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Elementos de cosmología inflacionaria



    Resumen

    La cosmologia infiacionaria, o especificamente la etapa
    infiacionaria del universo constituye una de los eventos
    naturales mas asombroso y espectacular, se muestra en este
    pequeiio articulo algunos elementos conceptuales y analiticos de
    la era infiacionaria.

    PACS : 98.80.-k, 98.80.Es

    Palabras Claves : Campo escalar, supersimetria,
    supergravedad, ecuaciones de Friedmann, Uni- verso
    membrana.

    Abstract

    Infiationary cosmology, or infiationary stage
    specifically in the universe is one of nature's most amazing
    events and spectacular shows in this short article conceptual and
    analytical elements of the infiationary era.

    PACS : 98.80.-k, 98.80.Es

    Keywords : Scalar field, supersymmetry, supergravity,
    equations of Friedmann, braneworld.

    1
    lntroducción

    La cosmología inflacionaria, o la
    etapa inflacionaria es uno de los más intrigantes y
    asombrosos fenómenos físicos, tan asombroso que es
    el fenómeno responsable de configurar el universo actual,
    el big bang como evento natural que da origen al universo, por
    sí sólo no es suficiente para producir la
    estructura y dinámica del universo actual. La etapa
    inflacionaria fue propuesta para solucionar algunos problemas del
    modelo estándar, es decir se introduce de forma intuitiva,
    sin elementos observables directos y sin que la
    formulación teórica estándar prediga tal
    etapa. El paradigma de la inflación [1] ofrece la
    atractiva posibilidad de resolver muchos de los enigmas de la
    cosmología del big bang caliente normal. El ingrediente
    crucial de los escenarios de inflación de más
    éxito es un período llamado de "slow-roll" (lento
    rodar) , en el cual la evolución de un campo escalar
    Monografias.com(el
    "inflatón") libera la energía potencial V
    (Monografias.com) almacenada en
    Monografias.comcuando es domindo
    por su energía cinética Monografias.com2/2 la
    cual conduce a una expansión exponencial del universo. En
    la actualidad no existe un escenario preferido concreto
    inflacionario basada en un modelo de física de
    partículas realistas y convincentes. Por ejemplo, en
    particular, aunque la teoría de cuerdas proporciona unos
    campos escalares débilmente acoplados, los cuales
    podrían ser candidatos a inflatones naturales, sus
    potenciales no perturbativos V (Monografias.com) no parecen ajustarse a las condiciones de
    slow-roll para la inflación, ya que, para grandes valores
    de Monografias.comtienden a
    crecer, o tienden a cero, o son demasiado rápidos. Por lo
    tanto, es importante explorar nuevas posibilidades de
    aplicación de una evolución inflacionaria en los
    inicios del universo [2].

    En palabras de Max Tegmark puede decirse
    que la inflación creará un espacio
    matemático-físico donde todas la soluciones que
    brinde la inflación se materializaran, de tal forma que la
    inflación es un proceso físico muy crativo que
    transforma las posibilidades hipotéticas en algo real que
    realmente ocurre en algún sitio.

    2 Algunos
    Problemas del Modelo Estándar

    Aunque el modelo de big bang caliente
    estándar es impresionantemente exitoso en
    consideración de la expansión de Hubble, de la
    radiación cósmica de fondo, de la abundancia de
    núcleos atómicos livianos, además de
    permitir retroceder en el tiempo hasta cuando el universo
    tenía un segundo de edad, estos y otros aspectos son lo
    que le confieren al big bang caliente su incuestionable
    importancia, pero el Modelo Estándar de la
    Cosmología adolece de algunos problemas básicos los
    cuales no permiten obtener una explicación completa y
    adecuada de la estructura y dinámica del universo actual.
    Se citan los siguientes problemas

    1. El problema de por qué el
    universo es tan viejo y plano cuando su escala natural de tiempo
    es la escala de tiempo de Planck Monografias.com

    2. El problema de la causalidad o del
    horizonte, el cual surge cuando el universo se expande a una
    velocidad menor que la velocidad de la luz.

    3. El problema de como la dinámica
    del universo puedo evitar que al comienzo del universo dominaran
    las singularidades topológicas tales como monopolos,
    cuerdas o dominios de pared, las cuales surgen como consecuencia
    del rompimiento espontáneo de la simetría de gran
    unificación.(Un monopolo magnético es una
    partícula hipotética que consiste en un imán
    con un solo polo magnético. La idea la planteó Paul
    Dirac en 1931 y con ella se podría explicar la
    cuantización de la carga eléctrica. Con los
    monopolos magnéticos, además, se pueden escribir
    las ecuaciones de Maxwell de forma completamente simétrica
    ante un intercambio de las cargas magnéticas y
    eléctricas. Un campo magnético tiene siempre
    asociados dos polos magnéticos (norte y sur), al igual que
    un imán. Si se corta un imán en dos partes, cada
    una tendrá a su vez dos polos magnéticos. Si se
    sigue el proceso hasta tener únicamente un electrón
    girando en una órbita, el campo magnético que
    genera tiene, también, dos polos. Por tanto,
    clásicamente, los monopolos no existen).

    También podemos pensar que existe el
    enigma de la formación de estructur ya que estructuras
    tales como estrellas y galaxias se han formado del aparentemente
    universo temprano altamente homogéneo. Es más, nos
    asombra por qué el universo tiene aparentemente
    sólo tres dimensiones espaciales cuando los resultados
    teóricos recientes y profundos recomiendan o favorecen las
    ventajas enormes de contar con la alta
    dimensionalidad.

    Se encuentra que todas estas cuestiones
    parecen estar relacionadas de una u otra manera en la cual el
    universo se expande y que al menos alguno de ellos pueda ser
    resuelto mediante la hipótesis de la "Inflación",
    la cual afirma que existió un periodo de muy
    rápido, en verdad exponencial, crecimiento del
    tamaño del universo a edad muy temprana. En lo que sigue
    se examina de forma más precisa las dificultades
    señaladas anteriormente.

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