E10 Quantenkosmologie und Inflation

Thema

Die Quantenkosmologie versucht, das Universum in seinen ersten Sekundenbruchteilen zu beschreiben – einem Zeitraum, in dem die Planck-Skala die Grenze dessen markiert, was die bekannte Physik beschreiben kann. Die kosmische Inflation ist eine extrem kurze Phase beschleunigter exponentieller Expansion. Sie erklärt, warum das Universum so flach und homogen ist und legte durch Quantenfluktuationen, die durch ebendiese Expansion verstärkt wurden, den Grundstein für die heute in der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung beobachteten Temperaturschwankungen. Die primordiale Nukleosynthese, die in den ersten Minuten des frühen Universums stattfand, erzeugte die heute beobachteten Anteile von Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium – Anteile, die durch die Baryonendichte und die Temperatur des Universums in diesem frühen Moment exakt festgelegt waren.

Die Temperatur der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung nimmt mit der Expansion des Universums ab und steigt proportional zur Rotverschiebung des Hintergrundlichts seit seiner Entstehung.

Die Temperaturschwankungen dieser kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung sind winzig, in der Größenordnung von nur einem Hunderttausendstel. Doch genau diese winzigen Keime, später durch die Gravitation verstärkt, brachten alle nachfolgenden kosmischen Strukturen hervor: Galaxien, Galaxienhaufen und die riesigen Leerräume, die diese Strukturen heute voneinander trennen. Sowohl die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung als auch die primordiale Nukleosynthese bestätigen unabhängig voneinander dieses kosmologische Modell. So erklärt die Quantenkosmologie von den ersten Sekundenbruchteilen, mit denen dieses Dokument beginnt, bis zu jener doppelten Bestätigung am Ende, über die kosmische Inflation und die primordiale Nukleosynthese hinweg, dass alles, was wir heute am Himmel sehen – vom einfachsten Wasserstoff bis zum größten Galaxienhaufen – seinen Ursprung in winzigen Schwankungen hat, die im allerersten Augenblick des Universums selbst auftraten.

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