Condensats de Bose-Einstein dans le Secteur électrofaible et Traitement Général des Perturbations Primordiales
Institution:
Paris 7Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Dans la première partie, nous analysons la possible réalisation de condensats de Bose-Einstein dans l'univers primordial. Nous montrons que, dans la phase brisée de la théorie électrofaible, les bosons W peuvent condenser et former un état ferromagnétique. Dans ce cas, le plasma primitif peut devenir spontanément magnétique dans des régions macroscopiques et donner lieu à des champs magnétiques. Des effets d'écrantage, dûs au plasma primitif chaud et dense, peuvent transformer le système en un système antiferromagnétique. Afin d'analyser l'impact du milieu, nous étudions l'électrodynamique des condensats de bosons chargés et des fermions de spin 1/2 à température et à potentiels chimiques finis. La longueur de Debye, la fréquence du plasma et la relation de dispersion des photons sont calculées. Dans la seconde partie, nous présentons un formalisme général permettant un calcul systématique des perturbations linéaires et non linéaires pour un nombre arbitraire de fluides cosmologiques dans l'univers primordial. Plusieurs transitions, et en particulier la désintégration de certaines espèces, sont prises en compte. A l'aide de ce formalisme, nous revisitons la question des non-gaussianités d'isocourbure dans le scénario mixte inflaton-curvaton. Nous montrons qu'il est possible d'obtenir des non-gaussianités non négligeables dominées par le mode isocourbe tout en respectant les contraintes actuelles sur la contribution de l'isocourbure au spectre de puissance observé. Nous étudions également des scénarios mettant en jeu deux curvatons en prenant en compte la production de matière noire. Les cas où des non-gaussianités non négligeables peuvent être produites sont examinés.
Abstract FR:
In the first part of this thesis, the possible realization of Bose-Einstein condensates in the early universe is analyzed. It is shown that, in the broken phase of the electroweak theory, W bosons may condense and form a ferromagnetic state with aligned spins. In this case the primeval plasma may be spontaneously magnetized inside macroscopically large domains and form magnetic fields which may act as seeds for the observed today galactic and intergalactic fields. Screening effects, due to the dense and hot primeval plasma, may turn the system into an antiferromagnetic one. To analyze the impact of the medium, electrodynamics of charged condensed bosons and spin 1/2 fermions is studied at non-zero temperature and chemical potentials. The Debye screening length, the plasma frequency, and the photon dispersion relation are calculated. In the second part of this thesis a general formalism, that provides a systematic computation of the linear and non-linear perturbations for an arbitrary number of cosmological fluids in the early Universe, is presented. Various transitions, in particular the decay of some species, are considered. Using this formalism, the question of isocurvature non-Gaussianities in the mixed inflaton-curvaton scenario is revisited. It is shown that one can obtain significant non-Gaussianities dominated by the isocurvature mode while satisfying the present constraints on the isocurvature contribution in the observed power spectrum. Two-curvaton scenarios are also studied, taking into account the production of dark matter. Cases in which significant non-Gaussianities can be produced are investigated.