Βραβεύθηκαν οι πρωτοπόροι του κοσμικού πληθωρισμού

Posted on 30/05/2014

0


Η πιθανή επιβεβαίωση της πληθωριστικής διαστολής του σύμπαντος από το πείραμα BICEP 2  έφερε στην επιφάνεια τους προβληματισμούς σχετικά με το ποιος τελικά ήταν ο πατέρας της θεωρίας του πληθωρισμού:
Ο Alan Guth; o Andrei Linde; ο Δημοσθένης Καζάνας; ο Katsuhiko Sato; ο Alexei Starobinsky; ή o Leonid Petrovich Grishchuk …
Η σχετική ψηφοφορία του ιστότοπου blog.vixra.org που έθετε το ερώτημα «ποιος πρέπει βραβευθεί με νόμπελ για την θεωρία του κοσμικού πληθωρισμού;» (περιλαμβάνοντας και πειραματικούς φυσικούς) δίνει τα παρακάτω αποτελέσματα:

Υπάρχουν και μερικά ακόμα ονόματα με ποσοστά μικρότερα από 1%

Υπάρχουν και μερικά ακόμα ονόματα με ποσοστά μικρότερα από 1%

Δεν νομίζω η ψηφοφορία αυτή να έπαιξε κάποιο ρόλο, τελικά όμως η Νορβηγική Ακαδημία Επιστημών και Γραμμάτων απένειμε χθες – όχι το βραβείο νόμπελ – αλλά το διεθνούς κύρους βραβείο αστροφυσικής Kavli στους Alan Guth, Andrei Linde και Alexei Starobinsky «για την πρωτοποριακή εργασία τους στη θεωρία του κοσμικού πληθωρισμού», και θα μοιραστούν το ποσό του ενός εκατομμυρίου δολαρίων.
kavli_prize

Σύμφωνα με την συλλογιστική της επιτροπής βράβευσης:
H θεωρία του κοσμικού πληθωρισμού που προτάθηκε και εφαρμόστηκε από τους Guth, Linde και Starobinsky, άλλαξε εκ βάθρων την αντίληψή μας σχετικά με το σύμπαν. Η θεωρία αυτή επεκτείνει την φυσική περιγραφή της εξέλιξης του σύμπαντος στις πρώτες στιγμές της ύπαρξής του, όταν η ηλικία του ήταν ένα ελαχιστότατο κλάσμα του δευτερολέπτου.
Σύμφωνα με την θεωρία αυτή, σχεδόν αμέσως μετά την Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν υπέστη μια βραχύβια φάση εκθετικής διαστολής. Κατά την διάρκεια αυτής της σύντομης περιόδου – που ονομάζεται πληθωρισμός – το μέγεθος του σύμπαντος αυξήθηκε απότομα κατά έναν τεράστιο παράγοντα. Οι συνέπειες αυτού του επεισοδίου υπήρξαν καταλυτικές στην εξέλιξη του σύμπαντος.

Χωρίς τον πληθωρισμό, η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης – ένα μεγάλο επίτευγμα της επιστήμης του εικοστού αιώνα – είναι ατελής.

Σύμφωνα με την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης το σύμπαν δημιουργήθηκε πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια και η αρχική του πυκνότητα όπως και η αρχική θερμοκρασία του ήταν αφάνταστα υψηλές.
Από τότε το σύμπαν διαστέλλεται με έναν ρυθμό που μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες εξισώσεις από την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein.

Παρά τις εκπληκτικές επιτυχίες της, η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης εμφανίζει δυο μεγάλες αδυναμίες: το πρόβλημα του ορίζοντα και το πρόβλημα της επιπεδότητας.

Ο κοσμικός πληθωρισμός λύνει και τα δυο.

Το σύμπαν ψύχεται καθώς διαστέλλεται. Σήμερα είναι γεμάτο από μικροκυματική ακτινοβολία, την ακτινοβολία που απέμεινε από την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης.
Εκ πρώτης όψεως, η σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή αυτής της ακτινοβολίας που παρατηρείται στον ουρανό, προϋποθέτει μια ανησυχητική αντίφαση:
αντιδιαμετρικά σημεία που παρατηρούνται σήμερα στον ουρανό δεν είχαν ποτέ κάποια αιτιώδη επαφή μεταξύ τους. Πως είναι δυνατόν οι ιδιότητες αυτής της ακτινοβολίας να είναι τόσο όμοιες, όταν δεν υπάρχει καμιά φυσική διαδικασία που θα μπορούσε να προκαλέσει μια τέτοια ομοιομορφία; Αυτό είναι το επονομαζόμενο πρόβλημα του ορίζοντα.

Μια δεύτερη αδυναμία που εμφανίζει η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι το πρόβλημα της επιπεδότητας:
αν κατά την Μεγάλη Έκρηξη, η γεωμετρία του σύμπαντος παρέκλινε έστω και ελάχιστα από το λεγόμενο επίπεδο σύμπαν, τότε η καμπυλότητά του θα αυξανόταν με πολύ γρήγορο ρυθμό. Ωστόσο από την δεκαετία του 1970 οι αστρονόμοι υιοθετούσαν την άποψη ότι η γεωμετρία του σύμπαντός μας είναι σχεδόν επίπεδη.
Και η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξής δεν είχε καμία απάντηση σ’ αυτή την παρατήρηση.

Αυτά τα δυο θεμελιώδη προβλήματα λύθηκαν με εξαιρετική κομψότητα από τον Alan Guth στην εργασία του με τίτλο «Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems», που δημοσιεύθηκε το 1981.
Ο Guth υπέθεσε ότι το σύμπαν πέρασε αρχικά από μια ιδιόμορφη κατάσταση ( το «ψευδο-κενό»), που το οδήγησε σε μια διαδικασία εκθετικής διαστολής και την απελευθέρωση της ενέργειας που υπάρχει σήμερα στο σύμπαν μας.
Και η φάση αυτής της γρήγορης διαστολής έλυσε με μιας και τα δυο προβλήματα, του ορίζοντα και της επιπεδότητας του σύμπαντος.

Παρόλα αυτά το απλό και κομψό μοντέλο του Guth ήταν εσφαλμένο: όπως και ο ίδιος αναγνώρισε στη συνέχεια, το μοντέλο του θα οδηγούσε σε μεγάλες ανομοιογένειες στην κατανομή της ύλης σε μεγάλες κλίμακες.

Το 1982 ο Andrei Linde παρουσίασε ένα μοντέλο πληθωρισμού, σύμφωνα με το οποίο το σύμπαν μπορούσε να εξέλθει από την φάση της εκθετικής του διαστολής χωρίς να παράγει απαράδεκτες ανομοιογένειες, δίνοντας έτσι το έναυσμα για τα πιο εξελιγμένα μοντέλα κοσμικού πληθωρισμού που κυριαρχούν σήμερα.

Το 1980 ο Alexei Starobinsky, ανεξάρτητα από τους Guth και Linde, διατύπωσε μια παρόμοια θεωρία που περιλάμβανε μια πρώιμη φάση εκθετικής διαστολής εξαιτίας φαινομένων κβαντικής βαρύτητας. Η θεωρία του οδηγούσε σε μια ενδιαφέρουσα πρόβλεψη: στο πρώιμο σύμπαν θα προέκυπταν βαρυτικά κύματα τα οποία κάποια μέρα στο μέλλον θα μπορούσαν να ανιχνευθούν!

Για τους παραπάνω λόγους λοιπόν, η Νορβηγική Ακαδημία Επιστημών και Γραμμάτων, απένειμε χθες το βραβείο αστροφυσικής Kavli, στους Guth, Linde και Starobinsky.

www.kavlifoundation.org