Fondo gravitatorio cósmico y su temperatura [duplicado]

Hay un fondo cósmico de microondas , según la teoría del Big Bang. También hay un fondo de neutrinos cósmicos , a 1.945 K, aún por descubrir, según la teoría del Big Bang. Mi pregunta es: ¿cuál es el gravitón cósmico / temperatura de fondo gravitacional? Si lo hay, ¿cómo podría estar relacionado con las temperaturas de fondo de los neutrinos o fotones?

Observación: A veces, algunas personas distinguen entre el fondo de ondas gravitacionales estocásticas y los llamados eventos de ondas gravitacionales primordiales . La respuesta a esta pregunta también debería aclarar qué son estos dos GW y cómo podrían estar relacionados con el hipotético fondo de ondas gravitacionales cósmicas .

Dado que no tenemos una teoría de la gravedad cuántica, o de hecho, la confirmación de que existen gravitones, esta parece una pregunta infraespecificada: ¿sobre qué modelo en el que existen gravitones está preguntando aquí?
Si las ondas gravitacionales existen, y las hay, por la dualidad onda-partícula, los gravitones sí existen. Sin embargo, soy consciente de que tal vez no podamos responder a esto hasta que se formule la gravedad cuántica. Pero, es solo una pregunta que no pude resistir hacer.
¿Por qué "dualidad"? La "dualidad onda-partícula" es un concepto ondulado, no algo riguroso que se pueda aplicar a todos los tipos de onda.
La dualidad onda-partícula se aplica a las fuerzas fundamentales, al electromagnetismo, a las fuerzas fuertes y débiles y, por lo tanto, a la gravedad, creo. Es un postulado básico de QM y QFT... Las partículas y las ondas son dos lados del campo cuántico.
¡Haz clic en el identificador @ACuriousMind para ver su biografía antes de intentar enseñarle física!
La dualidad onda-partícula se aplica a las fuerzas y los campos de materia. Es una característica amplia y general de la Mecánica Cuántica/QFT desde De Broglie y los experimentos cruciales de difracción con electrones. Los "fotones" se comportan como partículas y ondas. Incluso las moléculas tienen características onduladas, no solo las partículas. Los electrones y cualquier partícula fundamental tienen características de partícula/onda. En efecto, λ = h / pag puede pensarse como fundamental desde la relatividad y la teoría cuántica. Y se ha comprobado en muchos experimentos. Yo estoy al tanto de su biografía, ¿y tú de la mía? Aquí somos físicos teóricos. ;). Supongo.
No es exactamente lo mismo, ya que mejor pregunto la temperatura de este fondo. Voy a reformularlo para que quede más claro...

Respuestas (1)

Es difícil de decir. Como @ACuriousMind mencionó en los comentarios, dependerá del modelo. ¿Por qué? Pues mira qué fija la temperatura del (CMB), hecho de luz. La versión corta es que la temperatura de la materia y la luz se mantuvieron al unísono siempre que la materia consistiera en un plasma ionizado compuesto principalmente de hidrógeno. Una vez que los electrones y los protones se combinaron en hidrógeno neutro, un evento llamado recombinación , la luz y la materia quedaron libres para evolucionar por separado, y la materia se enfrió mucho más rápido que la luz. Como nota al margen, la razón por la cual la materia no relativista se enfría más rápido en un universo en expansión es porque el momento de las partículas es como 1 / a (decrece inversamente con el factor de escala del universo), tanto clásica como mecánicamente cuántica. Dado que la energía cinética de las partículas no relativistas es proporcional a pag 2 , la temperatura de las partículas no relativistas caerá como 1 / a 2 , mientras que las partículas relativistas caen como 1 / a .

La temperatura a la que ocurre la recombinación depende de la densidad de las partículas en el plasma, y ​​las matemáticas (en el artículo de Wikipedia) sugieren que sucedió a una temperatura de alrededor 4000 k .

Puedes contar una historia similar sobre el fondo cósmico de neutrinos (C v B). Aunque, "Se estima que hoy en día, el C v B tiene una temperatura de aproximadamente 1,95 k , debe tomarse con pinzas porque sabemos que los neutrinos tienen una masa distinta de cero menor que 0.120 eV / C 2 , lo que significaría que se vuelven no relativistas en algún lugar por debajo de una temperatura de 1400 k . Siendo el punto, a menos que su masa sea menor que 170 m mi V , la C v B es significativamente más frío que 2 k .

Y es por eso que las características de cualquier fondo de gravitón cósmico dependerán del modelo. La pregunta más crítica es, ¿cuándo, si es que lo hizo, se "desvinculó" del resto de los campos de materia-energía? Dado que la gravedad fue casi con certeza el primer campo en desacoplarse, también debe responder preguntas espinosas sobre la inflación, el campo de Higgs, etc., para conocer su temperatura.

Me gustó tu respuesta. Estoy de acuerdo con los neutrinos. Pero los neutrinos SM no pueden ser muy ligeros. Si fueran muy ligeros, habrían sobrecerrado el Universo. De hecho, sabemos por experimentos de oscilación que al menos una especie es masiva (podría ser que una o dos especies no tengan masa, pero lo considero poco probable si son partículas de Majorana). Conocemos las diferencias de masas entre los neutrinos, de experimentos atmosféricos y de otras oscilaciones, necesitamos urgentemente la escala de masa y sus masas individuales. Gran problema, pero es por eso que los neutrinos son geniales. :).