Seminário do Grupo de Hádrons e Física Teórica (GRHAFITE) – FEP
“Análise da influência da instabilidade de Kelvin-Helmholtz na fase cosmológica da QCD”
Prof. Dr. Victor Raphael de Castro Mourão Roque, IFUSP
Dia: 03 de abril, terça-feira, às 17h.
Local: Ed. Principal, Ala 2, Sala 335, IFUSP.
Resumo da palestra:
Durante sua expansão inicial e consequente resfriamento, o Universo passou por diversas transições. Em uma delas, por volta de 150-200 MeV ou 10 microssegundos após o Big Bang, a matéria de quarks e glúons em estado quasi-livre foi confinada formando hádrons. Por se tratar de uma era anterior à recombinação, a única forma conhecida para se obter dados observacionais seria através de ondas gravitacionais. Contudo, cálculos recentes de QCD na rede sugerem que essa mudança de estado ocorreu de forma suave, sem grandes liberações de energia ou movimentações bruscas, o que dificultaria a geração de radiação gravitacional em uma quantidade detectável nos dias de hoje. Com o intuito de propor um mecanismo que gere e mantenha turbulência no plasma primordial e consequentemente mais de radiação gravitacional, nesse trabalho analisamos a relevância da instabilidade Kelvin-Helmholtz para o crescimento de perturbações na transição da QCD.
Inicialmente analisamos de forma geral o comportamento não-linear da instabilidade em fluidos relativísticos não-magnetizados. Comparamos resultados analíticos da taxa de crescimento da instabilidade obtidos pela teoria linear e através de simulações numéricas. Obtivemos que para pequenos números de Mach, aprox. 0.1, os resultados teóricos estão em acordo com as simulações. Contudo, conforme eleva-se o valor do número de Mach, os efeitos não-lineares se tornam cada vez mais relevantes. Em particular, condições iniciais esperadas estáveis de acordo com a análise linear, se mostraram altamente instáveis nas simulações. Para reproduzir condições favoráveis ao crescimento da instabilidade que fossem condizentes com o esperado no Universo Primordial, realizamos simulações com velocidade de cisalhamento baixa e perturbações aleatórias as quais engatilham a instabilidade. Dessas simulações encontramos que a instabilidade de Kelvin-Helmholtz pode amplificar fortemente a turbulência no plasma primordial em um tempo característico menor do que o intervalo da transição, podendo gerar consequências relevantes para a posterior evolução do Universo e também impactar na radiação gravitacional estocástica de fundo.
