Slow roll inflation en Hubble wrijving

[Gast]

Kan iemand mij uitleggen wat dat inhoudt/betekent?

En heeft Hubble tension daar ook mee te maken?

[flappelap]

Even een referentie en context erbij lijkt me wel zo handig.

[flappelap]

Het idee is ruwweg als volgt: er waren allerlei problemen in de jaren 70/80 met betrekking tot unificatiemodellen; zo voorspelden unificatiemodellen het bestaan van magnetische monopolen, die niet worden waargenomen. Alan Guth introduceerde hiervoor inflatie, wat om technische redenen de dichtheid aan magnetische monopolen enorm laat afnemen. Maar er waren ook andere problemen in deze modellen. Dat leidde uiteindelijk tot "slow roll inflation".

Het uitgangspunt is een scalair veld in een uitdijend heelal, het "inflatonveld". Daarvoor kun je eenvoudig de bewegingsvergelijkingen opschrijven voor een gegeven potentiaal. Die potentiaal knutsel je zodanig, dat je je problemen in je kosmologische model oplost. Het blijkt dat de bewegingsvergelijkingen voor dit scalaire veld erg lijken op b.v. een massa die van een helling afrolt, met wrijving die evenredig met de snelheid is (deze term verschijnt omdat je een scalair veld in een uitdijende ruimte hebt). Als je nu aanneemt dat de potentiaal over een periode bijna vlak is, dan is die snelheid gedurende een tijd ook te verwaarlozen, en is de tweede afgeleide ook nagenoeg nul. Het inflatonveld doet in de zwaartekrachtsvergelijkingen dan effectief dienst als een kosmologische constante, waardoor je exponentiële expansie krijgt.

Het hoe en waarom van deze potentiaal, en de aard van het inflatonveld blijven allemaal onbekend. Volgens mij is tegenwoordig het belangrijkste wapenfeit van inflatie dat het bepaalde ("niet-Gaussische") correlaties in de CMB juist kan voorspellen. Maar het idee wordt ook steeds meer bekritiseerd, o.a. door Steinhardt.

[Gast]

Ok dank.

Maar ken jij dan nog andere verklaringen over waarom inflatie ophield?

[flappelap]

Ok dank.

Maar ken jij dan nog andere verklaringen over waarom inflatie ophield?

Nee. Hoe inflatie zich ontwikkelt, hangt af van de potentiaal die je introduceert. Waarom die potentiaal die vorm precies heeft, wordt niet beantwoord. Dat is bij het Higgsmechanisme bijvoorbeeld ook zo. Je kunt de ontwikkeling van inflatie vergelijken met een steen die van een helling rolt. Op een gegeven moment wordt de potentiële energie geminimaliseerd, en komt de steen tot stilstand. Hier zou dat betekenen dat inflatie ophoudt en het heelal op 'normale' wijze verder uitdijt.

[Gast]

Ok. Heel mooi, toegankelijk uitgelegd.

Over Steinhardt; ik lees dat hij tegenwoordig "cyclische modellen" prefereert over "inflatie modellen". En daar is dan ook wel weer veel kritiek op. Inflatie is wel het meest geaccepteerd.

Zelf voel ik veel voor "eternal inflation", maar dergelijke vraagstukken zullen denk ik "nooit" (volledig en overeenstemmig) beantwoord worden.

Verder kan "Hubble tension", zo begrijp ik, helpend zijn voor een "slow roll inflation", zoals hier:

https://arxiv.org/abs/1911.06281

Ik had geen goede referentie by the way. Het waren mijn eigen .. gedachtekronkels .. geen idee waarom ineens hierover.