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Título: Criação de partículas em modelos cosmológicos
Autor(es): Houndjo, Stéphane Jonas Mahouton
Orientador: J. C. Fabris
Data do documento: 24-Set-2010
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Investigamos a produção de partículas num universo em expansão preenchido por um fluido perfeito com a equação de estado p = αρ. O ritmo de produção de partículas, usando os coeficientes de Bogoliubov, é determinado exatamente para qualquer valor de α no caso de um universo plano. Quando a condição de energia forte é satisfeita, o ritmo de produção de partículas decresce com o tempo; o contrário ocorre quando a condição de energia forte é violada. No caso fantômico, o ritmo de produção de partículas diverge num tempo finito para cada modo representado pelo número de onda k. Num primeiro momento, usamos o corte no limite da escala de Planck para calcular a densidade de energia associada com a produção de partículas. Esta densidade de energia vai para zero quando o big rip se aproxima. A conclusão é que os efeitos quânticos não são eficazes para evitar o big rip. Porém, num segundo momento, para uma análise mais profunda dos efeitos quânticos, usamos a técnica de regularização n-wave para calcular a densidade de energia quântica e vemos que ela se torna a componente dominante do universo perto do big rip. Neste caso, concluímos que os efeitos quânticos podem impedir o acontecimento do big rip. Por outro lado, investigamos os efeitos de produção de partículas sobre uma singularidade repentina clássica que ocorre a um tempo finito no universo de Friedmann. Usamos soluções exatas para descrever o universo inicial dominado pela radiação e que em seguida entra numa singularidade a um tempo finito. Calculamos a densidade de energia e a pressão das partículas criadas e achamos que elas são menores que a densidade e a pressão clássicas da base que produziram a singularidade repentina. Concluímos que, no exemplo estudado, a produção de partículas quânticas não permite evitar ou modificar a futura singularidade repentina
We investigate particle production in an expanding universe dominated by a perfect fluid with the equation of state p = αρ. The particle production rate, using the Bogoliubov coefficients, is determined exactly for any value of α in the case of a flat universe. When the strong enegy condition is satisfied, the particle production rate decreases with time; the opposite occurs when the strong energy condition is violated. In the phantom case, the particle production rate diverges at finite time for each mode represented by a wavenumber k. In a first step, in order to compute the energy density associated with the produced particles, we use a cut-off in the Planck scale and find that it tends to zero as the big rip is approached. We conclude that quantum effects due to particle creation are not able to prevent the big rip. In the second step, in order to perform a deep analysis of the quantum effects, we use the n-wave regularization technique for calculating the quantum energy density and find that it becomes the dominant component of the universe near the big rip. We conclude in this case that quantum effects can prevent the occurrence of the big rip. We also investigate the effects of quantum particle production on a classical sudden singularity occurring at finite time in a Friedmann universe. We use an exact solution to describe an initially radiation-dominated universe that evolves into a sudden singularity at finite time. We calculate the density of the created particles exactly and find that it is generally much smaller than the classical background density and pressure which produce the sudden singularity. We conclude that, in the example studied, quantum particle production does not avoid nor modify of the sudden future singularity
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7400
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