Dualidade de Fator de Escala e Cosmologias Pre-Big-Bang.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lima, Andre Luiz Alves
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7385
Resumo: This thesis is an investigation of cosmological models dual under an inversion of the scale factor in conformal time, in Einstein gravity. The Scale Factor Duality in conformal time (SFD) acts as a map between high and small energy, and between accelerated and decelerated evolutions of the universe. Used as a symmetry principle, the SFD selects models with two phases of acceleration of the scale factor, symmetric by reflection over the point when acceleration vanishes. We derive a class of such models, corresponding to a modified Chaplygin gas, which might be used as a toy model in more than one phenomenological regime, e.g. a hilltop inflationary phase or a quintessence model. In Einstein gravity, SFD is analogous to a well known duality in dilatonic gravity, in which the inversion of the scale factor in the string frame, along with an appropriate transformation of the dilaton, is a symmetry of the gravidilatonic equations for a restricted class of potentials. Although it is a symmetry of the Friedmann equations in the Einstein frame, dual solutions obtained with the SFD, for any potential, may be mapped to the string frame, providing transformations which relate small and large values of the (string-frame) scale factor. Gravidilatonic duality gives rise to the so-called Pre-Big-Bang Scenario of string cosmology. Analogously, a universe obtained by the SFD may be interpreted as being “before” the big-bang of its dual, in Einstein gravity. We concentrate in the analysis of such pre-big-bang universes which are eternally expanding (in contrast with bouncing models), and their final, accelerated phase plays the rˆole of an inflationary phase previous to the big-bang of the ensuing decelerated universe. This idea is reminiscent of a ‘Conformal Cyclic Cosmology’. The transition across the singularity requires a conformal identification; we address this issue by making use of the dS/CFT correspondence and the holographic renormalization group.
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In Einstein gravity, SFD is analogous to a well known duality in dilatonic gravity, in which the inversion of the scale factor in the string frame, along with an appropriate transformation of the dilaton, is a symmetry of the gravidilatonic equations for a restricted class of potentials. Although it is a symmetry of the Friedmann equations in the Einstein frame, dual solutions obtained with the SFD, for any potential, may be mapped to the string frame, providing transformations which relate small and large values of the (string-frame) scale factor. Gravidilatonic duality gives rise to the so-called Pre-Big-Bang Scenario of string cosmology. Analogously, a universe obtained by the SFD may be interpreted as being “before” the big-bang of its dual, in Einstein gravity. We concentrate in the analysis of such pre-big-bang universes which are eternally expanding (in contrast with bouncing models), and their final, accelerated phase plays the rˆole of an inflationary phase previous to the big-bang of the ensuing decelerated universe. This idea is reminiscent of a ‘Conformal Cyclic Cosmology’. The transition across the singularity requires a conformal identification; we address this issue by making use of the dS/CFT correspondence and the holographic renormalization group.Esta tese é uma investigação de modelos cosmológicos duais sob uma inversão do fator de escala no tempo conforme, na gravitação de Einstein. A transformação de Dualidade do Fator de Escala no tempo conforme (DFE) atua como um mapa entre altas e baixas energias, e entre evoluções aceleradas e desaceleradas do universo. Utilizada enquanto um princípio de simetria, a DFE seleciona modelos com duas fases de aceleração, simétricos por reflexão ao redor do ponto em que aceleração é nula. Encontramos uma classe desses modelos, correspondente a um gás de Chaplygin modificado, que pode ser usada como ferramenta de discussão em diversos regimes fenomenológicos, e.g. uma fase inflacionária do tipo hilltop, ou um universo de quintessência. A DFE, na gravitação de Einstein, é análoga a uma dualidade bem conhecida da gravitação dilatônica, em que a inversão do fator de escala (no quadro de cordas) junto com uma transformação apropriada do dilaton fornecem uma simetria das equações gravidilatônicas para uma classe muito restrita de potenciais. Apesar de ser uma simetria das equações de Friedmann no quadro de Einstein, as soluções duais da DFE, para qualquer potencial, podem ser interpretadas no quadro de cordas, onde fornecem transformações relacionando grandes e pequenos valores do fator de escala. A dualidade gravidilatônica da origem ao chamado Cenário Prée-Big-Bang na cosmologia de cordas. De maneira similar, um universo dual pela DFE pode ser interpretado como estando antes da singularidade, na gravitação de Einstein. Concentramo-nos em analisar as cosmologias duais em que a fase pré-big-bang é um universo em expansão eterna (ao contrário dos modelos usuais de ricochete), e sua fase final, acelerada, faz o papel da inflação antes do big-bang do universo seguinte. Essa idéia é reminiscente da idéia de uma `Cosmologia Conforme Cíclica'. A transição através da singularidade requer uma identificação conforme; abordamos esse problema utilizando a correspondência dS/CFT e o grupo de renormalização holográfico.Universidade Federal do Espírito SantoBRDoutorado em FísicaCentro de Ciências ExatasUFESPrograma de Pós-Graduação em FísicaSotkov, Galen MihaylovRodrigues, Davi CabralNastase, Horatiu StefanPereira, José GeraldoPereira, José GeraldoFabris, Júlio CésarSilva, Ulysses Camara daLima, Andre Luiz Alves2018-08-01T21:59:50Z2018-08-012018-08-01T21:59:50Z2017-09-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTextapplication/pdfLIMA, Andre Luiz Alves. Dualidade de fator de escala e cosmologias pre-big-bang. 2017. 332 p. 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