Az inflatontér feltételezett skalártér, mely feltehetően a fiatal univerzum inflációját okozhatta. Az eredetileg Alan Guth által leírt tér olyan mechanizmust határoz meg, mely gyors tágulást okozott –-cel az ősrobbanás előtt, mely a megfigyeléseknek megfelelő térbeli izotrópiájú és homogenitású univerzumot eredményezett.
Kozmikus infláció Az alapvető inflációs modell 3 részből áll: Nagy potenciális energiájú táguló vákuumállapot Fázisátmenet valós vákuummá Lassú gördülés és visszahevülés
Nagy potenciális energiájú táguló vákuumállapot A vákuum vagy vákuumállapot a kvantumtérelméletben olyan kvantumtérállapotot jelent, melynek potenciális energiája lokálisan minimális. A kvantumrészecskék e minimális potenciális energiától eltérő gerjesztések, így egy vákuumállapotban nincs részecske. A kvantumtérelmélet jellemzőitől függően 1-nél több vákuumállapot lehet lehetséges. E vákuumok, bár „üresek”, általában különböző energiaszintűek. A kvantumtérelmélet szerint a vákuumenergia nyomása mindig negatív, abszolút értéke egyenlő az energiasűrűségével.
Az inflációs elmélet szerint van egy nagy vákuumenergiájú vákuumállapot, melyet az inflatontér nullától eltérő vákuumelvárási értéke okoz. Az ez állapotú térrészek gyorsan nőnek. Még ha eredetileg nem is üres, a gyors exponenciális tágulás a részecskék sűrűségét nulla közelébe csökkenti. Átmenet valódi vákuummá Az inflációs elmélet szerint ez az „inflációs vákuum” nem a globálisan legalacsonyabb energiájú vákuum, hanem hamis vákuum, más néven metastabil állapot.
Az első inflációs elméletek szerint a „hamis” és a „valódi” vákuum közti átmenet egy kvantumalagút-hatás következménye, ahol az inflatontér a két fázis potenciálhatárán áthalad (ez elsőrendű fázisátalakulásnak felel meg). Azonban 1982-től kimutatták, hogy ez nagy skálákon igen inhomogén univerzumot eredményezne, ami a megfigyelésekkel ellentétes. bélyegkép|Példa hamis vákuumos térre. Hasonló potenciálokat javasoltak az infláció magyarázására. Azonban az egyszerű „lassú gördüléses” potenciál a hamis és a valódi vákuum közt simább átmenetet ad.|253x253px Az elméletet később finomították a két fázis közti sima átmenetet lehetővé tevővé, ahol az inflatontér potenciálja „legördül”.
Lassú gördülés és visszahevülés Az egyszerű modern inflációs elméletekben az inflaton potenciális energiája eredetileg a kinetikusnál sokkal nagyobb (lassú gördülés), így az inflációs potenciál gyakorlati kozmológiai állandóként működik. Így exponenciális tágulás következik be.
Mikor az inflaton eléri a valódi vákuumot, a kozmológiai standard modellhez kell igazodnia. Ekkor a tér „elvesztette” eredeti potenciális energiáját, miközben kinetikus energiája nőtt. A standard modell itteni bevezetése alapján ez energia a standard modell megfigyelt részecskéire kerül át. E folyamat a visszahevülés. Ennek végén az univerzum sugárzásdominált, tágulása lassul. Az inflaton bomlása a teret új részecskékkel tölti ki, melyek egymással kölcsönhatnak, és a Nagy Bumm forró, sűrű állapotát érik el.
Térkvantumok Más kvantumterekhez hasonlóan feltehetően az inflatontér gerjesztései is kvantáltak. Az inflatontér térkvantumjai az inflatonok. A modellezett potenciálisenergia-sűrűségtől függően az inflatontér alapállapota lehet nulla és ettől különböző energiájú is.
Az inflaton szó a legtöbb másik részecske nevének – például foton, gluon, elektron – mintájára jött létre az infláció szóból. A szót először használták. Az inflatontér természete nem ismert. A jellemzői behatárolása előtti egyik akadály, hogy a jelenlegi kvantumelmélet nem tudja pontosan megjósolni a megfigyelt vákuumenergiát az elmélet részecsketartalma alapján.
A Higgs-bozon megerősítése alapján lehetségesnek tartották, hogy nem szükséges új tér, hanem a Higgs-tér módosított változata elegendő. De e korai feltételezés és követői kritikákkal szembesültek alapvető okok miatt. Nem minimálisan kapcsolt infláció A nem minimálisan kapcsolt infláció olyan inflációs modell, ahol a gravitációt az inflatontérhez kapcsoló állandó nem kicsi. Ez állandót általában jelöli, melynek hatása az Einstein–Hilbert-hatás módosítása alapján:
ahol a téridő görbülete és az inflatontér magnitúdója közti kölcsönhatás erőssége
Jegyzetek
Fordítás
További információk
Kategória:Fizika