Cosmological implications of theories beyond the standard model of particle physics

Abstract

In this thesis, we first calculate the gravitino production rate, computing its one-loop thermal selfenergy and we provide a convenient formula for it and its thermal abundance, as a function of the reheating temperature of the Universe. The gravitino yield is compared to the observeddark matter. In the second part we consider quadratic gravity in the Palatini formulation of gravity assuming the existence of scalar fields coupled to gravity in the most general manner. Once the scalar fields develop vacuum expectation values the Planck scale is dynamically generated. The effect of the quadratic in curvature terms is to reduce the value of the tensor-to-scalar ratio. The inflationary predictions of all the models under consideration are found to comply with the latest bounds set by the Planck collaboration for a wide range of parameters.

Στο πρώτο μέρος της διατριβής, υπολογίζεται ο ρυθμός παραγωγής βαρυτίνων, μέσω της θερμικής ιδιοενέργειας σε επίπεδο ενός-βρόχου. Επίσης, παρέχουμε μια εύχρηστη φόρμουλα για τον ρυθμό παραγωγής και τη θερμική αφθονία των βαρυτίνων, σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία αναθέρμανσης του Σύμπαντος. Η αφθονία των βαρυτίνων συγκρίνεται με την παρατηρούμενη σκοτεινή ύλη. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής θεωρούμε την τετραγωνική βαρύτητα σε Palatini φορμαλισμό υποθέτοντας την ύπαρξη βαθμωτών πεδίων συνδεδεμένων με τη βαρύτητα. Όταν τα βαθμωτά πεδία αναπτύξουν την αναμενόμενη τιμή του κενού τους η κλίμακα Planck δημιουργείται δυναμικά. Το αποτέλεσμα των τετραγωνικών όρων καμπυλότητας είναι η μείωση της τιμής του λόγου τανυστή-βαθμωτού r. Οι πληθωριστικές προβλέψεις όλων των υπό εξέταση μοντέλων διαπιστώνεται ότι συμφωνούν με τα τελευταία παρατηρητικά δεδομένα που έχουν τεθεί από τη συνεργασία Planck για ένα ευρύ φάσμα των εμπλεκόμενων παραμέτρων.