia (ii)Modelos de quintessncia no resolvem o problema do ajuste fino da energia escura. Queremos solues onde w constante (sol. atratora);Se o Universo dominado por m (radiao ou poeira), temos, da equao de movimento do campo:Soluo vlida enquanto 1.tot (hoje) ~ 10-124 obtemos:

  • k-Essncia (iii) importante saber quando as solues rastreadoras so tambm atratoras;Elas so atratoras se e s se:

    Para aprofundar nosso estudo nos diversos tipos de atratores possveis conveniente reescrever as eqs. do campo em termos de uma nova varivel y.

  • k-Essncia (iv)Foco lagrangianas do tipo

    Nossas consideraes anteriores se traduzem em: > 0 yg < 0 e X > 0 yyg > 0

    As eqs. de movimento do campo ficam escritas assim:Uma soluo atratora em y* s existe se r(y*) < 1Componente dominante rastreada

  • k-Essncia (v)As eqs. anteriores nos mostram que existem 4 tipos de solues atratoras:* desejvel

    w(y*)g(y*)r(y*)Radiao1/3> 0entre 0 e 1 Poeira00entre 0 e 1de Sitter-1< 00atrator k< -1/3 *< 0 *1

  • k-Essncia (vi)

  • k-Essncia (vii)poca dominada pela radiao

  • k-Essncia (viii)poca dominada pela radiao

  • k-Essncia (ix)poca dominada pela poeira

  • k-Essncia (x)Caso com atrator tardio do tipo poeira

  • k-Essncia (xi)As bacias de atrao podem no ser to grandes assim:p(X) 2.01 + 2 (1 + X)1/2 + 3 1017 X3 1024 X4

  • Trabalho FuturoPropriedades GeraisEscrever as equaes de movimento para o caso geral (lagrangianas no-separveis);Clculo das perturbaes;Comparao com modelos que prevem pequenas modificaes na lagrangiana de E-H;Particularizar o estudo:modelos concretos com as caractersticas desejadas;clculos numricos de trajetrias no espao de fase;???