В физической космологии инфляционная эпоха была периодом в эволюции ранней Вселенной , когда, согласно теории инфляции , Вселенная претерпела чрезвычайно быстрое экспоненциальное расширение . Это быстрое расширение увеличило линейные размеры ранней Вселенной как минимум в 10 26 раз (и, возможно, в гораздо больший раз), и таким образом увеличило ее объем как минимум в 10 78 раз . Разложение на коэффициент 10 26 эквивалентно расширению объекта 1 нанометр (10 -9 м , около половины ширины молекулы из ДНК) в длину примерно до 10,6 световых лет (около 62 триллионов миль).
Описание
Считается, что расширение было вызвано фазовым переходом, который ознаменовал конец предыдущей эпохи великого объединения примерно через 10 -36 секунд после Большого взрыва . Одним из теоретических продуктов этого фазового перехода было скалярное поле, называемое полем инфлатона . Когда это поле достигло своего самого низкого энергетического состояния во Вселенной, оно создало силу отталкивания, которая привела к быстрому расширению пространства. Это расширение объясняет различные свойства нынешней Вселенной, которые трудно объяснить без такой инфляционной эпохи.
Точно неизвестно, когда закончилась инфляционная эпоха, но считается, что это произошло между 10 -33 и 10 -32 секундами после Большого взрыва. Быстрое расширение пространства означало, что элементарные частицы, оставшиеся от эпохи великого объединения, теперь были очень тонко распределены по Вселенной. Однако огромная потенциальная энергия инфляционного поля высвободилась в конце инфляционной эпохи, вновь заселив Вселенную плотной горячей смесью кварков, антикварков и глюонов, когда она вступила в электрослабую эпоху .
Детектирование по поляризации космического микроволнового фонового излучения
Один из подходов к подтверждению инфляционной эпохи состоит в том, чтобы напрямую измерить ее влияние на космическое микроволновое фоновое излучение (CMB). CMB очень слабо поляризован (до уровня нескольких мкК ) в двух разных режимах, называемых K-режимом и B-режимом (аналогично E-полю и B-полю в электростатике ). Поляризация E-моды возникает из-за обычного томсоновского рассеяния , но B-мода может быть создана двумя механизмами: 1) из-за гравитационного линзирования E-мод; или 2) от гравитационных волн, возникающих в результате космической инфляции. Если можно будет измерить поляризацию B-моды от гравитационных волн, это предоставит прямые доказательства, подтверждающие космическую инфляцию, и может устранить или поддержать различные модели инфляции на основе обнаруженного уровня.
17 марта 2014 года астрофизики из коллаборации BICEP2 объявили об обнаружении поляризации B-моды, связанной с инфляционными гравитационными волнами , которые, казалось, поддерживали космологическую инфляцию и Большой взрыв , [1] [2] [3] [4] [ 5], однако 19 июня 2014 г. они снизили уровень уверенности в том, что измерения в B-моде на самом деле были связаны с гравитационными волнами, а не с фоновым шумом от пыли. [6] [7] [8]
На космическом корабле Planck есть инструменты, которые измеряют реликтовое излучение с высокой степенью чувствительности (57 нК). После открытия BICEP ученые из обоих проектов работали вместе над дальнейшим анализом данных из обоих проектов. Этот анализ с высокой степенью уверенности пришел к выводу, что исходный сигнал BICEP может быть полностью отнесен к пыли в Млечном Пути и, следовательно, не дает доказательств, так или иначе, в поддержку теории инфляционной эпохи. [9] [10] [11] [12]
Смотрите также
- Инфляция (космология) - Теория быстрого расширения Вселенной
- Большой взрыв - космологическая модель
- Хронология Вселенной - История и будущее Вселенной
Заметки
- ↑ Персонал (17 марта 2014 г.). «Публикация результатов BICEP2 2014» . Национальный научный фонд . Проверено 18 марта 2014 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Клавин, Уитни (17 марта 2014 г.). «Технологии НАСА Взгляды на рождение Вселенной» . НАСА . Проверено 17 марта 2014 года .
- ^ Прощай, Деннис (17 марта 2014 г.). «Обнаружение волн в космических опорах, ориентир теории Большого взрыва» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 17 марта 2014 года .
- ^ Ade, PAR; Айкин, RW; Баркац, Д .; Benton, SJ; Бишофф, Калифорния; Бок, JJ; Brevik, JA; Buder, I .; Bullock, E .; Dowell, CD; Дубанд, Л .; Филиппини, JP; Fliescher, S .; Голвала, SR; Halpern, M .; Hasselfield, M .; Хильдебрандт, SR; Hilton, GC; Христов, В.В.; Ирвин, KD; Каркаре, К.С.; Кауфман, JP; Китинг, Б.Г.; Кернасовский С.А.; Ковач, JM; Kuo, CL; Leitch, EM; Lueker, M .; Mason, P .; Неттерфилд, CB; Нгуен, ХТ; O'Brient, R .; Огбурн, RW IV; Орландо, А .; Pryke, C .; Reintsema, CD; Richter, S .; Schwartz, R .; Sheehy, CD; Станишевский, З.К .; Судивала, RW; Теплый, ГП; Толан, Дж. Э .; Тернер, AD; Vieregg, AG; Вонг, К.Л .; Юн, К.В. (17 марта 2014 г.). "BICEP2 I: Обнаружение поляризации B- режима в градусных угловых масштабах" (PDF) . Phys Rev Lett . 112 (24): 241101. arXiv : 1403.3985 . Bibcode : 2014PhRvL.112x1101B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.112.241101 . PMID 24996078 . S2CID 22780831 . Архивировано из оригинального (PDF) 17 марта 2014 года.
- ^ Войт, Питер (13 мая 2014 г.). "Новости BICEP2" . Даже не неправильно . Колумбийский университет . Проверено 19 января 2014 года .
- ^ Прощай, Деннис (19 июня 2014 г.). «Астрономы хеджируют заявление об обнаружении Большого взрыва» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 20 июня 2014 года .
- ^ Амос, Джонатан (19 июня 2014 г.). «Космическая инфляция: уверенность в сигнале Большого взрыва снижена» . BBC News . Проверено 20 июня 2014 года .
- ^ Ade, PAR et al. (Сотрудничество BICEP2) (19 июня 2014 г.). «Обнаружение поляризации B-режима в градусных угловых масштабах с помощью BICEP2». Письма с физическим обзором . 112 (24): 241101. arXiv : 1403.3985 . Bibcode : 2014PhRvL.112x1101B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.112.241101 . PMID 24996078 . S2CID 22780831 .
- ^ Планковское сотрудничество (2016). «Промежуточные результаты Planck. XXX. Угловой спектр мощности излучения поляризованной пыли на средних и высоких галактических широтах». Астрономия и астрофизика . 586 (133): А133. arXiv : 1409,5738 . Bibcode : 2016A & A ... 586A.133P . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201425034 . S2CID 9857299 .
- ^ Овербай, Д. (22 сентября 2014 г.). «Исследование подтверждает критику открытия Большого взрыва» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 22 сентября 2014 .
- ^ Коуэн, Рон (30 января 2015 г.). «Открытие гравитационных волн теперь официально мертво». Природа . DOI : 10.1038 / nature.2015.16830 . S2CID 124938210 .
- ^ BICEP2 / Keck Array и Planck Collaborations (2015). «Совместный анализ данных BICEP2 / Keck Array и Planck». Письма с физическим обзором . 114 (10): 101301. arXiv : 1502.00612 . Bibcode : 2015PhRvL.114j1301B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.114.101301 . PMID 25815919 . S2CID 218078264 .
Рекомендации
- Гут, Алан Х. (1998). Инфляционная Вселенная: поиски новой теории космического происхождения . Винтаж. ISBN 978-0-09-995950-2.
- Грин, Брайан (2005). Ткань космоса: пространство, время и фактура реальности . Penguin Books Ltd. Bibcode : 2004fcst.book ..... G . ISBN 978-0-14-101111-0.
Внешние ссылки
- Инфляция для начинающих , Джон Гриббин
- Вселенная НАСА 101 Что такое теория инфляции?