Cosmologia Oscilante Não Singular em Randall-Sundrum II: Resumo e Introdução

Tabela de links

• Resumo e introdução
• O modelo cosmológico
• Discussão
• Agradecimentos
• Referências

Abstrato

Palavras-chave : universo oscilante, mundo-brana, salto, reviravolta, fantasma.

1. Introdução

O modelo padrão da cosmologia do big bang é atormentado por uma singularidade inicial (no tempo t = 0), onde as equações de Friedmann que descrevem a evolução temporal do universo falham em fornecer uma descrição física plausível da dinâmica do espaço-tempo devido à divergência de Hubble. parâmetro H, que é uma consequência da densidade de energia infinitamente grande que prevalece no universo primitivo. A curvatura escalar R também diverge, implicando que a singularidade inicial é uma singularidade de curvatura do tipo Ricci, que são caracterizadas por densidades de energia divergentes. Como mostrado nos seus famosos teoremas de singularidade de Hawking e Penrose, a singularidade inicial do big bang não pode ser evitada numa configuração relativística geral (GR), desde que as condições de energia sejam obedecidas pela matéria que preenche o universo [4, 5]. Um dos principais problemas da cosmologia inflacionária padrão, além da ambiguidade relativa à natureza do campo do ínflaton, é que, dentro da estrutura GR, a inflação não pode ser eterna no passado[6]. Portanto, se a inflação for precedida por uma fase dominada pela radiação, então a origem do universo é singular. No entanto, hoje muitos cosmólogos estão descontentes com a singularidade inicial e consideram que é uma limitação da RG descrever espaços-tempos envolvendo densidades de energia muito grandes.

Se não houver um big bang, então as possibilidades são de que o universo experimente uma criação quântica onde há uma sintonização da mecânica quântica em uma fase inflacionária, ou pode ser que o universo tenha existido por um tempo eternamente longo em um estado quase estático seguido por uma fase inflacionária emergente, ou há um salto não singular substituindo o big bang singular antes do qual o universo se contrai e depois do qual o universo se expande. No contexto da GR, os cenários emergente e saltitante podem ser realizados efetivamente apenas para um universo espacialmente fechado (k = 1). Um tratamento totalmente consistente da primeira possibilidade, considerando a criação quântica, provavelmente exigirá um tratamento de gravidade quântica (QG). No entanto, não existe uma teoria de QG totalmente compreendida e desenvolvida no momento e as duas teorias mais aceitas sendo trabalhadas neste contexto são a teoria M[7] envolvendo dimensões extras e a Gravidade Quântica em Loop (LQG)[8]. A teoria M requer onze dimensões de espaço-tempo para sua consistência quântica, enquanto LQG quantiza o próprio espaço-tempo nas quatro dimensões usuais. Teorias eficazes de ambos os cenários tornaram-se populares nos últimos tempos na forma dos modelos extradimensionais de mundo-brana [9, 10] e dos modelos de cosmologia quântica de loop efetivo (LQC) [11, 12].

É interessante notar que, embora as premissas das teorias de fundo QG sejam completamente diferentes umas das outras, existem algumas semelhanças e características idênticas que podem ser obtidas a partir de uma classe de modelos de mundo brana eficaz e LQC, que podem sugerir alguma correspondência oculta. entre as duas abordagens contrastantes. Nesta carta falaremos apenas sobre modelos que introduzem correções ao GR padrão na escala ultravioleta (UV), pois estamos preocupados com a resolução da singularidade inicial. Os modelos Braneworld têm a característica de que nosso universo é representado por uma hipersuperfície (3 + 1) dimensional conhecida como 'brana' (que são objetos que aparecem na teoria M) embutida em um espaço-tempo volumétrico de dimensão superior. O modelo de brana única Randall Sundrum (RS-II) é um desses modelos com uma dimensão extra semelhante ao espaço, indicando que a assinatura do espaço a granel é Lorentziana. Se a assinatura do volume se desviar da anterior, então podemos ter uma assinatura do volume (-, -, +, +, +) tal que o mundo-brana tenha uma dimensão extra semelhante ao tempo. As partículas e campos do modelo padrão estão confinados à brana, enquanto a gravidade é livre para se propagar no volume.