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Some Aspects of Inflationary Particle Production

Garbrecht, Björn

German Title: Einige Aspekte inflationärer Teilchenproduktion

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Particle production by a varying mass term and by the background metric are considered. We derive a definition of particle number in kinetic theory for both, fermionic and scalar case, which we generalize to the situation of a flavour-mixing mass matrix. This allows us to endow the process of preheating with C and CP violation, leading to the coherent baryogenesis scenario. We present models where this mechanism is operative in the context of hybrid inflation and the grand unified theories Pati-Salam and SO(10). It is shown that a baryon asymmetry in accordance with observation may result. Moreover, we consider issues of quantum theory in curved space. Scalar fields in the expanding Universe and in Rindler space are discussed. It turns out that besides the particle detection rate, the Lamb shift of energy levels is an important effect experienced by Unruh's detector in these spacetimes.

Translation of abstract (German)

Es werden Teilchenproduktion durch einen variierenden Massenterm und durch die Hintergrundmetrik betrachtet. Wir leiten eine Definition der Teilchenzahl in der kinetischen Theorie her, sowohl für den fermionischen als auch den skalaren Fall, die wir auf die Situation einer flavourmischenden Massenmatrix verallgemeinern. Dies ermöglicht es uns, den Preheatingprozeß mit C und CP Verletzung zu versehen, was zum Szenario der kohärenten Baryogenese führt. Wir stellen Modelle vor, in denen dieser Mechanismus im Zusammenhang mit Hybridinflation und den großen vereinheitlichten Theorien Pati-Salam und SO(10) tätig ist. Es wird gezeigt, daß eine Baryonenasymmetrie im Einklang mit Beobachtungen resultieren kann. Außerdem betrachten wir Fragen der Quantentheorie im gekrümmten Raum. Skalarfelder im expandierenen Universum und im Rindlerraum werden diskutiert. Es stellt sich heraus, daß neben der Teilchendetektionsrate die Lambverschiebung der Energieniveaus ein wichtiger Effekt ist, den Unruhs Detektor in diesen Raumzeiten erfährt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schmidt, Prof. Dr. Michael G.
Date of thesis defense: 6 July 2005
Date Deposited: 26 Jul 2005 09:14
Date: 2005
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Kosmologie, Baryonenasymmetrie, Unruh-Effekt, Hochenergiephysik, Inflationäres Weltall, Kinetische Theorie
Uncontrolled Keywords: Preheating , Hybrid Inflation , Unruh detector , Lamb Shift
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