Космостук инфляция теориясы космологиядагы эң чоң суроолордун бирин түшүндүрүүгө багытталган көптөгөн илимий гипотезалардын бири: биздин эбегейсиз зор ааламыбыз кантип ушунчалык кичинекей жана тыгыз баштапкы абалдан өнүккөн? 1980-жылы физик Алан Гут тарабынан сунушталган бул концепция салттуу "Чоң жарылуу" теориясы мурда түшүндүрө албай келген бир нече табышмактарды чечүүгө жардам берди.
Бирок, космостук инфляция теориясын тереңирээк изилдей электе, алгач бул теориянын эмне үчүн керек экендигинин себептерин түшүнүп алганыбыз жакшы.
Көйгөйлөр Чоң жарылуу теориясы
Чоң жарылуу теориясы көптөн бери ааламдын келип чыгышынын негизги түшүндүрмөсү болуп келген. ааламдын келип чыгышы. Бул теорияга ылайык, аалам Ал абдан тыгыз жана ысык чекиттен башталып, андан кийин жарылып, кеңейген. Чоң жарылуу теориясы ар кандай космостук кубулуштарды, мисалы, космостук микротолкундуу фон радиациясын (КМФ) жана галактикалардын жайылышын түшүндүрүүдө абдан ийгиликтүү болгону менен, бул теория түшүндүрө албаган бир нече көйгөйлөр бар, анын ичинде:
1. Тегиздик маселеси: Байкоолор ааламдын абдан тегиз экенин көрсөтүп турат (дээрлик Евклид геометриясы). Аалам убакыттын өтүшү менен ийри болуп калышы керек болгондуктан, бул үчүн абдан өзгөчө баштапкы шарттар талап кылынат.
2. Горизонт маселеси: Көрүнгөн аалам боюнча CMB нурлануусунун температурасы дээрлик бирдей. Окумуштуулар ааламдын бири-бири менен эч качан байланышпаган бөлүктөрүнүн (жарыктын ылдамдыгынан улам) эмне үчүн бирдей температурага ээ экенине таң калышууда.
3. Монопол маселеси: Физика теориялары оор магниттик монополдор алгачкы ааламда көп санда пайда болушу керек болчу деп божомолдойт. Бирок, байкоолор бул бөлүкчөлөрдү олуттуу санда көрбөй турганыбызды көрсөтүп турат.
Космостук инфляция теориясы деген эмне?
Космостук инфляция теориясы бул маселелерди чечүүгө аракет кылып, ааламдын тарыхынын эң алгачкы убакыт аймагында, Чоң жарылуудан болжол менен 10^{-36}дан 10^{-32}га чейин абдан тез экспоненциалдык кеңейүү фазасы болгон деп божомолдойт.
Инфляция кандайча иштейт?
Негизинен, инфляция ааламдын кадимки кеңейүүдөн бир эсе тезирээк кеңейген мезгилди сүрөттөйт. Бул кеңейүү ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгынан алда канча тез, бирок ал дагы эле жалпы салыштырмалуулук теориясына дал келет, анткени мейкиндиктин өзү кеңейип жатат, ал аркылуу кыймылдаган объекттер эмес.
Бул теорияга ылайык, инфляция "инфляция" деп аталган скалярдык талаадан улам пайда болгон. Инфляция талаасынын потенциалдык энергиясы ааламдын алгачкы этаптарында анын жалпы энергия тыгыздыгына үстөмдүк кылып, тез кеңейишине алып келген. Инфляция аяктаганда, инфляция талаасындагы энергия бүгүнкү күндөгү бөлүкчөлөргө айланып, аалам жайыраак фазага өткөн, бул биздин учурдагы байкоолорубузга көбүрөөк дал келген.
Космостук инфляция теориясынын артыкчылыктары
1. Тегиздик маселесин чечүү: Инфляция ааламды кемчиликсиз тегиздик абалына жакындатты. Инфляция болгондо, мейкиндик-убакыттын каалаган ийрилиги тез кеңейүү менен тегизделген. Бул бүгүнкү күндө эмне үчүн дээрлик Евклиддик ааламды байкап жатканыбызды түшүндүрөт.
2. Горизонт маселесин түшүндүрүү: Инфляция инфляция мезгилине чейин бүткүл аалам өтө кичинекей масштабдарда бирдей абалда (бир тектүү жана изотроптук) болгон деп болжолдойт. Андан кийин инфляция мезгили бул бир тектүү аймакты бүгүнкү күндө көрүп жаткан космостук масштабдарга чейин кеңейтип, асмандагы CMB температурасынын бирдейлигин түшүндүрөт.
3. Монополия көйгөйүн чечүү: Инфляция көп сандагы монополдордун пайда болушуна жол бербейт. Инфляция болгондо, бардык монополиялык бөлүкчөлөр биздин байкоо горизонтубуздан алда канча алыска жылып, аларды биздин байкоого мүмкүн болгон ааламда өтө сейрек кездештирет.
Байкоо жана эксперименталдык кесепеттер
Инфляция теориясынын негизги божомолдорунун бири - космостук фондук нурлануунун спектрдик схемасы. COBE, WMAP жана Планк спутниктеринин байкоолору инфляция болгонго чейин болгон кванттык флуктуацияларга дал келген инфляцияны колдогон күчтүү далилдерди берди. Бул маалыматтар ааламдын ири масштабдуу түзүлүшү кванттык флуктуациялардан келип чыгат деген ойду колдойт.
Мындан тышкары, инфляция CMBде "В-режимдеги поляризация" деп аталган өзгөчө бир схеманы алдын ала айтат. Бул сигналды аныктоо үчүн байкоо жүргүзүү аракеттери BICEP2 жана Түштүк уюл телескобу сыяктуу өнүккөн телескопторду колдонуу менен жүргүзүлүүдө.
Сын жана кыйынчылыктар
Космостук инфляция теориясы абдан жагымдуу жана салттуу Чоң жарылуу теориясы менен бир катар көйгөйлөргө чечимдерди сунуштаса да, ал сынга да кабылууда. Негизги сындардын бири - инфляция талаасынын өзүнүн механикасын так түшүнбөө. Бүгүнкү күнгө чейин бөлүкчөлөр физикасынын стандарттык моделиндеги бир дагы бөлүкчө же талаа инфляция теориясы тарабынан сунушталган инфляция талаасынын мүнөздөмөлөрүнө дал келбейт.
Айрым окумуштуулар инфляция теориясы өтө ийкемдүү жана ар кандай байкоолорго ыңгайлашат деп эсептешет, ошону менен анын божомолдоо күчүн төмөндөтөт. Чындыгында, кээ бир изилдөөлөр инфляциянын өзүн байкоо жүргүзүү аркылуу ишенимдүү текшерүүгө болобу деген суроону жаратат.
Корутунду
Космостук инфляция теориясы заманбап космологиядагы маанилүү этап болуп саналат жана салттуу Чоң жарылуу теориясы менен байланышкан бир катар көйгөйлөргө көркөм чечим сунуштайт. Көптөгөн кыйынчылыктарга жана сын-пикирлерге туш болгонуна карабастан, байкоо жүргүзүү далилдеринин басымдуу көпчүлүгү бул идеяны колдойт. Инфляцияны түшүнүүбүздү жакшыртуу үчүн изилдөөлөр жана иштеп чыгуулар уланууда, бул ошондой эле фундаменталдык физикага жана ааламыбыздын келип чыгышына жаңы терезелерди ачышы мүмкүн.
Жалпысынан илимдегидей эле, космостук инфляция теориясы тынымсыз өнүгүп жатат жана келечекте бул кереметтүү ааламдын дагы көптөгөн сырлары ачылат. Бул кыйынчылыктарды чечүү жана ааламдын алгачкы учурларында чындыгында эмне болгонун тереңирээк түшүнүү - барган сайын татаалдашып бараткан байкоо жана эксперименталдык куралдарды колдонуу менен окумуштуулардын милдети.
