Inflación y recalentamiento en un modelo inflacionario gobernado por el campo de Higgs del Modelo Estándar Electrodébil

Abstract

En esta tesis se estudian los procesos de inflación y recalentamiento del universo, dentro del marco de trabajo de la inflación tipo slow-roll, asumiendo que el campo del inflatón se puede identificar con el campo de Higgs del Modelo Estándar Electrodébil (MEE). Para realizar lo anterior, inicialmente se establecen las condiciones sobre el parámetro de acople a la gravedad ξ bajo las cuales el campo de Higgs del MEE puede hacer el papel del campo de inflatón, encontrando que debe ser mucho mayor que 10 y mucho menor que 10^11, para obtener etapas de inflación y recalentamiento exitosa, pero, de acuerdo a las últimas medidas reportadas de la masa del bosón de Higgs, se encuentra que ξ ≈ 10^4 − 10^5, valor que está dentro del rango encontrado. Se obtiene la masa del campo de Higgs a partir de correcciones perturbativas hasta primer orden, para ser mayor o aproximadamente igual a 1.7m_t − 172.5(GeV), donde m_t es la masa del quark top. A continuación se determinan las condiciones sobre el míınimo del potencial efectivo del campo de Higgs del MEE, con el fin de obtener un monto de inflación apropiado, obteniendo relaciones entre los parámetros adimensionales del modelo estándar y el míınimo de potencial efectivo. Finalmente, se consideran los posibles efectos de la temperatura en la etapa de recalentamiento, estimando que la temperatura de inicio efectivo de esta etapa, es del orden de $T_{rh} ≈ 1012 GeV$ para $ξ = 10^4$ , que se encuentra de acuerdo con los valores reportados en la literatura en artículos que usan el mismo modelo para el lagrangiano de interacción.

Abstract. In this thesis, the in ation and reheating processes of the universe are studied, within the slow-roll approximation, assuming that the inflaton field can be identified with the Higgs field of the Electroweak Standard Model (ESM). To do this, conditions on the parameter ξ coupling the Higgs field to gravity are established, in such a way that the SM Higgs field could act as the inflaton, finding that 10 and much lower than10^11, to obtain successful in ation and reheating eras, but, in order to fit the last reported measurements of the Higgs boson mass, we found that ξ ≈ 10^4-10^5.We obtain the mass of the Higgs field from radiative corrections to first order, getting mH ' 1.7m_t - 172:5(GeV ), where mt is the top quark mass. Next, we determine conditions on the minimum of the effective potential for the ESM Higgs field, in order to obtain suitable amounts of in ation, finding relations between the nondimensional parameters of the SM and the minimum of the effective potential. Finally, possible effects of temperature in the reheating era are considered, estimating the actual temperature at which this era begins, in the order $T_{rh} ≈ 1012 GeV for $ξ = 10^4$, a result according to the current values reported in literature.