Primordial Black Holes and Gravitational Waves from the Cosmic Inflation

Διδακτορική Διατριβή uoadl:2962565 13 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Τμήμα Φυσικής
Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών
Ημερομηνία κατάθεσης:
2021-10-13
Έτος εκπόνησης:
2021
Συγγραφέας:
Στάμου Ιωάννα
Στοιχεία επταμελούς επιτροπής:
Β. Σπανός (Αναπλ. Καθηγητής Τμ. Φυσικής ΕΚΠΑ)

Γ. Διαμάντης (Αναπλ. Καθηγητής Τμ. Φυσικής ΕΚΠΑ)

A. Δέδε (Καθηγητή Τμ. Φυσικής Παν/μιο Ιωαννίνων)

Κ. Σφέτσος (Καθηγητής Τμ. Φυσικής ΕΚΠΑ)

Ν. Τετράδης ( Καθηγητής Τμ. Φυσικής ΕΚΠΑ)

Α. Κεχαγιάς (Καθηγητής ΕΜΠ, ΣΕΜΦΕ )

Ν. Μαυρόματος (Καθηγητής ΕΜΠ, ΣΕΜΦΕ )
Πρωτότυπος Τίτλος:
Primordial Black Holes and Gravitational Waves from the Cosmic Inflation
Γλώσσες διατριβής:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Αρχέγονες Μελανές Οπές και Βαρυτικά Κύματα από τον Κοσμικό Πληθωρισμό
Περίληψη:
Τα τελευταία δεδομένα της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου στα μικροκύματα που δόθηκαν από την αποστολή Planck μας έδωσαν καινούριους περιορισμούς στη μελέτη του πληθωρισμού. Επιπλέον η πρόσφατη ανίχνευση από το LIGO/VIRGO άνοιξε ένα καινούριο παράθυρο στην μελέτη του πληθωρισμού. Ειδικότερα η πιθανότητα ότι οι αρχέγονες μέλανες οπές (ΑΜΟ), και ως αποτέλεσμα αυτών ένα ποσοστό της σκοτεινής ύλης (ΣΥ) στο Συμπάν, μπορούν να μελετηθούν μέσω του πληθωρισμού πυροδότησε πολλές ερευνητικές μελέτες τα τελευταία χρόνια. Ακόμα τα μελλοντικά πειράματα για την ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων (ΒΚ), όπως το LISA, αναμένονται να δώσουν σημαντικά αποτελέσματα τα επόμενα χρόνια για την ανίχνευση των ΒΚ, των οποίων η μελέτη μπορεί να γίνει επίσης από πληθωριστικά πρότυπα.

Σε αυτήν την εργασία μελετάμε τον κοσμικό πληθωρισμό και ειδικότερα μοντέλα τα όποια είναι εμβαπτισμένα σε θεωρίες υπερβαρύτητας. Ειδικότερα μελετάμε πληθωριστικά μοντέλα που μπορούν να εξηγήσουν την παραγωγή ΑΜΟ και ΒΚ. Τα μοντέλα αυτά πρέπει να έχουν μια ενίσχυση στο ενεργό φάσμα. Για να πετύχουμε αυτή την ενίσχυσή μελετήσαμε τρεις ξεχωριστούς μηχανισμούς. Ο πρώτος αποτελούνταν από ένα ενεργό βαθμωτο δυναμικό με ένα σημείο καμπής, ο δεύτερος από ένα δυναμικό με βήματα, ενώ ο τελευταίος βασίστηκε σε υβριδικά μοντέλα και συγκεκριμένο στο 'καταρράχτη' του δυναμικού.


Εφαρμόσαμε αυτές τις τρεις τεχνικές σε θεωρίες υπερβαρυτητας με σκοπό να έχουμε ρεαλιστικά μοντέλα που σέβονται τους περιορισμούς του κοσμικού πληθωρισμού. Τον μηχανισμό με το σημείο καμπής τον εφαρμόσαμε σε θεωρίες no-scale. Ειδικότερα, τροποποιήσαμε υπερδυναμικά που οδηγούν στο βαθμωτό δυναμικό Starobinsky ώστε να προκύψει ένα σημείο καμπής στο ενεργό βαθμωτό δυναμικό, το οποίο θα μπορέσει να εξηγήσει μια ενίσχυσή στο ενεργό φάσμα. Ακόμα εξηγήσαμε την δημιουργία ΑΜΟ και ΒΚ από κατάλληλες τροποποιήσεις στον κινητικό όρο της Λαγκρανζιανης, ή αλλιώς στο δυναμικό K\"ahler, ώστε να προκύψει ένα σημείο καμπής στο βαθμωτό δυναμικό.

Σε επόμενο βήμα μελετήσαμε το μηχανισμό με μορφές τύπου βήματος στο βαθμωτό δυναμικό. Εφαρμόσαμε τον μηχανισμό αυτό σε σύμμορφες υπερβαρυτικες θεωρίες με α-ατρακτορες. Το ενεργό φάσμα που προέκυψε από αυτά τα μοντέλα έχει, εκτός από την ενίσχυση στα μικρά μήκη κύματος, μια επιπλέον ταλαντωτική συμπεριφορά.

Για το υβριδικό μοντέλο που προτείνουμε επιβάλαμε διορθώσεις από θεωρίες υπερβαρυτητας με σκοπό να συμφωνούν με τις παρατηρήσεις. Το μοντέλο αυτό μπορεί να εξηγήσει το 100\% της ΣΥ με μια κατάλληλη επιλογή παραμέτρων. Επιπλέον, μπορεί να εξηγήσει το σήμα από τα δεδομένα του NANOGrav αλλά σε αυτήν την περίπτωση η αφθονία σε ΣΥ είναι αρκετά μικρότερη.


Υπολογίσαμε τα βαθμωτά ενεργά φάσματα, την αφθονία των ΑΜΟ και την ενεργειακή πυκνότητα των ΒΚ για όλα τα προαναφερόμενα πρότυπα. Μελετήσαμε ακόμα το θέμα του fine-tuning των παραμέτρων και πως μειώνεται μέσα από αυτά τα μοντέλα. Όλα τα μοντέλα που παρουσιάζουμε σε αυτήν την εργασία είναι σε πλήρη συμφωνία με τους πληθωριστικούς περιορισμούς.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
κοσμικός πληθωρισμός, αρχέγονες μελανές οπές, βαρυτικά κύματα, υπερβαρυτητα, κοσμολογία
Ευρετήριο:
Όχι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
0
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
169
Αριθμός σελίδων:
136

phdSI.pdf
4 MB
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο. H πρόσβαση επιτρέπεται μόνο εντός του δικτύου του ΕΚΠΑ.