Vesmír jako inflačně se nafukující balonek

rubrika: Populárně naučný koutek


Ústřední problém, na který fyzikové narazili v inflační teorii, spočíval v tom, že inflace měla tendenci nikdy neskončit. Začaly se rodit nejrůznější modifikace a první efekt, který přišel na přetřes, bylo kvantové tunelování.

Lucifer


false-vacuum-bubble.gifVyšlo najevo, že je-li mezi dvěma vakui energetická bariéra, rozpad falešného vakua může proběhnout pouze prostřednictvím kvantového tunelování. Vzniká pak chaotická směsice bublin, které nikdy nesplynou - to znamená, že tento proces nikdy nemůže skončit. Co se ale stane, když bariéru odstraníme?

K prostudování této situace byl rozpad falešného vakua popsán skalárním polem, což je matematický objekt mající určitou hodnotu v každém bodu prostoru. Skalární pole v tomto případě představovalo energii vakua. V původním znění se falešné vakuum nalézalo v lokálním minimu "krajinky" energie skalárního pole, které bylo od nižšího lokálního minima pravého vakua odděleno bariérou. Když byla bariéra odstraněna, nastal zase problém, že by se pole "skutálelo" příliš rychle a inflace by skončila příliš brzy.

Tenhle problém se teoretičtí fyzikové pokusili řešit tím, že se falešné vakuum bude nacházet na vrcholu krajinky energie s "rovinkou", se které se bude skalární pole kutálet dolů pozvolna a inflace bude pokračovat. Další podstatná otázka zněla, zdali takové skalární pole v přírodě opravdu existuje. Ukázalo se, že existuje třída supersymetrických teorií, jež obsahují dostatečné množství skalárních polí s funkcemi energie s plochým tvarem, a hlavním kandidátem je superstrunová teorie.

S další myšlenkou přišel v létě 1982 Stephen Hawking na pracovním setkání kosmologů ve středověkém univerzitním městě Cambridgi. Napadlo ho, že malé nehomogenity, které v průběhu inflace vzniknou díky kvantově indukovaným hustotním perturbacím, vedou ke vzniku galaxií a galaktických kup. Kolem tohoto podnětu proběhla na pracovním setkání kosmologů menší oponentura, ale poslední překvapení celého pozoruhodného zápolení přišlo dlouho po skončení setkání. Ke svému zděšení tito exsokové zjistili, že problém kvantově indukovaných hustotních perturbací byl už vyřešen. Rok předtím, než zkřížili své meče v Cambridgi, řešení publikovali dva ruští fyzici Slava Muchanov a Gennadij Čibisov z Lebeděvova institutu v Moskvě.

Doposud se předpokládalo, že startovacím bodem inflace byl malinký uzavřený vesmír se skalárním polem ve falešném vakuu, které se nacházelo na vrcholku kopce své energie. Mohlo by se však klidně začít s malinkou hrudkou falešného vakua v nekonečném vesmíru. I takový počátek by vyústil v inflaci, ale poněkud nezvyklým způsobem. Jestliže je její velikost větší než kritická, vyhraje repulzivní gravitace a falešní vakuum se začne nadýmat. A tímto nadýmáním se zakřiví prostor jakoby do nafouknutého balonku (viz obrázek). Inflatující balonek je s vnějším prostorem propojen úzkou "červí dírou". Zvenčí ji vidíme jako černou díru, takže vnější pozorovatel nemůže potvrdit ani vyvrátit, že uvnitř černé díry existuje nějaký obrovský inflatující vesmír. Podobně pozorovatelé nacházející se v inflatující vesmírné bublině uvidí pouze její malinkou část a nikdy nezjistí, že jejich vesmír má hranici a že za ní existuje další velký vesmír.

Jelikož osud sférické oblasti falešného vakua závisí na skutečnosti, zda je její poloměr větší než kritická hodnota, je nezbytné vědět, kolik vůbec kritický poloměr činí. Odpověď zase závisí na hustotě energie vakua: čím je hustota vyšší, tím menší je kritický poloměr. Ukazuje se, že pro elektroslabé vakuum činí jeho hodnota asi jeden milimetr a pro vakuum velkého sjednocení 10bilionkrát méně. Pouze tak málo je potřeba k vytvoření vesmíru! Vesmír opravdu k životu přišel jako slepý k houslím. Vesmíry nám padají z nebe. No, skoro.

A příště si konečně povíme něco romanticky laděného o nekonečných vesmírných ostrovech.

Zdroj: Alex Vilenkin, Mnoho světů v jednom - Pátrání po dalších vesmírech


komentářů: 3         



Komentáře (3)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

Lucifer
3
Lucifer 03.05.2011, 11:56:23
Tak jsem ten obrázek konečně našel. K knize je sice v trochu jiném uměleckém provedení, ale v principu je to totéž.

Lucifer
2
Lucifer 03.05.2011, 02:16:38
Napoprvé mi neodpověděl i teletext ČT. Když jsem se podíval, jaké je momentálně počasí v České republice, všude zněla odpověď, že hlášení nedošlo. Nikdy dosud jsem tam něco takového neviděl. Někde tady šplouchá na maják... ];-O

Lucifer
1 Marnost nad marnost
Lucifer 03.05.2011, 01:09:23
Pokoušel jsem se nalézt na internetu obrázek, který dokumentuje inflatující balonek tak, jak je to vyobrazeno v knížce, ale tentokrát a napoprvé mi strejda google nepomohl. Takže si to vyobrazte ve své fantazii.

ps: pokud se tu nalezne čtenář, který ví, o čem mluvím a má internetový obrázek po ruce, tak sem s tím ]Mrkající

«     1     »