Sangat disesalkan, kami tidak memiliki kesempatan untuk memundurkan waktu dan melihat bagaimana Semesta berkembang pada menit-menit pertama kehidupannya. Menggunakan data matematika dan observasi, para pemikir terbaik di planet ini membuat model yang paling berani. Salah satunya adalah inflasi kosmik.
Teori inflasi, atau model inflasi alam semesta, menggabungkan ide-ide dari fisika kuantum dan fisika partikel untuk menjelajahi momen-momen awal alam semesta tepat setelah Big Bang. Menurutnya, alam semesta terbentuk dalam keadaan yang sangat tidak stabil, yang memicu perkembangannya yang cepat pada saat-saat pertama. Salah satu konsekuensi dari perluasan ini adalah bahwa alam semesta jauh lebih besar daripada yang diantisipasi semula, dan membentang lebih jauh dari yang bisa dilihat oleh teleskop kita. Selain itu, teori ini memprediksi beberapa sifat yang tidak dijelaskan dalam kerangka teori Big Bang, seperti distribusi energi yang seragam dan geometri ruang-waktu datar.
Teori alam semesta inflasi dikembangkan oleh fisikawan Alan Guth pada tahun 1980. Saat ini teori ini dianggap sebagai bagian dari teori Big Bang yang diterima secara umum, meskipun gagasan sentral dari teori Ledakan Dahsyat telah ditetapkan jauh lebih awal daripada teori inflasi dirumuskan.
Bagaimana semuanya dimulai
Teori Big Bang telah menunjukkan dirinya menjadi sangat sukses selama bertahun-tahun - khususnya, karena dikonfirmasi melalui penemuan radiasi latar (latar belakang gelombang mikro). Namun, terlepas dari keberhasilan besar teori ini dalam menjelaskan sebagian besar aspek yang diamati di alam semesta, tetap ada tiga masalah:
Model Big Bang tampaknya memprediksi alam semesta yang melengkung di mana energi didistribusikan secara tidak merata dan di dalamnya terdapat banyak monopole magnetik. Namun, tidak ada yang cocok dengan data.
Alan Guth / Annette Boutellier.
Fisikawan Alan Guth pertama kali mempelajari masalah kerataan pada kuliah oleh Robert Dick di Cornell University pada tahun 1978. Pada tahun-tahun berikutnya, Guth menerapkan konsep dari fisika partikel ke situasi ini dan mengembangkan model inflasi alam semesta awal.
Pada 23 Januari 1980, Guth mempresentasikan temuannya dalam kuliah di SLAC National Accelerator Laboratory. Ide revolusionernya adalah bahwa prinsip-prinsip fisika kuantum dari inti fisika partikel dapat diterapkan pada hari-hari awal Big Bang. Menurutnya, semestinya alam semesta memiliki kepadatan energi yang tinggi. Menurut termodinamika, kepadatan alam semesta seharusnya menyebabkannya mengembang dengan kecepatan yang luar biasa.
Faktanya, menurut model baru saat itu, Semesta seharusnya muncul dalam "vakum palsu" dan tanpa mekanisme Higgs (dengan kata lain, Higgs boson tidak ada). Dia harus melalui proses hipotermia untuk mencari keadaan energi rendah yang stabil ("vakum sejati" di mana mekanisme Higgs beroperasi) - dan itulah yang memicu periode ekspansi yang cepat.
Seberapa cepat? Menurut model tersebut, alam semesta berlipat ganda setiap 10-35 detik. Jadi, dalam 10-30 detik pertama setelah Big Bang, ukurannya akan berlipat ganda 100 ribu kali lipat, dan ini lebih dari cukup untuk menjelaskan masalah kerataan. Bahkan jika alam semesta memiliki beberapa kelengkungan pada awalnya, tingkat perluasan ini akan mengarah pada fakta bahwa hari ini segala sesuatu akan terlihat datar. (Perhatikan bahwa Bumi cukup besar untuk membuatnya tampak datar bagi kita, meskipun kita tahu bahwa permukaan tempat kita berdiri melengkung membentuk objek bola.)
Fluktuasi kuantum yang terjadi selama inflasi memang membentang di seluruh alam semesta. Dalam manifestasinya yang berskala besar, inflasi mengarah pada fakta bahwa alam semesta menjadi datar dan kehilangan kelengkungan awalnya / E. Siegel / Beyond the Galaxy.
Selain itu, energi didistribusikan secara merata karena fakta bahwa pada awalnya kita adalah bagian yang sangat kecil dari Alam Semesta, yang berkembang begitu cepat sehingga bahkan jika ada penyimpangan yang signifikan dalam distribusi energi, itu akan terlalu jauh dari kita untuk kita. bisa memperhatikan atau merasakannya. Ini, pada gilirannya, berfungsi sebagai solusi untuk masalah homogenitas.
Perkembangan teori
Menurut Alan Guth sendiri, masalah dengan teori ini adalah bahwa begitu inflasi dimulai, ia harus terus berlanjut tanpa batas. Para ilmuwan belum melihat petunjuk tentang mekanisme yang berbeda untuk "mematikan" proses ini.
Juga, jika ruang angkasa terus berkembang dengan kecepatan ini, maka gagasan yang sebelumnya diungkapkan oleh Sidney Coleman tidak akan berhasil. Coleman meramalkan bahwa gelembung kecil terbentuk selama transisi fase di alam semesta awal, yang bergabung satu sama lain. Saat terjadi inflasi, gelembung akan menjauh satu sama lain terlalu cepat, tanpa memiliki waktu untuk bersatu.
Fisikawan Soviet Andrei Linde memperhatikan masalah ini. Ia mempelajarinya dan menemukan bahwa ada interpretasi lain yang memberikan solusi untuk masalah ini. Pada saat yang sama - masih tahun 1980-an - di sisi lain Tirai Besi, Andreas Albrecht dan Paul Steinhardt mengambil keputusan serupa sendiri.
Andrey Linde / LA Cicero.
Intinya adalah bahwa dalam model Guth asli, lebih dari satu area inflasi dibiarkan muncul, yang, pada gilirannya, dapat bertabrakan. Dalam hal ini, hasilnya adalah ruang yang tidak teratur, di mana radiasi dan materi memiliki kepadatan yang tidak homogen. Ini sama sekali tidak konsisten dengan apa yang diamati dalam kenyataan. Linde, Albrecht, dan Steinhardt mengubah persamaan medan skalar - dan semuanya masuk akal. Menurut solusi ini, alam semesta teramati kita berasal dari gelembung vakum tunggal, yang terpisah dari daerah inflasi ruang lainnya. Ini tentang tak terbayangkan - menurut semua standar - jarak yang sangat jauh.
Teori inflasi yang sangat berbeda
Teori inflasi memiliki beberapa nama. Misalnya, inflasi kosmologis, inflasi kosmik, inflasi, inflasi lama (sebagaimana versi asli teori Alan Guth disebut), teori inflasi baru (model yang dikembangkan oleh Linde, Albrecht dan Steinhardt).
Ada juga dua versi dekat dari teori ini: teori chaos inflasi dan inflasi abadi. Dalam teori-teori ini, mekanisme inflasi tidak hanya terjadi sekali - tepat setelah Big Bang - tetapi terjadi berulang kali di berbagai wilayah ruang. Model ini mengasumsikan jumlah "alam semesta gelembung" yang berkembang pesat yang merupakan bagian dari Multiverse, atau Multiverse. Beberapa fisikawan mencatat bahwa prediksi ini ada di semua versi model inflasi alam semesta, dan oleh karena itu tidak menganggapnya sebagai teori yang berbeda.
Vladimir Guillen
