Mundos Brana y comportamiento cuántico de universos llenos de radiación

Abstract

En esta tesis se han considerado diferentes aspectos clásicos y cuánticos del universo basándonos respectivamente, en modelos mundos-brana y en métodos propios de la cosmología cuántica. Por una parte, hemos estudiado el comportamiento cuántico de universos FRWL cerrados, dotados de una constante cosmológica no nula, en presencia de fluctuaciones de vacío debidas a un campo escalar masivo en acoplo conforme a la gravedad, y cuyo modo homogéneo e isótropo es nulo. Este estudio se ha formulado en el contexto de la ecuación de Wheeler DeWitt. Al menos para ciertos valores de la masa del campo escalar, hemos concluido que los universos FRWL cerrados con constante cosmológica negativa y llenos de radiación son estables frente a perturbaciones de vacío debidas al campo escalar masivo. En consecuencia, se ha podido concluir que no se produce la creación catastrófica de partículas señalada por Rubakov. Asimismo, hemos considerado modelos mundos-brana donde el contenido material del bulk corresponde a una constante cosmológica y a un fluido perfecto. Este fluido perfecto puede estimular diferentes redes frustradas de defectos topológicos, o puede corresponder a materia tipo polvo. En este último caso, se ha construido un nuevo instantón 5-D regular que contiene una brana o una cadena de ellas y admite una continuación analítica a branas inflacionarias tipo de Sitter. Se ha descrito también cómo puede surgir en la brana, a tiempos tardíos, la comsología convencional descrita por la ecuación de Friedmann. Por otra parte, hemos desarrollado un método para estudiar la estabilidad de modelos cosmológicos 5-D frente a parturbaciones generadas por transformaciones conformes de la métrica, donde una de las dimensiones es compacta y el bulk contiene una constante cosmológica, demostrándose que las perturbaciones se comportan como campos escalares mínimamente acoplados en el espacio externo 4D. Se ha podido comprob