Hydrodynamics of bubbles in a first-order electroweak phase transition

Abstract

A detecção de ondas gravitacionais (GWs), e a forte evidência de um fundo estocástico de GWs observada pelo NANOGrav, provam que somos capazes de extrair informações anteriormente inacessíveis. Isso nos permite reconstruir eventos que ocorreram há muito tempo e em galáxias distantes. Dentre as possíveis fontes dessas GWs, as transições de fase cosmológicas de primeira ordem desempenham um papel de destaque do ponto de vista da física de partículas. Nesta dissertação, o assunto central de estudo é entender os efeitos hidrodinâmicos das transições de fase de primeira ordem e calcular a velocidade terminal da parede da bolha durante uma transição de fase cosmológica, modelando efeitos não-equilíbrio no plasma. Um operador $\phi^6$ é incluído no potencial efetivo do Modelo Padrão para imitar efeitos de nova física. O aquecimento hidrodinâmico do plasma à frente da bolha é levado em conta. Nós incluímos termos de ordem superior no chamado “fluido Ansatz”-expansão na função distrubuição considerando efeitos fora do equilíbrio- e os comparamos com o Ansatz usualmente adotado. Mostramos que essa correção pode até transformar soluções de detonação em deflagrações. Esse resultado também corrobora achados recentes na literatura de que, para um conteúdo de partículas do Modelo Padrão no plasma, apenas soluções de deflagração são viáveis. No entanto, também mostramos que esse resultado pode ser alterado em uma teoria com um conteúdo de partículas diferente. Para que essa velocidade fosse calculada, todos os parâmetros da transição devem ter sido previamente determinados. Dessa forma, o trabalho estabelece um caminho para obter um conjunto completo de parâmetros necessários no cálculo da amplitude de ondas gravitacionais originadas por transições de fase de primeira ordem.