Inflaton como pequeno Higgs em modelos de inflação “quente”

Um dos aspectos mais misteriosos da cosmologia é o período inflacionário do Universo, que teria acontecido logo após o Big Bang. Por um breve instante, ele teria inflado o espaço-tempo de uma escala microscópica para uma gigantesca. Mas em essência é tudo que se sabe sobre ele, e os físicos se dividem entre diversos modelos diferentes.

Desses, o mais popular e bem resolvido é um que envolve uma inflação "fria" – a expansão rápida basicamente estica e dispersa qualquer radiação pré-existente e a temperatura do cosmos cai drasticamente, seguida por um período de reaquecimento que volta a preencher o Universo com radiação.

Um modelo alternativo envolve inflação "quente". Nele, esse esfriamento não acontece – nova radiação é constantemente produzida pelo decaimento do campo escalar que leva à inflação, conhecido como inflaton. A temperatura, com isso, permanece sempre alta, e não há fase de reaquecimento.

Embora tenha sido proposto há duas décadas, esse modelo de inflação "quente" nunca conseguiu se desvencilhar de complicações que o tornassem completo e coeso – ele parecia depender de centenas de campos adicionais acoplados ao inflaton.

Agora, um novo trabalho com participação brasileira parece resolver esses problemas, ao tratar o inflaton como uma partícula similar ao bóson de Higgs.

Em artigo publicado em 4 de outubro na "Physical Review Letters", Mar Bastero-Gil,  da Universidade de Granada, na Espanha, Arjun Berera, da Universidade de Edimburgo, na Escócia, Rudnei Ramos, da UERJ (Universidade do Estado do Rio de Janeiro) e João Rosa, da Universidade de Aveiro, em Portugal, desenvolvem um cenário em que a inflação "quente" requer apenas um pequeno número de campos, e o inflaton é diretamente acoplado a apenas dois campos de luz.

Trata-se de um avanço significativo para os defensores desses modelos, reconhecido pela American Physical Society na seção "Escolha do Editor" (Editors' Choice) do site Physics.

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