Autofuerzas sobre partículas escalares en espacio-tiempos de cuerdas cósmicas

Abstract

En este trabajo se analiza la autofuerza sobre partículas asociadas con campos escalares en el espacio-tiempo de cuerdas cósmicas. El estudio de los fenómenos que afectan a partículas escalares es de interés en cosmología ya que varios modelos suponen que en sus orígenes el Universo sufrió un proceso de expansión acelerada. En estos modelos la energía que impulsa la expansión surge de ciertas transiciones de fase que involucran partículas de spin cero, clásicamente representadas por campos escalares. En estas etapas iniciales podrían haberse generado defectos lineales denominados cuerdas cósmicas las cuales son posibles semillas para la formación de estructuras. El espacio tiempo alrededor de una cuerda cósmica de la clase más sencilla adoptaría una geometría cónica. En el presente análisis veremos que aún si la cuerda y las partículas de su entorno se encuentran en reposo relativo las cargas podrían experimentar una autofuerza como resultado de las modificaciones que una geometría de fondo que no es globalmente plana induce sobre el campo de las cargas. Las geometrías de fondo se construyen matemáticamente pegando dos subvariedades cónicas mediante el formalismo de thin-shells. Como desarrollo ulterior a lo estudiado en trabajos previos, analizaremos la relación entre cotas teóricas sobre los valores de los parámetros que se deducen a nivel de la acción y las restricciones que surgen de la condición de no divergencia de los coeficientes del desarrollo del campo escalar.

In this work the self-force on particles associated with scalar fields in the spacetime of cosmic strings is analized. The study of the phenomena that affect scalar particles is of interest in cosmology since various models assume that in their origins the Universe underwent a process of accelerated expansion. In these models the energy that drives inflation arises from certain phase transitions that involve zero spin particles, which are classically represented by scalar fields. In these initial stages, linear defects called cosmic strings, which are possible seeds for the formation of structures, could have been generated. The spacetime around a cosmic string of the simplest class would adopt a conical geometry. In the present analysis we will see that even if the string and the particles in its environment are at relative rest, the charges could experience a self-force as a result of the modifications that a background geometry that is not globally flat induces on the charge field. The background geometries are mathematically constructed by pasting two conical submanifolds using the thin-shells formalism. Besides, as a further development beyond that studied in pevious works, we will carry out an analysis of the relation between theoretical bounds on the values of the parameters obtained at the level of the action, and specific restrictions coming from the condition of no divergence of the coefficients of the scalar field expansion.