Inflaatio (kosmologia)

Wikipedia

Kosmologiassa inflaatiolla tarkoitetaan universumin päätymistä tyhjiön energian dominoimaan tilaan ja siitä aiheutuvaa eksponentiaalista laajenemista alkuräjähdystä seuraavien sekunnin murto-osien aikana. Laajenemisen nopeus ylitti valonnopeuden. Tämä on mahdollista, kun tarkastellaan alueita, jotka eivät ole kausaalisessa yhteydessä toisiinsa.[1]Kosmologiset inflaatioteoriat ovat malleja, joilla pyritään kuvaamaan tätä prosessia.

[muokkaa] Mihin inflaatiota tarvitaan?

1980-luvun alussa tunnettuun nk. standardikosmologiseen malliin liittyi eräitä ongelmia, joita sen avulla ei pystytty selittämään. Näitä olivat

Universumin litteys
Horisonttiongelma

Universumin litteys -ongelmassa kysymys kuuluu: jos maailmakaikkeus on kaareva, miksi mikään havainto ei viittaa kaarevuuteen? Periaatteessa tämä voitaisiin selittää säätämällä kosmologisissa malleissa käytetyn tiheysparametrin arvoa sopivasti mutta osoittautuu, että tämä säätö täytyisi tehdä juuri oikeaksi järjettömän suurella suurella tarkkuudella. Horisonttiongelma puolestaan syntyy, kun kysytään, miksi eri puolilla näkyvää maailmankaikkeutta olevat alueet ovat niin samannäköisiä vaikkei niiden välillä ole voinut (valon äärellisestä nopeudesta johtuen) tapahtua sellaista informaation siirtymistä, joka olisi voinut "säätää" alueet samanlaisiksi.

Näiden lisäksi kvanttifysikaalisista mittakenttäteorioista seuraa, että alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeuteen olisi pitänyt muodostua suuri joukko hyvin raskaita ja stabiileja hiukkasia. Näistä käytetään nimitystä kosmiset reliikit. Jos näitä hiukkasia olisi muodostunut, ne muodostaisivat huomattavan osan universumin massasta ja mahdollisesti jopa riittäisivät tekemään maailmankaikkeudesta suljetun (jolloin kaarevuuden pitäisi olla helposti havaittavissa). Yhtäkään kosmista reliikkiä ei ole havaittu eikä niiden massaosuus selvästikään ole merkittävä. Tästä syntyy standardikosmologian kolmas suuri ongelma.

Kosmisten reliikkien puuttuminen

Standardikosmologialla ei ole mitään keinoa selittää näitä puutteita. Kosmisen inflaation idean keksi Alan Guth vuonna 1981 ja osoittautui, että inflaatio huomioimalla kaikki kolme ongelmaa saadaan ratkaistua.

[muokkaa] Inflaatiomallien luokittelu

Inflaatiomallit luokitellaan

Vanha inflaatiomalli (Guth 1981)
Uudet inflaatiomallit (suuri joukko erilaisia)

[muokkaa] Vaihtoehtoja

Kokonaan ilman inflaatiota on jokseenkin mahdotonta muodostaa toimivaa fysikaalista mallia maailmankaikkeudesta. Jotkin tutkijat ovat kuitenkin esittäneet vaihtoehtoisia malleja, joissa ei esiinny varsinaista inflaatiota. Nämä ovat varsin monimutkaisia ja niiden ennustusvoima on kyseenalainen. Tällaisia ovat braanikosmologinen ekpyroottinen universumi, sen pohjalta kehitetty syklinen malli sekä muuttuvan valonnopeuden mallit.