Diploma d’Estudis AvançatsSetembre 2004
VVIABILITAT D’UNA IABILITAT D’UNA CONSTANT COSMOLÒGICA CONSTANT COSMOLÒGICA
VARIABLE. VARIABLE. CCONTRAST ONTRAST
AMB AMB SNSNee I Iaa
Tutora:
Pilar Ruiz-Lapuente
Col·laboració:
Joan Solà Peracaula Ilya Shapiro
Cristina España i Bonet
Introducció
Cosmologia amb SNe Ia
Constant cosmològica i dinàmica de l’Univers
Models amb running de la constant cosmològica
Anàlisi detallat de l’Escenari 3
Contrast dels models amb SNe Ia a alt redshift
Conclusions
Sumari de la memòriaSumari de la memòria Sumari Sumari
Motivació
Fenomenologia
Contrast amb les observacions
Conclusions
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Motivació
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Motivació
c
MM
c
1 kM
3220
2 11)( zzHzH Mk
Nc G
H
8
3 0
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Interpretació de la Constant Cosmològica
com a terme en les equacions d’Einstein
gTGG N8 TGgG N8
geometria densitat d’energia
com a energia quàntica del buit
VgT Partícules i camps 0V
però no el Higgs:484 10 GeVmV HH
Problema:
induïdaEinsteinefectivaobservada GeV 44710
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
?
Quinta essència
Constant Cosmològica
Dimensions Extra
Gravetat escalar-tensorial
Models Cardassian
K-essència
Gas Chaplygin
Constant Cosmològica variable
Paràmetre dintre d’una teoria quàntica de camps
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Fenomenologia
...
16
14 RG
gxdSN
Però primer teoria... teoria quàntica de camps...
Acció a baixes energies:
divergències ultraviolades
Regularització,
Renormalització.
Trencament de la invariància d’escala
Relació entre els paràmetres i l’escala:
Equacions del Grup de Renormalizació,EGR
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
EGR per a la Constant Cosmològica
j i iiiijj CMBmA
Gd
d 4224
24
1
8
escala de renormalització
dependència quàrtica en energiafunció-
EGR en el marc cosmològic:
Quina és l’escala de renormalització?
Com es produeix el desacoblament?
Esce
naris
cosm
olò
gics
,...,,, 12/14/1 tHR
Dof lleugers, dof pesants, desacoblament suau
Escenari 1:
Escenari 2:
Escenari 3: HRM
M
m
i
i
i
~~,
~,
~,
2/1
4/1
4/1
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
HM i ~, Cas particular, Escenari 3:
Sistema acoblat d’equacions diferencials
)...(),(),( zHzz dinàmica de l’Univers
Equació de continuïtat, Equació de Friedman –H(z)-,
EGR
130 1),( zz 11
1),( 13
00
zz
Univers pla ,
Índex cosmològic 2
2
12 PlM
M
1
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Equació d’estat
Constant cosmològica
SEMPRE!
Component X (camp de quinta
essència...)1
p
w !1)( p
zw
Conservació de la matèria i la constant cosmològica
conjuntament
La matèria i la component X es conserven separadament
Diferent expressió per al paràmetre de Hubble
La constant cosmològica variable i un camp de quinta essència no són comparables directament.
1,...),,( tzw
solu
ció
Definició d’una pseudoequació d’estat on matèria i CC es conserven separadament, tot i que
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Pseudoequació d’estat
01~ w per !
Aparentment energia fantasma,
en realitat constant cosmològica.
(Riess et al. 2004)
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Contrast amb les observacions
Obj
ecte
s:
Sup
erno
ves
del t
ipus
Ia
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Distància lluminositat
z
MK
K
L dzzH
H
H
zcd
0
0
0
'),,,'(
sinn)1(
Observacions
LdHHMm 00 log525log5
Model
Determinació de paràmetres
),,,,(2 Μ M
),(2
Marginalització, Univers pla.
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Resultats actuals Dades: 54 SNe de l’SCP
Esce
nari
1
Esc
en
ari
2
Esce
nari 3
Massa dels neutrins lleugers
9.0
eV01.0
m)!cosmologiaMS(7.0
)!partículesMS(12
?
M fix
Experiments futurs
Simulació de dades
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Simulació de dades
Redshift 0<0,2 0,2<z<1,2 1,2<z<1,4 1,4<z<1,7
# SNe 50 1800 50 15
Model llavor: ,, M
Càlcul de la magnitud teòrica (mteo) amb aquesta cosmologia
5,1
02,0zssistemàtic
mteoobs mm
nn m on gaussiana
15,0intrínsec
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Resultats amb SNAP
Informació gaussiana a priori
Teorema de Bayes
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Altres distribucions. Resultats
Redshift 0<z<0,2 0,2<z<1,7
# SNe 50 2000
Redshift 0<z<1 1<z<2
# SNe 250 1750
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Un índex cosmològic diferent de zero serà
distingible quan s’obtingui una gran quantitat de SNe Ia
fins a z~2.
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Conclusions
La CC com a paràmetre d’una TQC experimenta una variació amb l’escala.
Segons quina sigui aquesta escala i com es produeixi el desacoblament es donen diferents escenaris cosmològics.En general tots ells canvien la dinàmica de l’Univers
que s’obté per una CC realment constant.
Una CC variable és comporta com si tingués una pseudoequació d’estat variable amb la possibilitat d’observar w<-1.
-teòriques
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Conclusions
Les dades actuals de SNe Ia a alt redshift donen una 1a determinació de mneutrins~ 0,01 eV, i es mostren compatibles amb el MS de partícules i el de cosmologia.
No tots els paràmetres queden acotats amb les dades actuals i es fa necessària la planificació de nous experiments per a la detecció de SNe Ia a alt redshift.SNAP i distribucions alternatives de dades
permetran distingir aquests models d’un de CC constant. Per distingir-lo d’un de quinta essència caldran arguments teòrics.
-fenomenològiques
Diploma d’Estudis AvançatsSetembre 2004
Viabilitat d’una constant cosmològica variable. Contrast amb SNe Ia
Paràmetre de desceleració
),(2
zqa
aaq
acceleració més recent
0 0
acceleració llunyana