Inflación vectorial en universos cíclicos

Abstract

La presente tesis estudia cómo la presencia de un campo vectorial durante un Big Bounce es capaz de producir un periodo inflacionario en un Universo de tipo Friedmann. La primera parte de la tesis consiste en un breve resumen de los conceptos fundamentales de la teoría general de la relatividad, los cuales son indispensables para el estudio de la cosmología. Conceptos fundamentales como el elemento de línea y las ecuaciones de campo de Einstein son revisados. La segunda parte desarrolla los conceptos necesarios de cosmología que serán luego aplicados en el estudio del Big Bounce. Se estudia cómo el fluido cosmológico determina la evolución del Universo y se toma particular interés en el concepto del tiempo conforme, indispensable para entender la dinámica del periodo inflacionario. La tercera parte se centra en la dinámica del Universo durante un periodo inflacionario. Se desarrollan las motivaciones del periodo inflacionario, la cinemática del Universo durante la inflación y los conceptos básicos de la inflación tipo Slow-Roll. La cuarta parte inicia con una demostración de cómo, bajo ciertas condiciones, la presencia de tres campos vectoriales fundamentales no mínimamente acoplados a la gravedad se pueden representar por un campo escalar efectivo, el cual es capaz de producir un periodo inflacionario. Posteriormente se define qu´e es un Big Bounce en la cosmolog´ıa y se demuestra que la presencia de un campo escalar es capaz de producir naturalmente un periodo inflacionario luego del Big Bounce. Se realiza un estudio detallado de las etapas antes y después del Big Bounce, tomando especial interés en la cinemática del periodo inflacionario. La quinta parte de la tesis estudia los efectos de la presencia de un campo escalar en Universos cíclicos. Se muestran tres mecanismos que hacen posible el retorno del Universo y se estudia la cinemática del mismo en cada uno de ellos, demostrando que luego de cada Big Bounce es posible producir un periodo inflacionario que incrementa el tamaño máximo del Universo. Por último, la sexta parte es un estudio de la cantidad de histéresis cosmológica que un campo escalar es capaz de generar en cada ciclo de un Universo cíclico