Инфлатон - Inflaton

The үрлемелі өріс гипотетикалық болып табылады скаляр өрісі ол жүргізді деп болжануда ғарыштық инфляция ішінде өте ерте ғалам.[1][2][3]Бастапқыда постулатталған өріс Алан Гут,[1] жылдам кезеңді жүзеге асыратын механизмді қамтамасыз етеді кеңейту 10-дан−35 10-ға дейін−34 секунд кейін бастапқы кеңейту жасалуы мүмкін, байқалатын кеңістіктік изотропия мен біртектілікке сәйкес келетін ғаламды құрайды.

Космологиялық инфляция

Негізгі[түсіндіру қажет ] инфляция моделі үш фазада жүреді:[4]

  • Жоғары әлеуетті энергиямен вакуумдық күйді кеңейту
  • Нақты вакуумға кезеңдік көшу
  • Баяу орама және қыздыру

Жоғары әлеуетті энергиямен вакуумдық күйді кеңейту

Жылы өрістің кванттық теориясы, а вакуумдық күй немесе вакуум дегеніміз - жергілікті минималды әлеуетті энергиядағы кванттық өрістер күйі. Кванттық бөлшектер дегеніміз - бұл минималды потенциалдық энергетикалық күйден ауытқу, сондықтан вакуумдық күйде онда бөлшектер болмайды. Өріс кванттық теориясының ерекшеліктеріне байланысты ол бірнеше вакуумдық күйге ие бола алады. Әр түрлі вакуа, «бос» болғанымен (бөлшектері жоқ), әр түрлі болады вакуумдық энергия. Өрістердің кванттық теориясы вакуум энергиясының қысымы әрқашан теріс және шамасы бойынша оның энергия тығыздығына тең болатындығын анықтайды.

Инфляциялық теория инфлятон өрісінің нөлдік емес вакуумдық күту мәнінен туындаған өте үлкен вакуумдық энергиясы бар вакуумдық күй бар деп тұжырымдайды. Осы күйдегі кез-келген аймақ кеңейеді. Бастапқыда ол бос болмаса да (құрамында кейбір бөлшектер бар), өте жылдам экспоненциалды кеңею бөлшектердің тығыздығын нөлге дейін сұйылтады.

Нақты вакуумға кезеңдік көшу

Инфляциялық теория бұдан әрі бұл «инфляциялық вакуум» күйі ең төменгі энергиясы бар мемлекет емес деп тұжырымдайды; бұл «жалған вакуум «, а метастабильді мемлекет.

Әрбір бақылаушы үшін кеңістіктің кез-келген нүктесінде жалған вакуум тоннельдермен бірдей потенциалдық энергияға ие болады, бірақ ол вакуум емес (ол потенциалдық энергияның жергілікті минимумында емес - ол «ыдырауы мүмкін»). Бұл күйді көптеген инфлятон бөлшектерімен толтырылған шынайы вакуум ретінде қарастыруға болады. Алайда, шынайы вакуумның кеңею жылдамдығы сол сәтте өзгермейді: тек оның экспоненциалдық сипаты тек баяу кеңеюге өзгереді FLRW көрсеткіші. Бұл кеңейту жылдамдығының энергия тығыздығына дәл сәйкес келуін қамтамасыз етеді.

Баяу орама және қыздыру

Шынайы вакуумда инфлатон бөлшектері ыдырайды, нәтижесінде бақыланатын стандартты бөлшектер пайда болады. Жалған вакуум жағдайынан «туннельге шығу» маңындағы потенциалдық энергетикалық функцияның пішіні таяз көлбеу болуы керек, әйтпесе бөлшектердің өндірісі кеңеюі шынайы вакуум көпіршігімен шектеліп қалады, бұл бақылауға қайшы келеді (біздің Әлем өте үлкен бос орыннан тұрғызылмаған) көпіршіктер). Басқаша айтқанда, кванттық күй «түбіне баяу айналуы» керек.

Аяқталғаннан кейін, инфлатон бөлшектерінің ыдырауы кеңістікті ыстық және тығыз Үлкен Жарылыс плазмасымен толтырады.

Өріс кванттары

Кез-келген басқа кванттық өріс сияқты, үрлемелі өрістің қозулары квантталады деп күтілуде. Инфлатон өрісінің өріс кванттары ретінде белгілі үрлемелер. Үлгіленген потенциалдық энергия тығыздығына байланысты, үрлем өрісі негізгі күй мүмкін немесе мүмкін емес, нөлге тең болуы мүмкін.

Термин инфлятон сияқты басқа кванттық бөлшектердің типтік стилін ұстанады - мысалы фотон, глюон, бозон, және фермион - сөзден шыққан инфляция. Бұл термин алғаш рет Нанопулос, Зәйтүн және Средницки (1983) мақаласында қолданылған.[5]Қазіргі уақытта үрлемелі өрістің табиғаты белгісіз. Оның қасиеттерін кішірейтудің кедергілерінің бірі - қазіргі кванттық теория таңдалған теорияның бөлшектер құрамына сүйене отырып, бақыланатын вакуум энергиясын дұрыс болжай алмайды (қараңыз) вакуумдық апат ).

Аткинс (2012) жаңа өріс қажет болмауы мүмкін - деп өзгертілген нұсқасын ұсынды Хиггс өрісі инфлятон ретінде жұмыс істей алады.[6]

Минималды емес инфляция

Минималды емес инфляция болып табылады инфляциялық тұрақты болатын жұп болатын модель ауырлық дейін үрлемелі өріс аз емес. The байланыстырушы тұрақты арқылы ұсынылады (Xi ), оның ерекшеліктері әрекет (модификациялау арқылы салынған Эйнштейн-Гильберт әрекеті ):[7]:1–2

,

бірге арасындағы өзара әрекеттесу күшін бейнелейді және , бұл сәйкесінше кеңістіктің қисаюына және үрлем өрісінің шамасына қатысты.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Гут, Алан Х. (1997). Инфляциялық Әлем: Ғарыштың пайда болуының жаңа теориясын іздеу. Негізгі кітаптар. бет.233 –234. ISBN  978-0201328400.
  2. ^ Штейнхардт, Пол Дж.; Турок, Нил (2007). Шексіз Әлем: Жарылыс шегінен тыс. Кездейсоқ үй. б. 114. ISBN  978-0-7679-1501-4.
  3. ^ Steinhardt, Paul J. (сәуір 2011). «Инфляциялық пікірсайыс: қазіргі заманғы космологияның негізінде жатқан теория терең қате ме?» (PDF). Ғылыми американдық.
  4. ^ Цуджикава, Синдзи (2003). «Ғарыштық инфляцияға кіріспе шолу». arXiv:hep-ph / 0304257.
  5. ^ Нанопулос, Д.В .; Зәйтүн, К.А .; Среднички, М. (1983). «Алғашқы инфляциядан кейін» (PDF). Физика хаттары. 127 (1–2): 30–34. Бибкод:1983PhLB..127 ... 30N. дои:10.1016/0370-2693(83)91624-6.
  6. ^ Аткинс, Майкл (наурыз 2012). «Хиггз бозоны үрлемелі бола ала ма?» (PDF). Журналға сілтеме жасау қажет | журнал = (Көмектесіңдер)
  7. ^ Герцберг, Марк П (2010). «Минималды емес байланыстырумен инфляция туралы». Жоғары энергетикалық физика журналы. 2010 (11): 23. arXiv:1002.2995. Бибкод:2010JHEP ... 11..023H. дои:10.1007 / JHEP11 (2010) 023. S2CID  54886582.