Multifield inflation consequences in the primordial black holes generation

Abstract

En esta tesis estudiamos los efectos de una inflación generada por múltiples campos (multifield inflation) en el escenario donde la materia oscura puede ser descrita, totalmente o en una fracción, como agujeros negros primordiales (PBH por sus siglas en inglés). En el contexto en el que trabajamos, la producción de PBH, se puede relacionar directamente a una amplificación a pequeñas escalas en el espectro de potencias de las perturbaciones de curvatura primordial. Esto nos permite conectar la física inflacionaria con otro posible observable como lo serían estos agujeros negros, ayudando así a dilucidar de mejor forma los misterios detrás de la física fundamental detrás de este periodo. Para el caso de una inflación con más de un campo, las perturbaciones de curvatura (o adiabáticas) interactúan con otros grados de libertad (modos de isocurvatura) describiendo una trayectoria no trivial en el espacio de campos. En la literatura, por lo general, se han considerado modelos donde los modos adiabáticos interactúan de manera débil con estos otros grados de libertad. Sin embargo, existen escenarios (gravedad cuántica por ejemplo) donde las perturbaciones de isocurvatura podrían interactuar fuertemente con las perturbaciones de curvatura. En este trabajo presentamos un modelo exacto donde estos modos de isocurvatura producen grandes amplificaciones en los modos adiabáticos. Ocurriendo esto cuando la trayectoria inflacionaria experimenta giros abruptos en el espacio de los campos. Se resolvieron de forma analítica las ecuaciones de movimiento para los modos que representan las perturbaciones en el régimen de un acoplamiento fuerte (modelado por una función tipo top-hat). Los resultados obtenidos evidenciaron una dependencia exponencial entre el salto en el espectro de potencias de la perturbación de curvatura y el ángulo barrido por el giro en el camino inflacionario. Por lo que nuestra solución manifiesta el hecho de que para que tengamos un panorama cosmológico con una cantidad importante de PBH, es necesaria la existencia de términos cinéticos no canónicos en la acción de inflación con múltiples campos.