Cosmologie oscillante non singulière sur Randall-Sundrum II : résumé et introduction

Tableau des liens

• Résumé et introduction
• Le modèle cosmologique
• Discussion
• Remerciements
• Les références

Abstrait

Mots clés : univers oscillant, monde brane, rebond, retournement, fantôme.

1. Introduction

Le modèle standard du Big Bang en cosmologie est en proie à une singularité initiale (au temps t = 0), où les équations de Friedmann décrivant l'évolution temporelle de l'univers ne parviennent pas à rendre une description physique plausible de la dynamique espace-temps due à la divergence de Hubble. paramètre H, qui est une conséquence de la densité d’énergie infiniment grande qui prévaut dans le tout premier univers. La courbure scalaire R diverge également, ce qui implique que la singularité initiale est une singularité de courbure du type Ricci, caractérisée par des densités d'énergie divergentes. Comme le montrent leurs célèbres théorèmes de singularité de Hawking et Penrose, la singularité initiale du big bang ne peut être évitée dans une configuration relativiste générale (GR) à condition que les conditions énergétiques soient respectées par la matière remplissant l'univers [4, 5]. L’un des problèmes clés de la cosmologie inflationniste standard, outre l’ambiguïté concernant la nature du champ d’inflation, est que, dans le cadre de la RG, l’inflation ne peut pas être éternelle[6]. Ainsi, si l’inflation est précédée d’une phase dominée par les radiations, alors l’origine de l’univers est singulière. Cependant, aujourd’hui, de nombreux cosmologistes sont mécontents de la singularité initiale et considèrent qu’il s’agit d’une limitation de la GR pour décrire des espaces-temps impliquant de très grandes densités d’énergie.

S'il n'y a pas de big bang, alors il est possible que l'univers soit expérimente une création quantique où il y a une transition mécanique quantique vers une phase inflationniste, ou il se peut que l'univers ait existé pendant une période éternellement longue dans un état quasi statique suivi d'une par une phase inflationniste émergente, ou il y a un rebond non singulier remplaçant le big bang singulier avant lequel l'univers se contracte et après lequel l'univers s'étend. Dans le contexte de GR, les scénarios émergents et rebondissants ne peuvent être réalisés efficacement que pour un univers spatialement fermé (k = 1). Un traitement totalement cohérent de la première possibilité considérant la création quantique nécessitera très probablement un traitement par gravité quantique (QG). Cependant, il n'existe pas de théorie QG entièrement comprise et développée pour le moment et les deux théories les plus acceptées sur lesquelles travaillent dans ce contexte sont la théorie M[7] impliquant des dimensions supplémentaires et la gravité quantique en boucle (LQG)[8]. La théorie M nécessite onze dimensions espace-temps pour sa cohérence quantique tandis que LQG quantifie l'espace-temps lui-même dans les quatre dimensions habituelles. Les théories efficaces des deux scénarios sont devenues populaires ces derniers temps sous la forme des modèles extra-dimensionnels du monde branique [9, 10] et des modèles de cosmologie quantique à boucle efficace (LQC) [11, 12].

Il est intéressant de noter que bien que les prémisses des théories QG de base soient complètement différentes les unes des autres, il existe certaines similitudes et caractéristiques identiques qui peuvent être obtenues à partir d'une classe de modèles efficaces du monde brane et du modèle LQC, qui peuvent faire allusion à une correspondance cachée. entre deux approches opposées. Dans cette lettre, nous ne parlerons que des modèles introduisant des corrections au GR standard à l'échelle ultraviolette (UV) car nous nous préoccupons de la résolution de la singularité initiale. Les modèles Braneworld ont la particularité que notre univers est représenté par une hypersurface dimensionnelle (3 + 1) connue sous le nom de « brane » (qui sont des objets apparaissant dans la théorie M) intégrée dans un espace-temps global de dimension supérieure. Le modèle à brane unique de Randall Sundrum (RS-II) est l'un de ces modèles avec une dimension supplémentaire semblable à celle d'un espace, indiquant que la signature de l'espace global est lorentzienne. Si la signature du volume s'écarte de la première, alors nous pouvons avoir une signature globale (−, −, +, +, +) telle que le monde brane ait une dimension supplémentaire temporelle. Les particules et les champs du modèle standard sont confinés à la brane, tandis que la gravité est libre de se propager dans la masse.