Constraining Particle Physics models with Cosmology and Astrophysics: two different cases

Resum

En aquesta tesi hem estudiat dos casos diferents en que els observables cosmològics i astrofísics es poden utilitzar per restringir extensions del Model Estàndard. El primer ha estat centrat en la dinàmica de la paret de la bombolla en una Transició de Fase Electrodèbil de Primer Ordre. Els principals avanços d'aquesta tesi en relació amb aquest tema han estat els següents: en primer lloc, hem desenvolupat un mètode numèric molt eficient amb què vam poder trobar, per primera vegada, la solució completa de l'equació de Boltzmann lineal en el context de la esmentada transició cosmològica. En segon lloc, hem ampliat el nostre mètode incloent les equacions que descriuen l'evolució del plasma primordial en equilibri i la paret de la bombolla. En fer-ho, vam poder trobar el valor de la velocitat de la paret de la bombolla per a un cert model de referència. En tercer lloc, confirmem que les pertorbacions fora de l'equilibri tenen un impacte important en el valor de la velocitat de la paret de la bombolla, per la qual cosa cal incloure-les a l'anàlisi. L'altre cas estudiat en aquesta tesi ha involucrat l'axió QCD, la partícula proposada per resoldre el Problema CP Fort. En particular, hem calculat la lluminositat resultant de la conversió ressonant d'axions a fotons dins un núvol superradiant al voltant d'un forat negre. Pel que fa a aquest projecte, els principals èxits són els següents: en primer lloc, el mètode que utilitzem per calcular la lluminositat és analític, és matemàticament molt transparent i permet tenir un clar control quantitatiu i qualitatiu sobre les seves assumpcions. Segon, trobem que per a forats negres primordials i masses d'axions al voltant de 10^(-5) Masses Solars, 10^(-7) eV respectivament el senyal resultant és tan intens que podria ser detectat pel telescopi LOFAR. En tercer lloc, els valors esmentats de masses de PBH per als quals aquesta detecció podria ser possible coincideixen amb el rang de masses que s'ha utilitzat per explicar alguns esdeveniments ultracurts de microlent gravitacional observats per OGLE.

Data del Ajut	2 de jul. 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Luigi Delle Rose (Director/a) & Ricardo José Zambujal Ferreira (Director/a)