Reheating Temperature Constraint And Dark Matter in Logarithmic f(R)-Gravity

YUSMANTORO, Romy Hanang Setya Budhi

2022 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Pengujian viabilitas teori modifikasi gravitasi logaritmik dengan koreksi $R^{2}$ dalam menghitung temperatur reheating dan menjelaskan materi gelap telah dilakukan. Telah ditemukan bahwa model logaritmik memiliki masalah chameleon. Oleh karenanya, untuk menghindari masalah tersebut model ini dimodifikasi dengan menambahkan suku $R^{2}$ yang diambil dari suku Starobinsky. Viabilitas model yang termodifikasi ini diuji kembali dan menghasilkan temperatur reheating sekitar $10^{6,5}$ GeV yang mana hasil ini sama dengan hasil perhitungan model tanpa koreksi. Konstrain $\alpha$ untuk model tanpa koreksi dan dengan koreksi masing-masing adalah $\alpha>500$ dan $\alpha<\sqrt{3}$. Rasio tensor skalar $r$ yang diperoleh memenuhi syarat Data Planck 2018 $(r<0,1)$. Jumlah efolding $N_{k}$ yang terhitung saat inflasi untuk model logaritmik dengan koreksi ataupun tidak menghasilkan nilai yang sama yakni sekitar $60-62$. Selanjutnya, telah dibuktikan bahwa model yang terkoreksi tidak lagi memiliki masalah chameleon sehingga medan skalaron yang diperoleh dari model $f(R)$ ini dapat menjadi kandidat materi gelap. Parameter model yang memenuhi kendala materi gelap chameleonik berada pada kisaran $1,701\times10^{-70}/\kappa<M<3,803\times10^{-19}/\kappa \hspace{2mm} \mathrm{dan} \hspace{2mm} 1,286\times10^{-130}<M^{2}/R_{c}<6,43\times10^{-28}$. Kendala tersebut kompatibel dengan kendala reheating.

The viability of $f(R)$-gravity has been investigated in calculating the reheating temperature and describing dark matter. We found that the logarithmic model has a chameleon problem. Therefore, we modify the model by adding the $R^{2}$ term taken from the Starobinsky model. The viability of the corrected model has been tested, and we obtained the reheating temperature is about $10^{6,5}$ GeV, which is the same as the non-corrected model. the constraints of $\alpha$ for both non-corrected and corrected model are $\alpha>500$ and $\alpha<\sqrt{3}$, respectively. Meanwhile, the number of e-folds during inlfation $N_{k}$ for both model are the same $60-62$. The tensor-to-scalar-ration $r$ is found to satisfy the Planck Data 2018 $(r<0,1)$. Furthermore, the corrected model can avoid a chameleon problem so that the scalaron derived from the model can be a dark matter candidate. The model requires the allowed range of parameters to are $1,701\times10^{-70}/\kappa<M<3,803\times10^{-19}/\kappa \hspace{2mm} \mathrm{and} \hspace{2mm} 1,286\times10^{-130}<M^{2}/R_{c}<6,43\times10^{-28}$ which are compatible with reheating constraints.

Kata Kunci : logarithmic $f(R)$-gravity, reheating temperature, dark matter, and Planck Data 2018