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Silvana TapiaFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetexpansión exponencial universo potencialescampo escalar inflatón modelo estándarinflatón energía potencial altacampo inflatón energía potencialanalogía bolita cima montañadominios universo campo inflatónvalor expectación campoenergía del vacío teoría relatividaduniverso campo no fluctúaGastón GiribetBicepInflatónSlow RollSteinhardtespacio-tiempo de SitterSitterecuaciones de EinsteinSteinhardThomas VilaHéctor Socas
Energía potencial del Inflatón
Con
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Gastón Giribet continúa explicando la analogía del campo Inflatón con una bolita en la cima de una montaña, describiendo su estado de energía potencial.
…de la teoría, a pesar de haber sido uno quien contribuyó originalmente a ella y sus críticas son, a naturalidad, cuestiones más epistemológicas sobre lo poco predictiva que puede ser, porque hay mucha ambigüedad a la hora de elegir potenciales y cosas así. Pero hablemos de potenciales. Potenciales es qué es lo que le dio al universo esa fuerza para expandirse exponencialmente tan rápido. Hay muchos modelos, hay modelos con un campo, con dos campos, hay muchos modelos. Ahora, lo que se cree es que el universo tiene un campo, el modelo más normal para explicar todo esto, las demás son modificaciones de esto, es que hay un campo, un campo escalar, un campo escalar que recibe el nombre de Inflatón, que tiene un valor de energía potencial muy alta durante mucho tiempo, y que tiene un valor de energía potencial muy alta que lo mantiene y no se mueve mucho de ahí. Es decir, no tiene una energía cinética, no tiene una tendencia a moverse de ese valor Solamente tiene, es como Tener una bolita que está en la cima de una montaña y se queda en la cima de la montaña. No tiene mucha velocidad, no tiene energía cinética, pero tiene mucha potencialidad de moverse si la muevo de ahí. Entonces, ese valor de energía potencial, esa energía concentrada en el campo inflatón, que era un ubicuo campo que ocupaba grandes dominios del universo. No podemos decir todo el universo, pero grandes dominios de este. Eso hace que le da cierta energía al vacío. Hay cierta energía que está dada no porque el campo fluctúe, sino por el valor de expectación que éste tiene. Por estar sentado en un valor de energía muy alto. En la teoría general de la relatividad, el valor de la energía es importante per se, no solamente la diferencia de energías; le da energía al vacío que hace que el universo, cuando vos tienes un campo que no fluctúa, no cambia su valor, no tiene derivadas, no cambia, pero que tiene un valor muy alto de potencial, remeda lo que es. tener energía oscura, se comporta igual que la energía oscura, tiene una presión igual a menos su densidad de energía multiplicada por la velocidad de la luz. Entonces, se tiene la misma ecuación de estado, se comporta todo a las fines prácticos como si fuese…
Significado #1 · Palabras #1
Gastón Giribet continúa explicando la analogía del campo Inflatón con una bolita en la cima de una montaña, describiendo su estado de energía potencial.
Habla: Gastón GiribetSignificado #1 · Palabras #1expansión exponencial universo potencialescampo escalar inflatón modelo estándarinflatón energía potencial altacampo inflatón energía potencialanalogía bolita cima montañadominios universo campo inflatónvalor expectación campoenergía del vacío teoría relatividaduniverso campo no fluctúa…de la teoría, a pesar de haber sido uno quien contribuyó originalmente a ella y sus críticas son, a naturalidad, cuestiones más epistemológicas sobre lo poco predictiva que puede ser, porque hay mucha ambigüedad a la hora de elegir potenciales y cosas así. Pero hablemos de potenciales. Potenciales es qué es lo que le dio al universo esa fuerza para expandirse exponencialmente tan rápido. Hay muchos modelos, hay modelos con un campo, con dos campos, hay muchos modelos. Ahora, lo que se cree es que el universo tiene un campo, el modelo más normal para explicar todo esto, las demás son modificaciones de esto, es que hay un campo, un campo escalar, un campo escalar que recibe el nombre de Inflatón, que tiene un valor de energía potencial muy alta durante mucho tiempo, y que tiene un valor de energía potencial muy alta que lo mantiene y no se mueve mucho de ahí. Es decir, no tiene una energía cinética, no tiene una tendencia a moverse de ese valor Solamente tiene, es como Tener una bolita que está en la cima de una montaña y se queda en la cima de la montaña. No tiene mucha velocidad, no tiene energía cinética, pero tiene mucha potencialidad de moverse si la muevo de ahí. Entonces, ese valor de energía potencial, esa energía concentrada en el campo inflatón, que era un ubicuo campo que ocupaba grandes dominios del universo. No podemos decir todo el universo, pero grandes dominios de este. Eso hace que le da cierta energía al vacío. Hay cierta energía que está dada no porque el campo fluctúe, sino por el valor de expectación que éste tiene. Por estar sentado en un valor de energía muy alto. En la teoría general de la relatividad, el valor de la energía es importante per se, no solamente la diferencia de energías; le da energía al vacío que hace que el universo, cuando vos tienes un campo que no fluctúa, no cambia su valor, no tiene derivadas, no cambia, pero que tiene un valor muy alto de potencial, remeda lo que es. tener energía oscura, se comporta igual que la energía oscura, tiene una presión igual a menos su densidad de energía multiplicada por la velocidad de la luz. Entonces, se tiene la misma ecuación de estado, se comporta todo a las fines prácticos como si fuese…
Gastón Giribet explica cómo un campo, denominado inflatón, decae y transforma su energía potencial en la materia y partículas conocidas actualmente.
Habla: Gastón GiribetSignificado #6 · Palabras #4geometría espacio-tiempo de sitterexpansión exponencial del universocampo inflatón valor expectación altoenergía potencial concentrado en inflatóninflación como energía oscuracampo inflatón decae energía potencialinflatón transforma energía potencial materiageneración de partículas conocidas inflatón…prácticos como si fuese un fluido de energía oscura Entonces, el universo se siente como si estuviese embebido en energía oscura, inmerso en... Y entonces se comporta como se comporta el universo cuando solo hay en él, o mayoritariamente hay en energía oscura La solución no es la del espacio plano en el que nosotros vivimos, sino lo que se conoce como la geometría del espacio-tiempo de Sitter. Que es un universo que precisamente se expande de manera exponencial. Entonces, en el modelo de inflación, el inflatón, ese campo ubicuo en el universo, toma un valor de expectación muy alto, tiene un valor de energía potencial concentrado en él muy alto, se comporta como energía oscura y eso expande el universo exponencialmente. ¿Qué hace el campo? En un momento el campo decae, gasta su energía potencial y en ese gastar su energía potencial la convierte en qué? En la materia que nosotros conocemos hoy. Se convierte en la materia que nosotros conocemos hoy y genera las partículas que nosotros conocemos hoy. Ahora el problema acá con el Modelo de inflación, bueno esto produce muchos efectos que esperamos ver. Esto no es una historia de algo que esperamos ver porque esto produce ciertas no gaussianidades. Esperamos ver porque esto produce cierta relación entre modos tensoriales y modos…
Gastón Giribet menciona la incertidumbre existente en los modelos de inflación cósmica, específicamente en la forma funcional del potencial energético que impulsa al inflatón.
Habla: Gastón GiribetSignificado #5 · Palabras #2modelo inflación cósmica potencial energéticoinflatón forma funcional potencialtérminos fricción inflatón movimiento…es una historia de algo que esperamos ver porque esto produce ciertas no gaussianidades. Esperamos ver porque esto produce cierta relación entre modos tensoriales y modos escalares en las ondas gravitacionales primordiales. Recordarán ustedes aquel fiasco de 2014 de Bicep, que creyó haber medido eso. Esperamos que en el futuro se mida eso. Ahora hay un problema con inflación, que hay cierto grado de ambigüedad en el modelo. De cómo es ese potencial, la forma funcional de ese potencial que da energía al inflatón. Porque, en realidad, para ser más preciso, hay también términos de fricción que podrían hacer que el inflatón tendiese a moverse pero no se moviera. Hay cierta ambigüedad en el modelo. Esto es lo que no le gusta, por ejemplo, a Steinhardt y otros. a pesar de que el 90% de los cósmolos, 99% de los cósmolos acepta que inflación es lo más natural. Ahora, ¿qué ocurre? En este campo, en este proceso del campo, el campo que tiene un valor de energía muy muy alto, en realidad, en mecánica…
Gastón Giribet explica cómo las fluctuaciones cuánticas en el campo inflatón afectan la gravedad, generando pequeñas fluctuaciones gravitacionales que resultan en una rugosidad a escala de uno en cien.
Habla: Gastón GiribetSignificado #9 · Palabras #11fluctuaciones cuánticas campo inflatóngravedad siente energía espacio inflatóncampo escalar inflatón genera gravedadrugosidad escala uno en cien…Ahora, ¿qué ocurre? En este campo, en este proceso del campo, el campo que tiene un valor de energía muy muy alto, en realidad, en mecánica cuántica, las cosas fluctúan siempre un poquito. entonces tiene unas pequeñas fluctuaciones y lo interesante de esto Es que esas fluctuaciones en el inflatón inducen como la gravedad siente la energía que hay en el espacio, en particular las fluctuaciones de la energía en el espacio dada por el campo escalar del inflatón empieza a generar pequeñas fluctuaciones de gravedad en diferentes partes y eso deviene en cierta rugosidad de uno en cien. mil partes que es donde luego se acumula la materia y entonces así se forma la estructura que conocemos como galaxias, planetas, estrellas, conejos, cosas. Es decir, todo lo que es estructura del universo, el universo que no es homogéneo, viene de…
Gastón Giribet analiza un trabajo que critica la teoría de inflación, señalando problemas como la ambigüedad en la definición del inflatón y la falta de predictibilidad al poder modificar el potencial para ajustar los resultados observacionales.
Habla: Gastón GiribetPalabras #7ambigüedad definición inflatónpotencial inflatón ajustable observacionalmentepredictibilidad modelos inflación steinhardtcambio potencial funciones infinitas…eso acá; vamos a hablar de lo que es más normal, que es la teoría de inflación tal cual está homologada por cualquier cosmólogo que aunque no crean la teoría de cuerdas, aunque no le interese lo que le pasa al gilis, ok, entonces, ¿qué pasa en este trabajo? Este trabajo levantan el guante y dicen la teoría de inflación tiene muchos problemas, por ejemplo, los que acabamos de mencionar, esta ambigüedad de que uno tiene que poner cosas de afuera, ¿qué es ese inflatón? ¿dónde está ese inflatón? ¿qué potencial tiene? Puede tener cualquier inflatón, ¿cuánto hay de esto de predictivo? Como bien critican otros como Steinhardt, por ejemplo, porque vos, dice, tu modelo de inflación con tal potencial predice tal ratio, tal razón cociente entre las fluctuaciones tensoriales y las escalares, bueno, miro con un aparato, no me da, bueno, cambia el potencial, bueno, funciones a infinitas, entonces, ¿qué quiere decir? ¿Cuán fácil es este juego de inventar potenciales y cada uno tiene su modelo de la inflación? De hecho, infinito, no tiene ni sentido. Hay algunos asuntos que intentan hacer una lista de potenciales de inflación; no tiene sentido, son infinitos. Es como…
Gastón Giribet explica cómo la combinación de dos tensores puede simular el comportamiento de un campo escalar llamado inflatón, sin necesidad de introducirlo manualmente.
Habla: Gastón GiribetSignificado #13 · Palabras #20inflatón simulado con dos tensoresfluctuaciones inflatón ondas gravitacionalescampo escalar inflatón sin introducirinflación del universo ecuaciones einsteintensores en ecuaciones einstein giribetfluctuaciones inflatón sin partículas…tensores, de alguna de estas descomposiciones, toman la métrica, la descomponen en varias formas; hay uno que es un factor conforme. No voy a entrar en detalles técnicos, pero en la forma en la que lo descomponen muestran que la combinación, la conjunción. De dos tensores forman un modo que se comporta como un escalar que fluctúa y esas fluctuaciones hacen lo que las fluctuaciones del inflatón harían, sin necesidad de haber puesto ningún campo escalar a mano; son las mismas ondas gravitacionales que se juntan para formar una cantidad escalar que se comporta como aquellas fluctuaciones del inflatón, si hubiese existido, se comportarían. Sin necesidad de haber metido la existencia de una partícula fundamental nueva, o sin haber tenido la necesidad de modelar un potencial ad hoc para que esto ocurra, o pelearse con el de la oficina de al lado porque mi potencial es mejor que el tuyo. Acá sale todo naturalmente de las mismas ecuaciones de Einstein y como dos tensores, dadas las ecuaciones de Einstein, las ecuaciones te dictan cómo se combinan las cosas. Ingenuamente yo, que no soy cosmólogo, pero me dedico a Cosas muy parecidas a estas, yo hubiese dicho por una cuestión de contagio de órdenes de magnitud, que esto no podía funcionar, porque los modos de, digamos, la amplitud de las fluctuaciones tensoriales son de órdenes de magnitud menores que las necesarias…
Héctor Socas continúa la explicación sobre cómo las fluctuaciones en el inflatón son amplificadas por ondas gravitacionales, generando retroalimentación en la expansión del universo.
Habla: Héctor SocasSignificado #18fluctuaciones inflatón amplificadasondas gravitacionales retroalimentan expansión universoperturbaciones densidad ondas gravitacionales…no son un campo escalar, sino un escalar hecho a partir de tensores que se relacionan de una manera, pero que recién ves al segundo orden de esta expansión, como bien decís. Eso generaría las fluctuaciones en la densidad que remediarían las que el inflatón. Hace y según ellos se verían amplificadas para traerlos al orden de magnitud necesario. Ahora, fíjense que sí, en todo momento dije las fluctuaciones en el inflatón. Hay una retroalimentación entre, o sea, ese universo se está expandiendo. Las ondas gravitacionales que se cruzan, que de alguna forma es como que interfieren y producen perturbaciones de densidad, ¿retroalimentan esa expansión? Bueno, eso no necesariamente lo tenés; ese back reaction no necesariamente lo tenés en cuenta, por supuesto sí, pero una cantidad que no hace falta tener en cuenta en el desarrollo perturbativo. Ah, vale, entonces hablas de que retroalimenta la onda…
Gastón Giribet explica funciones del inflatón, destacando su papel tanto en la expansión del universo como en la relación entre sus fluctuaciones y la formación de estructuras.
Habla: Gastón GiribetSignificado #10 · Palabras #18inflatón expansión del universofluctuaciones inflatón formación estructurarelación densidad fluctuaciones inflatón…de densidad. Lo que pasa acá, que es fundamental, es que en el paper no se dice cuál es todo parte de haber supuesto que uno está en un universo que ya se expande exponencialmente; eso es la inflación. Este paper no explica la inflación, la presupone. El inflatón hace dos cosas, hace muchas, pero hace dos cosas. Una es inflar el universo; es tan importante que de ahí viene su nombre, y después que sus fluctuaciones están relacionadas con las fluctuaciones en la densidad que luego devienen la formación de estructura. Pero no se llama el fluctuatón, se llama el inflatón. Hace las dos cosas, pero hay una que es más importante que la otra. Las dos son importantes en realidad, por supuesto, porque si no no habría conejos, no habría semáforos, ni estrellas, ni nada en el universo. Pero, este paper es totalmente agnóstico acerca…
Héctor Socas menciona un comentario del amigo Thomas Vila sobre el término 'inflatón', utilizado para referirse a un concepto relacionado con la inflación.
Habla: Héctor SocasPalabras #15inflatón comentario thomas vilaedad y concepto inflatón…generando incertidumbre pero no, lo sabemos, sabemos que hay muchas preguntas y no nos va a dar tiempo de atenderlas a todas, lamentablemente, vamos a intentar seleccionar un poquito y a ver que podemos, si podemos aclarar algo o todo lo contrario, empezamos, Quizás hemos estado hablando mucho del inflatón; saco el comentario de nuestro amigo Thomas Vila diciendo que lo llaman el inflatón. A Thomas, en fin, no te queda nada, Thomas; sobre todo cuando te vayas haciendo mayor, lo de inflatón, a lo mejor no te va a hacer tanta gracia. Gracias, pero bueno, no lo sé; al hilo de este último tema que Hemos estado hablando y que ha generado quizás la mayor parte de las preguntas. Pregunta Ariol Martín si el problema de los horizontes no se podría solucionar asumiendo que el universo comenzó antes de lo que predice el modelo actual. Sé que tocar el modelo…
Gastón Giribet explica que para que exista un rebote cósmico tras una contracción del universo, se requiere materia exótica, más allá de lo que representa un inflatón.
Habla: Gastón GiribetPalabras #14rebote cósmico universo contraemateria exótica inflatónenergía negativa nunca visto…es el Big Bang en realidad es una etapa de expansión, pero a la que le previno, le había antecedido una etapa de expansión. Contracción de un universo anterior, bueno, qué sé yo, hay modelos así, como el expirótico, de hecho, Steinhard trabaja en cosas así, Pero bueno, primero que para qué haya un rebote cósmico de un universo que se contrae y luego se expande, se necesita que exista materia exótica, mucho más exótica que un inflatón. Entonces, eso que a mucha gente le parece natural, en realidad no es natural; es todo lo contrario, tiene que haber cosas con energía negativa, cosas que nunca hemos visto. Entonces, en realidad lo que parece, la gente que piensa así, es porque le duele, y está bien que le duela pensar en nuestra ignorancia acerca de lo que pasó en ese primer segundo y en los esfuerzos teóricos desde la década del 80 para darle sentido a un inicio temporal que no tuvo un antes nunca como intentaron Hartel, Hawking, Bilenkin y otros. Entonces, Starobicki mismo, o Trion, o muchos otros…
Gastón Giribet explica cómo la energía potencial del inflatón se transforma en partículas durante el recalentamiento tras la inflación.
Habla: Gastón GiribetSignificado #7 · Palabras #5terminación inflación valor inflatónespacio the sitter expansión exponencialmodelo estándar inflación expectación inflatónenergía potencial del inflatónrecalentamiento tras la inflacióncampo slow roll abruptamente bajacondiciones iniciales y fine tuning…en un escenario mucho más grande, un universo mucho más grande, un multiverso, cuál es la distribución estadística de valores que harían que el universo sea observable, y no pega mal con el valor que tiene la constante cosmológica hoy. Entonces, es una... Ahora, esto me da pie para explicar una cosa del paper que no expliqué. El espacio de The Sitter es... Bueno, dicho ¿cómo termina la inflación? Se cree que en el modelo estándar de inflación, el más común, el valor de expectación de Inflatón tiene mucho potencial y eso hace que el universo se expanda exponencialmente, pero en un momento el potencial tiene una parte en La que el campo varía muy poco, se llama Slow Roll, y de repente baja abruptamente, y el campo descansa; baja toda su energía potencial y la transforma en partículas. Eso se llama recalentamiento. Hay una discusión acerca de condiciones iniciales, de por qué empezó con esa velocidad y no con otra; hay un fine tuning ahí, pero bueno, ese es el modelo. Ahora, eso es lo que creemos que, en el artículo este, lo que consideran es que sea lo que fuere, ellos no dicen cómo se generó esa etapa de expansión de Sitter exponencial, pero lo que se sabe, o mejor dicho, lo que se especula, es que de Sitter es un espacio…
Gastón Giribet explica cómo, en la inflación normal, el valor del inflatón disminuye bruscamente, lo que provoca un recalentamiento del universo y la emisión de partículas no masivas.
Habla: Héctor SocasSignificado #11 · Palabras #9inflatón disminuye recalienta universoefecto túnel cuántico estados atómicostransiciones prohibidas baja probabilidad…directamente Sitter decaería, pero bueno, los detalles de ese decaimiento no se conocen bien; es un efecto perturbativo si no quieres hacerlo con cuidado. Pero bueno, algo decae, se cansa; en el caso de este trabajo, el espacio de Sitter decae en sí mismo; es Inestable, en la inflación normal, el valor del inflatón, dado el potencial que tiene, descansa abruptamente y ahí recalienta el universo y emite un montón de partículas no masivas. Alguien se puede preguntar el por qué esto pasa, ¿qué es lo que lo causa?, y no tenemos una idea clara, pero cuánticamente el paso de un estado de energía a otro de energía menor es un estado que siempre puede darse, aunque sea por efecto túnel, quizás con una probabilidad muy baja, incluso transiciones que son prohibidas en estados atómicos, por ejemplo, se pueden dar, pero con una probabilidad muy baja. Entonces eso quiere decir que, al final como decía, creo. ¿Que era Hawking el que decía, si no está prohibido acaba ocurriendo? Entonces el efecto túnel hace que cosas que no tienen un canal para ocurrir pero que energéticamente son factibles dado el tiempo suficiente por efecto túnel acaban ocurriendo y esto puede…