În teoria corzilor, imaginea tradițională a unui Univers care iese din inflația unui spot de spațiu-timp foarte mic și foarte curbat este o posibilitate, nu o necesitate: sunt posibile condiții inițiale destul de diferite și nu neapărat improbabile. În special, simetriile de dualitate ale teoriei corzilor sugerează scenarii în care Universul începe să se umfle dintr-o stare inițială caracterizată prin curbură și interacțiuni foarte mici. O astfel de stare, fiind instabilă din punct de vedere gravitațional, va evolua spre curbură și cuplare superioară, până când efectele de dimensiunea corzii și corecțiile buclei fac ca Universul să „sară” într-un regim standard de curbură descrescătoare. Într-un astfel de context, big bang-ul fierbinte al cosmologiei convenționale este înlocuit cu un „hot big bounce” în care mecanismele de salt și de încălzire provin din producția cuantică de particule în faza de pre-resalt cu curbură mare și cuplare mare.
Principalele caracteristici ale acestui scenariu inflaționist, propus cu un sfert de secol în urmă, în versiunea sa cea mai simplă (unde reprezintă o alternativă și nu o completare la inflația standard slow-roll) poate produce un spectru viabil de perturbări de densitate, împreună cu o componentă tensorală caracterizată printr-un indice spectral „albastru” cu un vârf în intervalul de frecvență GHz. Aceasta înseamnă, din punct de vedere fenomenologic, o contribuție foarte mică la un mod B primordial în polarizarea fundalului cosmic cu microunde (CMB) și posibilitatea unui fundal stocastic suficient de mare de unde gravitaționale pentru a fi măsurabil de detectoarele de unde gravitaționale prezente sau viitoare.
Modelul cosmologic standard, formulat și finalizat de diverși autori în a doua jumătate a secolului trecut (vezi de exemplu [1]), ne oferă o descriere excelentă a diferitelor etape importante ale istoriei noastre cosmologice trecute (cum ar fi epoca radiațiilor, nucleosinteza, epoca recombinării, epoca dominației materiei, …). Totuși, la timpuri destul de devreme, un astfel de model urmează să fie modificat prin introducerea unei epoci „non-standard” de evoluție cosmică accelerată, numită „inflație”, care este necesară pentru a rezolva problemele de orizont, planeitate și entropie [2] implicate de extrapolarea, înapoi în timp, a stării prezente conform ecuațiilor cosmologice standard.
Introducerea unei faze inflaționiste suficient de lungi nu numai că „explica” condițiile inițiale, altfel nenaturale, cerute de evoluția „standard” ulterioară, dar oferă și un mecanism natural (și foarte eficient) pentru amplificarea fluctuațiilor cuantice ale câmpurilor cosmice fundamentale în starea lor fundamentală. Acest mecanism produce „semințe” neomogene pentru formarea structurii și pentru fluctuațiile temperaturii radiației de fundal cosmic cu microunde (CMB) (vezi, de exemplu, [3]), în acord remarcabil cu observațiile recente (a se vedea, de exemplu, rezultatul actualizat enumerat în [4] și ultimele date din satelit raportate în [5].
Referințe
- [1] WEINBERG S., Gravitation and cosmology (Wiley, New York) 1971.
- [2] Guth A., Phys. Rev. D, 23 (1981) 347.
- [3] Mukhanov V. F., Physical Foundations of Cosmology (Cambridge University Press, Cambridge) 1981.
- [4] Particle Data Group webpage at http://pdg.lbl.gov/.
- [5] Planck Collaboration, Planck 2015 results. I. Overview of products and scientific results, arXiv:1502.01582 [astro-ph.CO].
Sursa: M. Gasperini and G. Veneziano (2015) String theory and pre-big bang cosmology, în Il Nuovo Cimento 38 C (2015) 160, DOI 10.1393/ncc/i2015-15160-8. Licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2
Descoperă universul fizicii printr-o perspectivă fenomenologică captivantă!
Teoria specială a relativității
Conceptele fundamentale ale relativității, de la postulatele de bază până la aplicațiile lor practice și implicațiile filozofice.
Buclele cauzale în călătoria în timp
Descoperiți misterele călătoriei în timp și buclele cauzale!
Lasă un răspuns