Kozmička inflacija

Jedno od temeljnih načela prirode jest njena štedljivost s energijom: fizikalni sustavi zauzimaju stanja najniže energije. Svakodnevno to iskusujemo u gravitacijskom polju Zemlje. Na dimenzijama svemira ulogu gravitacijskog polja preuzima skalarno polje. Oblik potencijala tog polja, na kojem se temelji model inflacijskog svemira, prikazan je na slici.

Inflacijski potencijal "Kližući" se niz inflacijski potencijal svemir ekspandira eksponencijalno.

Svemir će iz stanja veće gustoće energije prijeći u stanje najniže moguće gustoće energije (stanje koje se po tradiciji fizike čestica naziva vakuumom).

Stoga je zaravan na kojoj skalarno polje ima vrijednost f_L, područje lažnog vakuuma. Područja prostora koja imaju tome pridruženu vrijednost gustoće energije r_L, nastojat će s vremenom evoluirati prema minimumu potencijala na slici. (Ako vaš browser ne prikazuje grčka slova u tekstu onda znajte da je f=fi i r=ro.)

Pritom je bitna značajka lažnog vakuuma njegova pozitivna gustoća energije, koja se ne može trenutačno smanjiti. Odatle i naziv "lažnog vakumma", koji označava tek privremeno stanje najniže energije. Upotrijebimo sada zakon očuvanja energije, kako bismo pomoću zamišljenog pokusa na slijedećoj slici odredili tlak takvog lažnog vakumma.

Energija lažnog vakuuma

Energija sadržana u posudi volumena V je U=r_L V. Ako volumen posude povećamo za iznos dV povlačenjem klipa silom F pri tlaku P, pritom je učinjen je rad dW=P dV. Svojstvo je lažnog vakuuuma da zadržava konstantnu gustoću energije unatoć povećanju volumena, što daje promjenu energije dU=r_L dV. Izjednačavanje te promjene energije s učinjenim radom, dU = dW, daje negativni tlak lažnog vakumma,

P = - r_L.

U Einsteinovoj jednadžbi gravitacije takav se lažni vakuum očituje jednako kao privremeno neiščezavajuća kozmološka konstanta.

Dakle, inflacija može biti generirana tzv. kozmološkim članom u Einsteinovoj jednadžbi. Ta veličina koja danas praktički iščezava, mogla je u prošlosti imati golemu vrijednost.

3. Epoha velikog ujedinjenja

Home || Svemirski orijentiri | Klikabilna povijest svemira | Tamna tvar | Crne rupe | Pitanja | Sitemap

Send feedback to this page to: kkumer@phy.hr	Last update: 2000-04-04