M3 Kosmische Inflation

Thema

Das zentrale Element dieses Modells ist das Inflatonfeld, das in den ersten Momenten des Universums eine beschleunigte exponentielle Expansion antreibt. Die Theorie der kosmischen Inflation besagt, dass das Universum eine sehr kurze Phase dieser exponentiellen Expansion durchlaufen hat, die genau durch dieses Inflatonfeld verursacht wurde, während es sich innerhalb seines eigenen Potenzials bewegte.

Dieser Mechanismus löst gleichzeitig drei Probleme des Standardmodells des Urknalls. Er löst das Horizontproblem, da Himmelsregionen, die heute niemals in kausalem Kontakt zueinander gestanden haben könnten, exakt dieselbe Temperatur aufweisen, da sie vor der Trennung durch die exponentielle Expansion tatsächlich in Kontakt standen. Er löst auch das Flachheitsproblem, da dieselbe Expansion das beobachtete Universum flach erscheinen lässt. Und schließlich löst er das Monopolproblem, da diese Expansion jegliche exotischen Überreste so weit verdünnt, dass sie nicht mehr nachweisbar sind.

Es sind die Bedingungen für die langsame Bewegung des Potenzials dieses Inflatonfelds, die diese quasi-exponentielle Expansion lange genug aufrechterhalten, um die drei zuvor genannten Probleme zu lösen: Eine zu schnelle Bewegung würde die Expansion vor Erreichen dieser notwendigen Dauer beenden.

Am Ende der Inflation oszilliert dieses Inflatonfeld um das Minimum seines eigenen Potenzials und zerfällt in Richtung des Standardplasmas, wodurch das Universum überhitzt. Genau diese Quantenfluktuationen des Inflatonfelds erzeugen das ursprüngliche Spektrum von Störungen, aus dem später die gesamte kosmische Struktur entsteht. Vom Inflatonfeld, mit dem dieses Dokument beginnt, bis hin zu jenem ursprünglichen Spektrum von Störungen, mit dem es endet – und dabei die drei Probleme, die es auf einen Schlag löst, sowie die langsamen Bedingungen, die seine eigene Expansion aufrechterhalten –, sorgt das Inflatonfeld dafür, dass ein flüchtiger Augenblick ganz am Anfang des Universums sowohl die Gleichförmigkeit des Kosmos als auch den Ursprung aller heute beobachteten Strukturen erklärt.

ID:4095