Estudio de la resonancia paramétrica durante la inflación cósmica
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Date
2026-04-28
Authors
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Publisher
Universidad de El Salvador
Abstract
En esta tesis se investigó la dinámica del precalentamiento postinflacionario mediante simulaciones numéricas no lineales en un modelo inflacionario cuártico en el que el inflatón está acoplado a un campo escalar secundario. El objetivo fue analizar cómo el parámetro de acoplamiento entre ambos campos afecta la eficiencia del precalentamiento, la estructura de bandas de inestabilidad asociadas a la resonancia paramétrica y la transición hacia el régimen no lineal. Las simulaciones se realizaron con el código CosmoLattice, utilizando un modelo de potencial cuártico, lo que permitió explorar distintos regímenes dinámicos, desde resonancia estrecha hasta resonancia ancha fuerte,
así como comparar escenarios con y sin expansión cosmológica. Se analizaron la evolución del inflatón promediado en volumen, el crecimiento de sus fluctuaciones espaciales y la redistribución de la energía entre sus componentes cinética, potencial y de gradiente. Asimismo, se identificó operacionalmente el inicio del régimen de retro–reacción y se evaluó el efecto de la expansión cosmológica sobre la eficiencia de la resonancia. Dado que las simulaciones se efectuaron en variables reescaladas internas del programa, los resultados se interpretan principalmente en términos adimensionales, con énfasis en la dinámica no lineal del sistema más que en una fijación observacional de parámetros.
Los resultados mostraron que, para valores pequeños de 𝑞, la resonancia paramétrica permanece ineficiente y la dinámica está dominada por el modo homogéneo del inflatón. En cambio, para valores grandes de 𝑞, emerge una amplificación resonante altamente eficiente de los modos inhomogéneos, que produce una transferencia no perturbativa de energía y desencadena una retro–reacción temprana, conduciendo rápidamente al
régimen no lineal. Además, se encontró que la expansión cosmológica amortigua el crecimiento resonante y retrasa la retro–reacción, sin impedir el desarrollo del precalentamiento en el régimen de acoplamiento fuerte. En conjunto, estos resultados confirman el papel central de la resonancia paramétrica en la dinámica postinflacionaria y muestran la importancia de las simulaciones no perturbativas para describir la transferencia de energía durante las primeras etapas del recalentamiento del Universo temprano. El trabajo proporciona así una caracterización numérica de la dependencia del precalentamiento con el acoplamiento entre campos y una base para estudios futuros que incorporen disipación, termalización y conexiones fenomenológicas más directas con observables cosmológicos.
Description
Keywords
Relatividad, Cosmología, Campo Escalar, Recalentamiento, Resonancia Paramétrica, Simulación, Inflación Cósmica, Modelo Inflacionario Cuártico