Inflaton dark matter from incomplete decay

We show that the decay of the inflaton field may be incomplete, while nevertheless successfully reheating the Universe and leaving a stable remnant that accounts for the present dark matter abundance. We note, in particular, that since the mass of the inflaton decay products is field dependent, one can construct models, endowed with an appropriate discrete symmetry, where inflaton decay is kinematically forbidden at late times and only occurs during the initial stages of field oscillations after inflation. We show that this is sufficient to ensure the transition to a radiation-dominated era and that inflaton particles typically thermalize in the process. They eventually decouple and freeze out, yielding a thermal dark matter relic. We discuss possible implementations of this generic mechanism within consistent cosmological and particle physics scenarios, for both single-field and hybrid inflation.

Scalar field dark matter and the Higgs field

We discuss the possibility that dark matter corresponds to an oscillating scalar field coupled to the Higgs boson. We argue that the initial field amplitude should generically be of the order of the Hubble parameter during inflation, as a result of its quasi-de Sitter fluctuations. This implies that such a field may account for the present dark matter abundance for masses in the range 10^-6 - 10^-4 eV, if the tensor-to-scalar ratio is within the range of planned CMB experiments. We show that such mass values can naturally be obtained through either Planck-suppressed non-renormalizable interactions with the Higgs boson or, alternatively, through renormalizable interactions within the Randall–Sundrum scenario, where the dark matter scalar resides in the bulk of the warped extra-dimension and the Higgs is confined to the infrared brane.

O vidro como material plástico: transparência, luz, cor e expressão

A presente tese de doutoramento procura focar o vidro como material plástico para a concepção de obras de arte. Os seus alicerces caracterizam-se pelo estudo técnico sobre o uso do vidro e a sua aplicação na realização de obras com pressupostos estéticos e artísticos. Hoje a arte em vidro apresenta-se inovadora e contemporânea, procurando uma componente ligada à pesquisa e à experimentação. Portugal possui uma ampla história ligada à tradição do vidro, em especial ao vitral. No que concerne à sua aplicação na arte contemporânea, assistimos a um renovado interesse por parte de vários artistas. No entanto, quando se trabalha com o vidro, é necessário o artista conhecer e dominar a técnica que utiliza, para assim compreender as potencialidades que o material oferece e empregá-las de acordo com o seu modus operandi. Cria-se uma relação entre a ciência e a arte, uma descoberta e utilização de novos conhecimentos, em que se pretende manter uma relação estreita entre o cientista e o artista através do desenvolvimento de novos materiais, nomeadamente os vidros e esmaltes luminescentes e a adição de óxidos de metais de transição 3d na sua composição. Neste sentido foram desenvolvidos estudos minuciosos sobre a técnica de kilncasting onde se utilizou o vidro sonoro superior produzido no CRISFORM (Centro de Formação Profissional para o Sector da Cristalaria), na Marinha Grande. Assim, verifica-se que as premissas desta tese podem ser divididas em três vertentes: a) Uma contextualização histórica e teórica do panorama artístico do vidro em Portugal; b) Uma componente teórica/prática do estudo do vidro: a ciência do vidro, a sua composição, com a preocupação de utilizar esses conhecimentos para a elaboração de amostras práticas, onde a componente técnica é fundamental para a produção de futuras obras de arte; c) A idealização de obras de arte e a utilização do vidro como material plástico para a sua realização. Na elaboração destas obras procurou-se focar a dicotomia entre transparência versus opacidade, os efeitos cromáticos produzidos por diferentes espessuras e texturas do vidro, assim como da monocromia versus policromia, esta última através do vidro e esmaltes luminescentes. Em suma, na complementaridade laboratório/ateliê, os segredos da matéria abrem novas fronteiras à criatividade estética.