The interface of Cosmology and High Energy physics is a forefront area of research which is constantly undergoing development. This thesis makes various contributions to this endeavor. String-inspired cosmology is the subject of the first part of the thesis, where we propose both a new inflationary and a new alternative cosmological model. The second part of the thesis concentrates on the problems of integrating cosmology with particle physics beyond the Standard Model. Inspired by new opportunities due to stringy degrees of freedom, we propose a non-inflationary resolution of the entropy and horizon problems. In this string-inspired scenario, 'our' dimensions expand while the extra dimensions first expand and then contract, before eventually stabilizing. The equation of state of the bulk matter (which consists of branes) is negative. Hence, there is a net gain in the total energy of the universe during the pre-stabilization phase. At the end of this phase, the energy stored in the branes is converted into radiation. The result is a large and dense 3-dimensional universe. Making use of similar ideas, we propose a not-fine-tuned model of brane inflation. In this scenario the brane separation, playing the role of the inflaton, is the same as the overall volume modulus. The bulk matter provides an initial expansion phase which drives the inflaton up its potential, so that the conditions for inflation are realized. The specific choice of the inflationary potential nicely fits the cosmological observations. Another aspect of this research concentrates on the cosmological moduli problem: namely, the existence of weakly coupled particles those decay is late enough to interfere with Big Bang Nucleosynthesis. As a solution, we suggest parametric and tachyonic resonances to shorten the decay time. Even heavy moduli are dangerous for cosmology if they cause the overproduction of gravitinos. We find that tachyonic decay channels help to transfer most of the energy of thes / L'interface entre la Cosmologie et la Physique des hautes énergies est un sujet de recherche d'avant-plan en constant développement. La cosmologie inspirée par la théorie des cordes est le sujet de la première partie de cette thèse, dans laquelle nous proposons d'une part un nouveau mécanisme pour l'inflation et d'autre part une nouvelle alternative de modèle cosmologique. Dans la seconde partie nous nous concentrons sur les problèmes reliés à l'intégration de la cosmologie dans un modèle de physique des particules au-delà du Modèle Standard. Motivés par les nouvelles possibilités venant des degrés de liberté de la théorie des cordes, nous proposons une résolution non-inflationiste aux problèmes d'entropie et d'horizon. Selon notre scenario fondé sur la théorie des cordes, les trois dimensions spatiales habituelles ainsi que les dimensions supplémentaires s'étendent, mais ces dernières se contractent eventuellement avant de se stabiliser. L'équation d'état de la matière du bulk, qui consiste de branes, est négative. Il y a donc un net gain dans l'énégie totale de l'univers durant la phase de pré-stabilisation. A la fin de cette phase, l'énergie stockée dans les branes est convertie en radiation. Le résultat est un univers tri-dimensionel large et dense. En utilisant des idées similaires, nous proposons un modèle d'inflation qui ne requiert pas d'ajustements fins. Dans ce scénario, la séparation entre les branes, qui joue le rôle de l'inflaton, est la même que le module du volume global. La matière du bulk fournit une phase d'expansion initiale qui pousse l'inflaton vers le haut de son potentiel, réalisant ainsi les conditions pour l'inflation. Le choix spécifique du potentiel de l'inflaton est en accord avec observations cosmologiques. Un autre aspect de ma these adresse le problème cosmologique des champs de module: c'est-à-dire l'existence de particules faiblement couplées dont la désintégration a li
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.18460 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Shuhmaher, Natalia |
| Contributors | Robert Brandenberger (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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