Nová teória inflácie: Gravitácia ako kľúč k počiatkom vesmíru

Vesmír, v ktorom žijeme, je neskutočne rozsiahly. Ale ako sa stal takým obrovským? Podľa najnovších výskumov by fyzici mohli mať odpoveď, ktorá mení naše chápanie počiatkov vesmíru. V tomto článku sa pozrieme na novú teóriu, ktorá ponúka elegantné vysvetlenie inflácie – rýchlej expanzie vesmíru v raných fázach jeho existencie.

Inflácia: Problém a hľadanie riešení

Teória inflácie je zaujímavá, ale má svoje problémy. Predovšetkým nikto presne nevie, čo túto explozívnu expanziu spôsobilo a prečo sa zastavila. Pôvodne bola inflácia navrhnutá na vysvetlenie faktu, že sme nikdy neobjavili magnetické monopóly – teoretické častice s jediným pólom magnetického poľa. Neskôr však fyzici zistili, že inflácia rieši aj iné problémy, ako napríklad rovnomernosť teploty kozmického mikrovlnného pozadia (CMB).

Predstavte si CMB ako ozvenu Veľkého tresku – prvotné žiarenie, ktoré vzniklo krátko po vzniku vesmíru. Ak by sa oblasti CMB v opačných smeroch nikdy neboli v kontakte, nemali by dôvod mať rovnakú teplotu. Inflácia to vysvetľuje tým, že tieto oblasti boli kedysi veľmi blízko seba a rýchla expanzia ich oddelila.

Inflatónové polia: Zložité riešenia s mnohými parametrami

Aby inflácia fungovala, fyzici predpokladajú existenciu tzv. inflatonového poľa – neznámeho poľa, ktoré poháňalo infláciu a následne sa rozpadlo na bežnú hmotu. Problém je, že existuje mnoho spôsobov, ako si takéto inflatonové pole vytvoriť a spôsobiť jeho rozpad. Podľa vedcov vznikli až stovky rôznych modelov inflácie, pričom každý z nich má množstvo voľných parametrov, ktoré sa dajú nastaviť tak, aby zodpovedali pozorovaniam. To robí teóriu inflácie v súčasnosti ťažko overiteľnou a prakticky nepredikčnou.

Nový prístup: Gravitácia ako hlavný hráč

Nová štúdia ponúka radikálne odlišné riešenie. Fyzici navrhujú, aby sme sa vzdali predstavy o inflatonovom poli a namiesto toho využili samotnú gravitáciu! Podľa nich vesmír začínal s priestorom, ktorý má obrovskú pozitívnu kozmologickú konštantu – vlastnosť, ktorá spôsobuje rýchlu expanziu. Táto expanzia však nie je úplne stabilná a malé fluktuácie v priestore rastú, až kým sa nakoniec inflácia nezastaví.

Čo je najlepšie? Tento model má len jeden parameter – mieru expanzie vesmíru na začiatku. Fyzici ju dokázali prispôsobiť tak, aby zodpovedala pozorovaniam CMB a reprodukovala aj ďalšie predikcie inflácie.

Kľúčové poznatky

• Inflácia: Rýchla expanzia vesmíru v raných fázach jeho existencie.
• Inflatónové pole: Hypotetické pole, ktoré poháňalo infláciu a následne sa rozpadlo na bežnú hmotu.
• Nový model: Navrhuje využitie gravitácie a kozmologickej konštanty namiesto inflatonového poľa.
• Jediný parameter: Nový model má len jeden voľný parameter, čo z neho robí elegantnejšie riešenie.

Odporúčania a úvahy

Táto nová teória je veľmi sľubná a minimalistická. Ak sa potvrdí, mohla by skutočne vyriešiť problémy spojené s infláciou. Avšak, autori štúdie zatiaľ neposkytli predikciu pre korelácie medzi fluktuáciami teploty a polarizácie CMB – jednu z najdôležitejších predikcií inflácie. Preto je potrebné ju ešte dôkladne overiť.

Hľadanie odpovede na otázku, ako vesmír vznikol, je nesmierne ťažké. Máme k dispozícii len veľmi obmedzené dáta a musíme sa spoliehať na teoretické modely. Je úžasné, aké ďaleko sme sa dopracovali, a že polovica z týchto modelov nezačína vetou „Raz boli raz…“

Zdroje

• Paper: https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/vfny-pgc2

Približne 123 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.62 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.