Física de partículas en cosmología

La física de partículas es el estudio de las interacciones de partículas elementales a altas energías, mientras que la cosmología física estudia el universo como una entidad física única. La interfaz entre estos dos campos a veces se denomina cosmología de partículas . La física de partículas debe tenerse en cuenta en los modelos cosmológicos del universo primitivo , cuando la densidad de energía promedio era muy alta. Los procesos de producción de pares de partículas , dispersión y desintegración influyen en la cosmología.

Como aproximación aproximada, un proceso de dispersión o desintegración de partículas es importante en una época cosmológica particular si su escala de tiempo es más corta o similar a la escala de tiempo de la expansión del universo . La última cantidad es donde es el parámetro de Hubble dependiente del tiempo . Esto es aproximadamente igual a la edad del universo en ese momento. ${\displaystyle {\frac {1}{H}}}$${\estilo de visualización H}$

Por ejemplo, el tiempo medio de vida hasta la desintegración del pión es de unos 26 nanosegundos . Esto significa que los procesos de física de partículas que implican la desintegración del pión pueden ignorarse hasta que haya transcurrido aproximadamente ese tiempo desde el Big Bang .

Las observaciones cosmológicas de fenómenos como el fondo cósmico de microondas y la abundancia cósmica de elementos , junto con las predicciones del Modelo Estándar de física de partículas, imponen restricciones a las condiciones físicas en el universo primitivo. El éxito del Modelo Estándar a la hora de explicar estas observaciones respalda su validez en condiciones que van más allá de las que se pueden producir en un laboratorio . Por el contrario, los fenómenos descubiertos mediante observaciones cosmológicas , como la materia oscura y la asimetría bariónica , sugieren la presencia de una física que va más allá del Modelo Estándar .

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• Centro de Cosmología de Partículas de la Universidad de Pensilvania