Enflasyon Teorisinin Tanımı ve Kökenleri

Enflasyon teorisi fikirlerini bir araya getiriyor kuantum fiziği ve parçacık fiziği büyük patlamanın ardından evrenin ilk anlarını keşfetmek için. Enflasyon teorisine göre, evren, ilk anlarında evrenin hızlı bir şekilde genişlemesini zorlayan dengesiz bir enerji durumunda yaratıldı. Bunun bir sonucu, evrenin beklenenden çok daha büyük, teleskoplarımızla gözlemleyebileceğimiz boyuttan çok daha büyük olmasıdır. Başka bir sonuç, bu teorinin, enerjinin düzgün dağılımı ve düz geometrisi gibi bazı özellikleri öngörmesidir. boş zaman—Bunun daha önce büyük patlama teorisi.

1980'de parçacık fizikçisi Alan Guth tarafından geliştirilen enflasyon teorisi bugün genellikle büyük patlama teorisi, büyük patlama teorisinin temel fikirleri enflasyonun gelişmesinden önceki yıllar için iyi kurulmuş olsa da teorisi.

büyük patlama teorisi yıllar içinde, özellikle kozmik mikrodalga arkaplan (CMB) radyasyonunun keşfi ile teyit edildikten sonra oldukça başarılı olmuştu. Gördüğümüz evrenin birçok yönünü açıklamak için teorinin büyük başarısına rağmen, kalan üç büyük sorun vardı:

• Homojenlik sorunu (ya da, "Evren neden büyük patlamadan sadece bir saniye sonra inanılmaz derecede üniformdu ?;" Sonsuz Evren: Büyük Patlamanın Ötesinde)
• Düzlük sorunu
• Öngörülen aşırı üretim manyetik tekeller

Büyük patlama modeli, enerjinin eşit olarak dağıtılmadığı ve hiçbiri kanıtla eşleşmeyen çok sayıda manyetik monopolün bulunduğu kavisli bir evreni öngörüyordu.

Parçacık fizikçisi Alan Guth ilk olarak 1978 Cornell Üniversitesi'nde Robert Dicke tarafından yapılan düzlük problemini öğrendi. Önümüzdeki birkaç yıl boyunca Guth, parçacık fiziğinden duruma kavramları uyguladı ve erken evrenin bir enflasyon modelini geliştirdi.

Guth bulgularını 23 Ocak 1980 tarihli Stanford Linear Accelerator Center konferansında sundu. Devrimci fikri, parçacık fiziğinin kalbindeki kuantum fiziğinin prensiplerinin büyük patlama yaratmanın ilk anlarına uygulanabilmesiydi. Evren, yüksek enerji yoğunluğu ile yaratılmış olurdu. Termodinamik, evrenin yoğunluğunun onu son derece hızlı bir şekilde genişlemeye zorlayacağını belirler.

Daha ayrıntılı olarak ilgilenenler için, aslında evren, Higgs mekanizması kapalıyken (veya başka bir yolla, Higgs bozonu yoktu). Süper soğutma sürecinden geçerek istikrarlı bir düşük enerji durumu ("gerçek vakum") Higgs mekanizması açıldı) ve hızlı bir şekilde enflasyonist dönemi sürükleyen bu aşırı soğutma süreciydi genişleme.

Ne kadar hızlı? Evren her 10^-35 saniye. 10 içinde^-30 saniye, evren 100.000 kat büyüklüğünde iki katına çıkardı, bu da düzlük sorununu açıklamak için fazlasıyla yeterli bir genişlemeydi. Evren başladığında eğriliğe sahip olsa bile, bu kadar genişleme bugün düz görünmesine neden olacaktır. (Üzerinde durduğumuz yüzeyin bir kürenin dışında kavisli olduğunu bilsek de, Dünya'nın büyüklüğünün bize düz görünecek kadar büyük olduğunu düşünün.)

Benzer şekilde, enerji o kadar eşit dağıtılır ki, başladığında biz evrenin çok küçük bir parçasıydık ve evren o kadar hızlı genişledi ki, büyük bir eşit olmayan enerji dağılımı olsaydı, onlar bizim için çok uzak olurdu algılamaktadır. Bu homojenlik problemine bir çözümdür.

Teori ile ilgili sorun, Guth'un anlayabildiği kadarıyla, enflasyon bir kez başladıktan sonra sonsuza dek devam edeceğiydi. Mevcut net bir kapatma mekanizması yok gibi görünüyordu.

Ayrıca, uzay bu oranda sürekli genişliyorsa, Sidney Coleman tarafından sunulan erken evren hakkında önceki bir fikir işe yaramazdı. Coleman, erken evrendeki faz geçişlerinin, bir araya gelen küçük kabarcıkların yaratılmasıyla gerçekleştiğini öngörmüştü. Enflasyon yerinde olduğunda, küçük kabarcıklar birleşmek için çok hızlı bir şekilde birbirlerinden uzaklaşıyordu.

Beklentiden etkilenen Rus fizikçi Andre Linde bu soruna saldırdı ve bu sorunun üstesinden gelen başka bir yorum olduğunu fark etti. Demir perde (1980'lerdi, hatırlayın) Andreas Albrecht ve Paul J. Steinhardt da benzer bir çözüm buldu.

Teorinin bu yeni çeşidi, 1980'ler boyunca gerçekten çekiş kazandıran ve sonunda yerleşik büyük patlama teorisinin bir parçası haline gelen teoridir.

Enflasyon Teorisi, aşağıdakiler de dahil olmak üzere birkaç başka isimle geçer:

• kozmolojik enflasyon
• kozmik enflasyon
• şişirme
• eski enflasyon (Guth'un teorinin orijinal 1980 versiyonu)
• yeni enflasyon teorisi (kabarcık probleminin giderildiği versiyonun adı)
• yavaş çekim enflasyonu (kabarcık probleminin giderildiği versiyonun adı)

Teorinin birbiriyle yakından ilişkili iki varyantı da vardır, kaotik enflasyon ve sonsuz enflasyonbazı küçük farklılıkları vardır. Bu teorilerde, enflasyon mekanizması büyük patlamanın hemen ardından bir kez olmadı, aksine her zaman mekanın farklı bölgelerinde tekrar tekrar gerçekleşti. Onlar hızla çoğalıyor "kabarcık evren" bir parçası olarak Çoklu evren. Bazı fizikçiler bu tahminlerin herşey enflasyon teorisinin versiyonları, bu yüzden onları farklı teoriler olarak düşünmeyin.

Bir kuantum teorisi olarak, enflasyon teorisinin bir alan yorumu vardır. Bu yaklaşımda, sürüş mekanizması inflaton alanı veya inflaton parçacığı.

Not: İken kavramı karanlık enerji modern kozmolojik teoride de evrenin genişlemesini hızlandırır, ilgili mekanizmalar enflasyon teorisinde yer alan mekanizmalardan çok farklı görünmektedir. Kozmologların ilgilendiği bir alan, enflasyon teorisinin karanlık enerjiye ilişkin içgörüye yol açabileceği ya da tam tersi.