Simetria Protege Perturbações Inflacionárias Super-Horizonte

Um estudo recente publicado no arXiv investiga a conservação de perturbações em escalas super-horizonte durante o período inflacionário do universo. O artigo, intitulado "Symmetry-protected conservation of superhorizon inflationary perturbations to all loops", de autoria de Cheng-Jun Fang, Zhen-Hong Lyu, Chao Chen e Zong-Kuan Guo, apresenta uma demonstração de que o sistema de campo único de inflação possui uma simetria fundamental que restringe sua evolução. Essa simetria se mantém mesmo em modelos de inflação não atratores, que são cenários onde as dinâmicas inflacionárias podem divergir dos caminhos usualmente considerados mais estáveis.

A pesquisa utiliza a análise de estruturas de diagramas de loop, uma técnica comum em teoria quântica de campos, para derivar uma quantidade conservada em escalas super-horizonte. Essa quantidade conservada está diretamente relacionada à função de correlação de dois pontos das perturbações de curvatura. O trabalho se destaca por generalizar resultados anteriores, que se limitavam à ordem de um loop, para ordens de loop arbitrárias, oferecendo uma compreensão mais completa dos efeitos quânticos nesse contexto.

A abordagem baseada em simetria, conforme detalhado no artigo, fornece um arcabouço robusto para a compreensão de leis de conservação quântica que vão além da ordem perturbativa principal. A conservação de perturbações em escalas super-horizonte é de extrema importância na cosmologia inflacionária, pois permite conectar as previsões teóricas da época inflacionária com observáveis de tempo tardio, como as anisotropias na Radiação Cósmica de Fundo (CMB). A capacidade de evoluir perturbações de forma confiável através de fases incertas, como a era de reaquecimento pós-inflação, depende crucialmente da existência de quantidades conservadas nessas escalas.

Historicamente, a conservação da perturbação de curvatura comovente, denotada por ζ, em modos super-horizonte ao nível linear é um resultado fundamental na teoria de perturbações cosmológicas. Trabalhos anteriores já haviam estendido essa conservação para incluir não linearidades, tanto em análises clássicas quanto em sistemas quânticos. No entanto, os autores apontam que as provas existentes para a conservação a todas as ordens geralmente se baseiam em suposições que são violadas em cenários de inflação não atratores. Isso deixava em aberto a questão da conservação nesses modelos. O presente estudo aborda essa lacuna ao unificar abordagens de reação inversa e simetria para estender a conservação das perturbações super-horizonte a todas as ordens de loop, mesmo nos desafiadores cenários de inflação não atratora.

Fonte: https://arxiv.org/pdf/2507.00077