Astronet > Inflyaciya, kvantovaya kosmologiya i antropnyi princip. Kosmologicheskaya postoyannaya, temnaya energiya i antropnyi princip.

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

<< Model' dvoinoi vselennoi i problema kosmologicheskoi postoyannoi.|Oglavlenie|Problema vychisleniya veroyatnostei >>

Kosmologicheskaya postoyannaya, temnaya energiya i antropnyi princip.

Pervoi popytkoi reshit' problemu kosmologicheskoi postoyannoi s pomosh'yu antropnogo principa byli raboty (Linde, 1984b,1986b). Naibolee prosto eto mozhno sdelat', rassmotrev inflyaciyu, vyzvannuyu skalyarnym polem $\phi$ (inflaton), i symitirovav kosmologicheskuyu postoyannuyu dostatochno ploskim potencialom vtorogo skalyarnogo polya $\Phi$ . Prosteishii potencial takogo tipa, lineinyi, imeet vid (Linde, 1986b)

$V(\Phi) =\alpha M_p^3 \Phi \ .$

Esli $\alpha$ dostatochno mala ( $\alpha < 10^{-122}$ ), potencial $V(\Phi)$ yavlyaetsya ploskim nastol'ko, chto pole $\Phi$ prakticheski ne menyaetsya na masshtabah poryadka $10^{10}$ let, ego kineticheskaya energiya ochen' mala, i na nyneshnem etape evolyucii vselennoi ego polnaya potencial'naya energiya vedet sebya tochno tak zhe, kak kosmologicheskaya postoyannaya. Eta model' byla odnim iz pervyh primerov togo, chto v dal'neishem bylo nazvano kvintessenciei (quintessence), ili temnoi energiei.

Odnako plotnost' energii polya $\Phi$ , prakticheski postoyannaya v nastoyashee vremya, dolzhna byla sushestvenno menyat'sya v processe inflyacii. Tak kak pole $\Phi$ - bezmassovoe, ono dolzhno bylo ispytyvat' kvantovye skachki v proizvol'nom napravlenii s amplitudoi $H/2\pi$ na shkale vremeni $H^{-1}$ . V kontekste scenariya vechnoi inflyacii eto znachit, chto kvantovye fluktuacii randomizuyut pole: vselennaya okazyvaetsya razdelennoi na beskonechnoe chislo eksponencial'no bol'shih chastei so vsemi vozmozhnymi znacheniyami polya $\Phi$ . Drugimi slovami, vselennaya razdelyaetsya na beskonechnoe chislo "vselennyh" so vsemi vozmozhnymi znacheniyami effektivnoi kosmologicheskoi postoyannoi $\Lambda=V(\Phi)+V(\phi_0)$ , gde $V(\phi_0)$ - plotnost' energii polya inflatona $\phi$ v minimume effektivnogo potenciala. Eta velichina mozhet menyat'sya v predelah ot $-M_p^4$ do $+M_p^4$ v raznyh chastyah vselennoi, no my mozhem sushestvovat' tol'ko tam, gde $|\Lambda| \lt O(10)\rho _0 \sim 10^{-28}$ g/cm$^3$ , (zdes' $\rho_0$ oznachaet sovremennuyu plotnost' energii v nashei chasti vselennoi).

Deistvitel'no, esli $\Lambda \lt -10^{-28}$ g/cm$^3$ , vselennaya kollapsiruet za vremya, sushestvenno men'shee vremeni sushestvovaniya nashei vselennoi ( $\sim 10^{10}$ let) (Linde, 1984b,1986b; Barrow and Tipler, 1986). S drugoi storony, pri $\Lambda \gg 10^{-28}$ g/cm$^3$ vselennaya v nastoyashee vremya dolzhna byla by eksponencial'no rasshiryat'sya, plotnost' byla by eksponencial'no maloi, i zhizn' izvestnogo nam tipa byla by nevozmozhna (Linde, 1984b,1986b). Eto znachit, chto my mozhem zhit' tol'ko v teh chastyah vselennoi, v kotoryh kosmologicheskaya postoyannaya ne slishkom sil'no otlichaetsya ot nablyudaemogo nami znacheniya $|\Lambda| \sim \rho _0$ .

Etot podhod posluzhil osnovoi dlya mnozhestva posleduyushih popytok reshit' problemu kosmologicheskoi postoyannoi s pomosh'yu antropnogo principa v ramkah inflyacionnoi kosmologii (Weinberg, 1987; Linde, 1990a; Vilenkin, 1995b; Martel et al, 1998; Garriga and Vilenkin, 2000,2001b,2002).

Na pervyi vzglyad, vvedenie ischezayushe malogo parametra $\alpha <10^{-122}$ ne mozhet sluzhit' udovletvoritel'nym ob'yasneniem malosti kosmologicheskoi postoyannoi $|\Lambda| \sim \rho _0 \sim 10^{-123} M_p^4$ . Odnako, eksponencial'no malye parametry mogut estestvennym obrazom poyavlyat'sya iz-za neperturbativnyh (nonperturbative) effektov. Mozhno bylo by dazhe reshit', chto podobnye mehanizmy i yavlyayutsya prichinoi malosti $|\Lambda|$ , esli by ne nalichie drugih effektov, dayushih sushestvennyi vklad v etu velichinu - effektov kvantovoi gravitacii, spontannogo narusheniya simmetrii v GUT i elektroslabyh teoriyah, narusheniya supersimmetrii, effektov kvantovoi hromodinamiki i drugih. Potomu ob'yasnenie malosti kosmologicheskoi postoyannoi posredstvom neperturbativnyh effektov vozmozhno, esli tol'ko zagadochnym obrazom ischezayut vse ostal'nye vklady, kak, naprimer, v modeli, rassmotrennoi v proshlom abzace. No dazhe esli vklady vseh ostal'nyh effektov ischezayut, nam po-prezhnemu neobhodimo ob'yasnit', pochemu prinimaemoe $|\Lambda|$ znachenie takovo, chto sootvetstvuyushaya plotnost' energii po poryadku velichiny ravna segodnyashnei plotnost' energii vo vselennoi. Problema etogo sovpadeniya (nazyvaemaya takzhe coincidence problem) reshaetsya v vysheprivedennoi teorii dlya vseh dostatochno malyh $\alpha$ ; vmesto tonkoi ee podstroiki nam nado lish' sdelat' ee dostatochno maloi. Ochen' yasnoe obsuzhdenie vybora mezhdu tonkoi podstroikoi i eksponencial'nym podavleniem mozhno naiti v rabote (Garriga and Vilenkin, 2000) v prilozhenii k pohozhei model' s potencialom $\rho_\Lambda \pm m^2 \Phi^2/2$ s $m^2 \ll 10^{-240} M_p^6 |\rho_\Lambda|^{-1}$ .

Al'ternativnye podhody, osnovannye na antropnom principe, opisany v rabotah (Bousso and Polchinski, 2001; Feng et al, 2001; Banks et al, 2001). Mozhno takzhe ispol'zovat' bolee obshii podhod i rassmotret' scenarii dochernei vselennoi ili Mul'timir, sostoyashii iz razlichnyh inflyacionnyh vselennyh s razlichnymi kosmologicheskimi postoyannymi (Linde, 1989,1990a,1991). V etom sluchae net neobhodimosti v sushestvenno ploskom potenciale, odnako procedura sravneniya veroyatnostei okazat'sya vo vselennyh s razlichnymi $\Lambda$ znachitel'no uslozhnyaetsya (Vilenkin, 1995; Garcia-Bellido and Linde, 1995). Odnako, esli sdelat' prosteishee predpolozhenie o tom, vselennye s razlichnoi velichinoi $\Lambda$ ravnoveroyatny, poluchaetsya antropnoe reshenie problemy kosmologicheskoi postoyannoi bez neobhodimosti vvedeniya ischezayushe malogo parametra $\alpha < 10^{-122}$ or $m^2 \ll 10^{-240} M_p^6 |\rho_\Lambda|^{-1}$ .

Ogranichenie $\Lambda \gt -10^{-28}$ g/sm $^3$ po-prezhnemu ostaetsya nailuchshim nizhnim predelom na otricatel'nuyu kosmologicheskuyu postoyannuyu; sovremennoe sostoyanie voprosa sm. v (Kallosh and Linde, 2002; Garriga and Vilenkin, 2002). Mezhdu tem predel na polozhitel'nuyu kosmologicheskuyu postoyannuyu $\Lambda \lt 10^{-28}$ g/cm$^3$ byl sushestvenno uluchshen v posleduyushih rabotah.

V chastnosti, Veinberg obratil vnimanie na to, chto process obrazovaniya galaktik idet lish' do togo momenta, kogda plotnost' energii kosmologicheskoi postoyannoi nachinaet dominirovat', i vselennaya vhodit v rezhim pozdnei inflyacii (Weinberg, 1987). Rassmotrim, naprimer, galaktiki, sformirovavshiesya na $z \gt 4$ , kogda plotnost' energii vo vselennoi byla na 2 poryadka bol'she nyneshnei. Oni ne mogli by obrazovat'sya pri $\Lambda \gt 10^2 \rho_0 \sim 10^{-27}$ g/cm$^3$

Sleduyushii vazhnyi shag byl sdelan v serii rabot (Efstathiou, 1995; Vilenkin, 1995b; Martel et al, 1998; Garriga and Vilenkin, 2000,2001b,2002; Bludman and Roos, 2002). Avtory rassmotreli ne tol'ko nashu galaktiku, no vse galaktiki, v kotoryh mozhet byt' zhizn' nashego tipa, chto vklyuchaet v sebya ne tol'ko uzhe sushestvuyushie galaktiki, no takzhe i te, chto eshe tol'ko formiruyutsya. Tak kak plotnost' vselennoi na pozdnih stadiyah evolyucii vselennoi umen'shaetsya, dazhe ochen' malaya kosmologicheskaya postoyannaya mozhet v kakoi-to moment polozhit' predel dal'neishemu obrazovaniyu galaktik ili rostu uzhe sushestvuyushih. Eto pozvolyaet usilit' ogranicheniya na kosmologicheskuyu postoyannuyu. Sleduya rabote (Martel et al, 1998), veroyatnost' togo, chto astronom v proizvol'noi vselennoi obnaruzhit otnoshenie $\Lambda/\rho_0$ blizkim k nablyudaemoi nami velichine $0.7$ var'iruetsya ot $5\%$ do $12\%$ v zavisimosti ot predpolozhenii. V nekotoryh modelyah, osnovannyh na rasshirennoi supergravitacii, antropnye ogranicheniya mogut byt' eshe bolee usileny (Kallosh and Linde, 2002).

<< Model' dvoinoi vselennoi i problema kosmologicheskoi postoyannoi.|Oglavlenie|Problema vychisleniya veroyatnostei >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: antropnyi princip - Kosmologiya - kosmologicheskaya postoyannaya - kosmomikrofizika - inflyacionnaya Vselennaya - inflyaciya - Vselennaya Publikacii so slovami: antropnyi princip - Kosmologiya - kosmologicheskaya postoyannaya - kosmomikrofizika - inflyacionnaya Vselennaya - inflyaciya - Vselennaya
Sm. takzhe: Temnaya materiya v modeli Vselennoi Spiral' vremeni JADES-GS-z14-0: novyi samyi dalekii ob'ekt "Illyustris" modeliruet Vselennuyu Edvin Habbl otkryvaet Vselennuyu Karta nablyudaemoi Vselennoi Poslanie ot gravitacionnoi Vselennoi Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [16]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce