Beweise vor CMB

Ich habe online und in anderen Ressourcen vergeblich nach Antworten gesucht. Ich dachte, ich würde mich in Astrophysik-Foren anmelden, um die Antwort zu finden.

Was sind die Beweise und Daten für die Zeit vor dem kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB) im frühen Universum? Mit anderen Worten, ist die Idee, dass sich Energie an einem unendlich dichten Punkt in der Vergangenheit befindet, nur die sparsamste Erklärung dafür, die Uhr vom expandierenden Universum von 380.000 Jahren auf 0 (oder Planck-Zeit) zurückzudrehen? Oder gibt es Beobachtungs- und gesammelte Daten aus der Zeit vor dem CMB, um zu bestätigen, dass etwas tatsächlich vor 380.000 Jahren stattfand?

Wurde ein anderes Modell vorgeschlagen, das stattdessen den CMB als Ausgangspunkt nimmt? Oder machen die Daten die Suche nach einem anderen Modell außer Urknall und kosmischer Inflation zunichte?

Wir haben die CMB-Karte, damit wir nachdenken können: Was ist der Grund und Mechanismus der CMB-Erzeugung? Als Folge der Gesetze, die wir kennen, haben wir abgeleitet, "was den CMB erzeugt hat" - en.wikipedia.org/wiki/Photon_epoch . Zu studieren, was vor CMB war, bedeutet, en.wikipedia.org/wiki/Inflation_(cosmology) , en.wikipedia.org/wiki/Quark_epoch , ... zu studieren.

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Oder gibt es Beobachtungs- und gesammelte Daten aus der Zeit vor dem CMB, um zu bestätigen, dass etwas tatsächlich vor 380.000 Jahren stattfand?

Der CMB selbst enthält Informationen darüber, was passiert ist, bevor die Photonen entkoppelt wurden. Die Modellierung vor diesen 380.000 Jahren hängt von den CMB-Daten ab.

Seine hohe Homogenität (10^-5 Anpassung an die Schwarzkörperstrahlungskurve) erzwang das aktuelle Urknallmodell, da es aufgrund der Lichtkegelunterschiede verschiedener Regionen des Universums nicht thermodynamisch erklärt werden kann. So wurde das Inflationsmodell in das Standard-Urknallmodell integriert, indem an der Stelle der Singularität eine effektive Quantisierung der Gravitation eingeführt wurde, die die verfügbaren Energien homogenisierte und Keime hinterließ, die sich später zu den kleinen CMB-Inhomogenitäten und den Galaxienhaufen usw. entwickeln würden. Dies ist die Inflationszeit.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Zwischen der Inflationsperiode und der CMB-Entkopplung wird ein erweitertes Standardmodell der Teilchenphysik verwendet, um den Prozess der Hadronisierung usw. zu beschreiben.

Die Hoffnung ist, dass, wenn Gravitationswellen gescannt werden können, wie es mit dem BICEP2-Experiment versucht wurde , man in der Lage sein wird, dieses Modell zu untersuchen und zu verifizieren oder es zu ändern.

Es gibt kein Physikmodell von Beyond the Standard Model, auf das sich Ihr erweitertes Standardmodell bezieht. BSM ist ein Forschungsgebiet, kein Modell von irgendetwas, das wir über das Standardmodell hinaus wissen. Für die Hadronisierung ist es hauptsächlich QCD, innerhalb der SM zum größten Teil außer dem Überwiegen von Materie gegenüber Antimaterie, obwohl wir keine Antwort darauf haben. Und was auch wichtig ist, Gravitationswellen wurden 2014 von der LIGO-Kollaboration entdeckt.
@BobBee Nun, die Annahme der Vereinigung der drei Kräfte und Nullmassen zu diesem Zeitpunkt für alle Teilchen ist eine Erweiterung des Standardmodells, die in Beschleunigerexperimenten nicht verifiziert wurde. (wir sind unterwegs nach der Gründung des Higgs). Ich dachte an die Feinstruktur, die BICEP2 vorgibt. Ich werde bearbeiten.
@BobBee Es wird angenommen, dass die von LIGO entdeckten Gravitationswellen die Verschmelzung zweier schwarzer Löcher sind. ligo.caltech.edu/news/ligo20160211 Sagen die aktuellen kosmologischen Modelle Gravitationswellen des Urknalls voraus?
@laymanB Wenn Sie sich das Bild oben ansehen, ja, zumindest aus der Inflationsphase.
Danke @anna v, das habe ich total übersehen. Ein Bild sagt mehr als tausend Worte. :)
Wenn sie also die charakteristischen Polarisationssignale im CMB erkennen können, warum sollten sie dann noch nach Beweisen für die Gravitationswellen aus dem Inflationsstadium suchen? Gibt es neben der Inflation eine aktuelle alternative Erklärung für die Gravitationswellen und Polarisationssignale? Danke.
Die Polarisation im CMB kann durch sekundäre Wechselwirkungen der CMB-Photonen auf ihrem Weg zum Nachweis erfolgen, weshalb die ursprüngliche BICEP2-Veröffentlichung zur Gravitationswellendetektion durch den von PLANCK gefundenen Staub bis an die Grenzen verwässert wurde. Sie sind jetzt auf BICEP3 und versuchen, die sekundären Effekte zu trennen cfa.harvard.edu/CMB/bicep3/science.html . siehe dies für bicep2 arxiv.org/abs/1502.00612
@laymanB. Wie Anna sagt, ja. Auf ihrem Bild. Warum ist das so? Krümmungsänderungen, die sich um den Urknall herum schnell änderten, verursachen Gravitationsstrahlung, solange die Änderungen nicht kugelsymmetrisch (dh ein Monopol) oder axialsymmetrisch (Dipol) sind. Die einfachsten Terme hängen von den zeitlichen Ableitungen des Quadrupolmoments ab. Ein Beispiel ist eine Langhantel, die sich um eine andere Achse als ihre Symmetrieachse dreht. Wie bei Anna waren die BICEP2-Behauptungen nicht gültig, und sie bemühen sich um mehr Genauigkeit. Es wäre nicht die direkte Erkennung von g-Wellen, die viel mehr Informationen liefern würde

Einer der Hauptbeweise, die das Urknallmodell stützen, ist die Übereinstimmung der abgeleiteten primordialen Häufigkeiten von Helium und Deuterium mit den Modellvorhersagen.

Diese ursprüngliche Nukleosynthese fand etwa eine Sekunde bis wenige Minuten nach dem Urknall statt. Im Standardmodell können die primordialen He- und D-Häufigkeiten durch einen einzigen Parameter erklärt werden – das Verhältnis von Baryon zu Photon. Das gleiche Verhältnis von Baryon zu Photon kann unabhängig vom CMB gemessen werden. Die gesamte Physik, die durch die primordiale Nukleosynthese beschrieben wird, erfordert , dass das Universum viel heißer und dichter war als zur Zeit der Bildung des CMB. Sonst würden sich keine Kerne bilden und alle Neutronen im Universum wären zu Protonen zerfallen. Dass diese Häufigkeiten gleichzeitig mit der gleichen Temperatur-Zeit-Beziehung und dem gleichen Baryonen-Photonen-Verhältnis wie vom CMB vorhergesagt werden können, ist ein Triumph für das Urknallmodell.

Ein Streitpunkt ist die primordiale Lithiumhäufigkeit, die möglicherweise um den Faktor zwei aus dem Gleichgewicht geraten ist. Dies kann ein echtes Problem sein, das Änderungen am BB-Modell erfordert, oder es kann ein Mangel an Verständnis der Physik alter Sterne sein, in denen die primordiale Li-Häufigkeit geschätzt wird (siehe Diskrepanzproblem in Lithium? ) .

Von welchen Elementen wird angenommen, dass sie existiert haben, nachdem die Kernfusion bei der Drei-Minuten-Marke aufgehört hat, wenn man das obige Bild von @anna v verwendet?
@laymanB Wasserstoff, Helium (4), Helium-3, Deuterium, Lithium und Spuren von Beryllium und Bor.
Wenn die Inflationsphase nie stattgefunden hätte, würden wir dann ein anderes Verhältnis von Urelementen erwarten? Mehr schwere Elemente?
@laymanB Möglicherweise gibt es einige nicht standardmäßige Physik (z. B. bestimmte Arten von Relikten aus dunkler Materie), die durch Inflation erzeugt werden und zusätzliche Freiheitsgrade eröffnen und die Gesamtmischung der Häufigkeit geringfügig verändern (dies ist eine Erklärungsklasse für das "Lithiumproblem") . Aber sicherlich keine Möglichkeit, schwerere Elemente herzustellen.
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