Σάββατο, 8 Οκτωβρίου 2016

Κοσμολογία: Το μοντέλο του μικρού Higgs δίνει χέρι βοήθειας στην υπόθεση του Θερμού Πληθωρισμού


https://d22izw7byeupn1.cloudfront.net/journals/PHYSICS/synopses/images/10.1103/PhysRevLett.117.151301

Δύο δεκαετίες από τότε που προτάθηκε ως μια εναλλακτική θεώρηση του πληθωρισμού, ο θερμός πληθωρισμός, ο οποίος εμπλέκει θερμές μάλλον παρά ψυχρές θερμοκρασίες, δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί σε μια πλήρως ολοκληρωμένη θεωρία. Αντίθετα από τον τυπικό πληθωρισμό, οι ερευνητές δεν έχουν καταφέρει να οικοδομήσουν ένα απλό και πειστικό μοντέλο για τον θερμό πληθωρισμό που να συγκροτείται από πρώτες αρχές. Αυτό μέχρι τώρα. Σε μια νέα μελέτη, ο κύριος εισηγητής του θερμού πληθωρισμού, Arjun Berera, από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και οι συνεργάτες του έχουν δανειστεί μια έννοια από τις θεωρίες σωματιδιακής φυσικής για να παραγάγουν ένα τέτοιο μοντέλο. Το αποτέλεσμα διαλύει την κυρίαρχη θεώρηση ότι η ανάπτυξη μοντέλων απλών πρώτων αρχών του θερμού πληθωρισμού θα ήταν αδύνατη.



Figure 1

Feynman diagrams contributing to the inflaton self-energy at one-loop order.

Στον τυπικό πληθωρισμό, κάθε προϋπάρχουσα ακτινοβολία πιέζεται και διαχέεται κατά τη διάρκεια μιας σύντομης κοσμικής φάσης και δεν παράγεται νέα ακτινοβολία. Η θερμοκρασία του σύμπαντος πέφτει απότομα κατά πολλές τάξεις μεγέθους και μια περίοδος αναθέρμανσης που ακολουθεί πληρεί το σύμπαν με ακτινοβολία και πάλι. Ο θερμός πληθωρισμός είναι απλούστερος. Νέα ακτινοβολία παράγεται σταθερά από τη διάσπαση του βαθμωτού πεδίου που πυροδοτεί πληθωρισμό, τον Πληθωρισμό. Η θερμοκρασία παραμένει υψηλή και δεν υπάρχει φάση αναθέρμανσης. Αποτελεί ειρωνεία, ωστόσο, ότι τα μοντέλα του θερμού πληθωρισμού απαιτούσαν μέχρι τώρα χιλιάδες πρόσθετα πεδία να συνδεθούν με το υποθετικό πεδίο inflaton (που είναι υπεύθυνο για τον πληθωρισμό) για να αποφευχθούν ευρείες διορθώσεις για τη μάζα τους.


Figure 2

Observables for the quartic model with 50–60 e-folds of inflation, considering nearly thermal (blue) and negligible (green) inflaton occupation numbers. The Planck 2015 68% and 95% C.L. contours are shown in gray [30]. The dashed curves, corresponding to T<H, are shown for completeness, although our analysis is not valid in this regime.




Figure 3
 

Example of the dynamical evolution in warm inflation with a quartic potential. The dashed lines in the bottom plot correspond to M and gM (in Planck units).

Κάνοντας χρήση του μηχανισμού που σταθεροποιεί τη μάζα του μποζόνιου Higgs στις θεωρίες σωματιδιακής φυσικής, που αποκαλείται μικρό Higgs (little Higgs models), ο Berera και οι συνάδελφοί του οικοδόμησαν ένα μοντέλο εμπλέκοντας μόνο τέσσερα επιπλέον πεδία και όχι διορθώσεις μάζας. Οι ερευνητές στη συνέχεια συνέκριναν τις παρατηρησιακές προβλέψεις του μοντέλου με περιορισμούς στον πληθωρισμό που παρήχθησαν από τις μετρήσεις της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου του δορυφόρου Planck και βρήκαν μια πολύ καλή συμφωνία μεταξύ των δυο.

Πηγή: APS  - http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.151301 -
 egno.gr

Περισσότερα στη δημοσίευση: Warm Little Inflaton. Phys. Rev. Lett. 117