Cosmología oscilante no singular en Randall-Sundrum II: resumen e introducción

Tabla de enlaces

• Resumen e introducción
• El modelo cosmológico
• Discusión
• Expresiones de gratitud
• Referencias

Abstracto

Palabras clave : universo oscilante, mundo brana, rebote, giro, fantasma.

1. Introducción

El modelo cosmológico estándar del big bang está plagado de una singularidad inicial (en el tiempo t = 0), donde las ecuaciones de Friedmann que describen la evolución temporal del universo no logran ofrecer una descripción física plausible de la dinámica espacio-temporal debido a la divergencia del Hubble. parámetro H, que es una consecuencia de la densidad de energía infinitamente grande que prevalecía en el universo primitivo. La curvatura escalar R también diverge, lo que implica que la singularidad inicial es una singularidad de curvatura del tipo Ricci, que se caracteriza por densidades de energía divergentes. Como se muestra en sus famosos teoremas de singularidad de Hawking y Penrose, la singularidad inicial del big bang no puede evitarse en una configuración relativista general (GR) siempre que las condiciones de energía sean obedecidas por la materia que llena el universo [4, 5]. Uno de los problemas clave de la cosmología inflacionaria estándar, además de la ambigüedad con respecto a la naturaleza del campo inflacionario, es que, dentro del marco de GR, la inflación no puede ser más allá de lo eterno[6]. Entonces, si la inflación está precedida por una fase dominada por la radiación, entonces el origen del universo es singular. Sin embargo, hoy en día muchos cosmólogos están descontentos con la singularidad inicial y la consideran una limitación de la GR para describir espacios-tiempos que implican densidades de energía muy grandes.

Si no hay big bang, entonces las posibilidades son que el universo experimente una creación cuántica donde hay una sintonización mecánica cuántica hacia una fase inflacionaria, o puede ser que el universo existiera durante un tiempo eternamente largo en un estado cuasi estático seguido por una fase inflacionaria emergente, o hay un rebote no singular que reemplaza al big bang singular antes del cual el universo se contrae y después del cual el universo se expande. En el contexto de GR, los escenarios emergente y de rebote pueden realizarse de manera efectiva sólo para un universo espacialmente cerrado (k = 1). Un tratamiento totalmente consistente de la primera posibilidad que considere la creación cuántica probablemente requerirá un tratamiento de gravedad cuántica (QG). Sin embargo, en este momento no existe una teoría QG completamente comprendida y desarrollada y las dos teorías más aceptadas en las que se está trabajando en este contexto son la teoría M[7] que involucra dimensiones adicionales y la gravedad cuántica de bucles (LQG)[8]. La teoría M requiere once dimensiones de espacio-tiempo para su consistencia cuántica, mientras que LQG cuantifica el espacio-tiempo en las cuatro dimensiones habituales. Las teorías efectivas de ambos escenarios se han vuelto populares en los últimos tiempos en forma de modelos de mundo brana extradimensionales [9, 10] y modelos de cosmología cuántica de bucle efectivo (LQC) [11, 12].

Es interesante observar que, aunque las premisas de las teorías QG subyacentes son completamente diferentes entre sí, existen algunas similitudes y características idénticas que pueden obtenerse de una clase de modelos efectivos de mundobrana y LQC, que pueden insinuar alguna correspondencia oculta. entre los dos enfoques contrastantes. En esta carta, solo hablaremos de modelos que introducen correcciones al GR estándar en la escala ultravioleta (UV), ya que nos preocupa la resolución de la singularidad inicial. Los modelos Braneworld tienen la característica de que nuestro universo está representado por una hipersuperficie (3 + 1) dimensional conocida como 'brana' (que son objetos que aparecen en la teoría M) incrustada en un espacio-tiempo masivo de dimensiones superiores. El modelo de brana única de Randall Sundrum (RS-II) es uno de esos modelos con una dimensión adicional similar a un espacio, lo que indica que la firma del espacio masivo es lorentziana. Si la firma del volumen se desvía de la anterior, entonces podemos tener una firma del volumen (−, −, +, +, +) tal que el mundo brana tenga una dimensión adicional temporal. Las partículas y los campos del modelo estándar están confinados a la brana, mientras que la gravedad puede propagarse libremente en el conjunto.