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Ver el documento (formato PDF)   Kandus, Alejandra.  "Origen y evolución de campos magnéticos asociados a las grandes estructuras cosmológicas"  (2001)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
En esta tésis presentamos un nuevo mecanismo de inducción de campo magnético primordial, con el objetivo de poder explicar la presencia y características de los campos magnéticos que se observan en galaxias y cúmulos de galaxias. Asumiendo que durante la etapa inflacionaria del universo existe un campo de materia cargado, el estado cuántico del campo cambia al producirse la transición de esa etapa a la siguiente, debido al cambio en la geometría del universo, dando lugar a la aparición de corrientes eléctricas estocásticas. Como el valor medio de las corrientes es cero, también lo serán los valores medios de los campos por ellas inducidos. Sin embargo fluctuaciones cuánticas y estadísticas respecto del valor medio de la corriente construyen varianzas no nulas. Esas varianzas son entonces fuente de campo electromagnético, que también se manifiesta a través de desviaciones respecto de la media. Calculamos el núcleo de ruido debido a las partículas creadas y lo usamos como fuente de las ecuaciones de Maxwell para la correspondiente función de dos puntos del campo magnético. Calculamos la intensidad inducida a escala galáctica, teniendo en cuenta de manera fenomenológica la conductividad finita del plasma en el cual se propaga el campo magnético. Para el caso de transición instantánea de inflación a radiación la intensidad resultante es muy pequeña. Para el caso en que la transición no sea instantánea, o sea el recalentamiento del universo tenga una cierta duración, el campo inducido podría tener intensidad suficiente como para explicar el campo galáctico. Además en este caso es posible enmarcar el mecanismo en el modelo supersimétrico de la física de partículas, ya que en él hay un campo de materia con las propiedades que requiere nuestro mecanismo, y además estos modelos predicen una baja tempertura de recalentamiento, lo que implicaría una menor disipación del campo inducido. Para estudiar el efecto de la conductividad de las propias fuentes de campo magnético sobre la intensidad final inducida, planteamos ecuaciones consistentes para la evolución del sistema de cargas y campo electromagnético durante las etapas tempranas del recalentamiento, utilizando técnicas apropiadas para estudiar sistemas de campos cuánticos fuera del equilibrio. Encontramos que las cargas creadas se comportan como un medio superconductor y por lo tanto el campo inducido es apantallado. En virtud de los resultados obtenidos, discutimos la validez del mecanismo estudiado.

Abstract:
In this thesis we present a new mechanism to induce primordial magnetic fields, aimed at explaining the existence and features of those fields in galaxies and clusters of galaxies. Asuming that during inflation there exists a charged matter field, the quantum state of the field changes when the transition from that epoch to the subsequent one occurs, due to the change in the geometry of the universe, giving rise to stochastic electric currents. As the mean value of the currents is zero, the same will happen to the mean values of the induced electromagnetic fields. However quantum and statistical fluctuations around the mean value of the current build non null variances. Those variances induce fields, which also manifest throught their rms deviations around the mean. We evaluated the noise kernel due to the created charges and used it as source in the Maxwell equations for the corresponding electromagnetic two point function. We estimated the induced intensity on a galactic scale, taking into account in a phenomenological way the finit electric conductivity of the primordial plasma through which the field propagates. For the case of instantaneous reheating of the universe the resulting intensity is too weak to account for the observed fields in galaxies. But if the reheating epoch has a certain duration, the induced fields are strong enough to seed further amplifying mechanisms that gave rise to the galactic fields. Besides, in this case we can frame the proposed mechanism in the supersymmetric version of the standard model of particle physics. It provides a candidate matter field with the required properties for our mechanism and also allows a low reheating temperature which in our case implies that the induced field will be less dissipated. To study the effect of the own sources of the magnetic field on its final intensity, we derived consistent equations to study the system of charges and field during the first stages of reheating. This derivation was done using specific techniques to study quantum fields out of equilibrium. We found that the created charges behave as a superconducting medium and hence screen the induced field. In view of all the results obtained, we discuss the usefulness of the proposed mechanism to acount for the observations.

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Registro:
Título : Origen y evolución de campos magnéticos asociados a las grandes estructuras cosmológicas    
Autor : Kandus, Alejandra
Director : Calzetta, Esteban
Año : 2001
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3398_Kandus
Idioma : Español
Area Temática : Física / Cosmología
Física / Electromagnetismo
Física / Física Cuántica
Palabras claves : COSMOLOGIA; TEORIA DE CAMPOS; RELATIVIDAD GENERAL; CAMPOS MAGNETICOS GALACTICOS; COSMOLOGY; QUANTUM FIELD THEORY; GENERAL RELATIVITY; COSMOLOGICAL MAGNETIC FIELDS
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