Inflationskosmologie: Slow-Roll-Inflation versus Tunneln zwischen zwei Vakua

In langsam rollenden Inflationsmodellen wird die frühe Inflation des Universums durch den flachen Nicht-Null-Teil des Inflationspotentials angetrieben und endet, wenn der Ball die Klippe hinunterrollt und die freigesetzte potentielle Energie dann zur Bildung von Materie führt.

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Wie ich jedoch gehört habe, werden solche Slow-Roll-Modelle heute in der inflationären Kosmologie nicht mehr als realistisch angesehen, sondern andere Modelle, bei denen das Ende der Inflation durch Quantentunneln des Universums von einem Zustand mit höherer Vakuumenergiedichte in einen anderen Zustand erklärt wird niedrigere Vakuumenergiedichte werden beispielsweise betrachtet.

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Warum (aus physikalischer Sicht) gelten langsame Inflationsmodelle nicht mehr als realistisch, was sind ihre Nachteile? Was können Modelle, die (das Ende) der frühen Inflation durch einen tunnelartigen Übergang zwischen zu vacua erklären oder beschreiben, was Slow-Roll-Modelle nicht können?

Haben Sie Referenzen, die in diese Frage aufgenommen werden können?
@UV-D Ich könnte sicherlich einige Referenzen finden ..., ich habe diese Dinge zum ersten Mal in Lenny Susskinds Online-Kosmologiekurs gelernt.
@TildalWave Ich habe die Kommentare zur Aktualität dieses Beitrags bereinigt. Die Diskussion darüber, wo Kosmologie und theoretische Astrophysik sowie Astrophysik im Allgemeinen in unseren Bereich fallen, hat sich auf Meta verlagert .
@Dilaton, das wäre eine gute und hilfreiche Ergänzung zu dieser hervorragenden Frage.

Antworten (1)

Ich ... denke, du hast es falsch verstanden? Die Slow-Roll-Inflation ist lebendig und gesund, im Gegensatz zu Modellen, bei denen zwischen zwei Vakua getunnelt wird. Das Inflationsmodell, das erstmals 1980 von Alan Guth vorgeschlagen wurde, war ein Tunnelmodell. Aber es hatte ein ernstes Problem: Es wurde nicht wieder aufgeheizt . Das Tunneln von einem falschen Vakuum zu einem echten (oder einem falschen Vakuum mit niedrigerer Energie) würde keine Strahlung freisetzen. Und wir brauchen diese Strahlung, weil wir sie sindDiese Strahlung kühlte ab und verdichtete sich nach fast 14 Milliarden Jahren Ausdehnung. Die Lösung war Slow-Roll-Inflation: Wie Sie in Ihrer Frage erwähnt haben, wird beim Herunterrollen des Potenzialbrunnens viel Energie freigesetzt, was wiederum zu der großen Vielfalt an Materie und Strahlung im heutigen Universum führt. Die Slow-Roll-Inflation leistet auch gute Arbeit bei der Vorhersage der winzigen Dichteschwankungen im frühen Universum, die die Entstehung aller Strukturen im Universum auslösten. Wikipedia hat mehr zu all dem .

Ein kleiner Haftungsausschluss: Es gibt eine Menge Inflationsmodelle in der Literatur (es gibt eine urkomische Teilliste in Fußnote 3 dieses ausgezeichneten Artikels von Yadav und Wandelt ), und soweit ich weiß, beinhalten eines oder mehrere von ihnen den Vakuumzerfall. Aber das vorherrschende Inflationsparadigma ist heute definitiv Slow-Roll.

Danke für diese nette Antwort, diese Erklärungen sind in der Tat umgekehrt zu dem, was ich gehört oder gelesen habe ... Was ich jetzt noch nicht sehe, ist, warum die "latente Energie", die durch eine Art Vakuumübergang freigesetzt wird (der Unterschied zwischen den beiden Werten für die kosmologischen konstanten Konstanten) kann nicht in Strahlung (= Photonen?) umgewandelt werden, abgesehen von anderem Zeug ... Muss das Problem der Wiedererwärmung etwas genauer betrachten.
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