Что является источником энергии вакуума в инфляционную эпоху?

Предполагается, что в инфляционную эпоху во Вселенной преобладает энергия вакуума . Каков источник этой энергии вакуума и как она связана с энергией поля инфлатона?

Зачем нужен "источник"?
Что-то должно способствовать энергии вакуума. Верно? Может быть, само поле инфлатона.
Энергия не сохраняется в космологии. Я имею в виду, вполне может быть, что что-то « способствует» этому, но я не вижу причин, по которым что-то должно этому способствовать.
Не правильно. Вакуумная энергия (темная энергия, космологическая постоянная) доминирует сейчас. Во время инфляции инфлатонное поле (поля) с соответствующим потенциалом доминировало во вселенной.
Старая инфляция предполагала, что Вселенная во время инфляции находилась в ложном вакууме. Но теперь благоприятные инфляционные потенциалы в этот период имеют платообразный характер (с небольшим наклоном).

Ответы (2)

Общая идея состоит в том, что в инфляционную эпоху существовало проникающее через пространство скалярное поле с очень большой плотностью потенциальной энергии. Конфигурации поля (например, электромагнитное поле) могут иметь связанную с ними как кинетическую, так и потенциальную энергию.

Если бы такое поле имело очень высокую плотность потенциальной энергии, связанную с ним, например, из-за того, что поле имело ненулевое значение (вакуумное математическое ожидание) повсюду в пространстве, с которым было бы связано много потенциальной энергии, большая часть энергии поле будет переноситься его потенциальной энергией, а не плотностью его кинетической энергии. Поскольку плотность энергии поля пропорциональна

Т ν мю "=" ∂ л ∂ ( ∂ мю ф ) ∂ ν ф − л дельта ν мю
где л ∼ п − В есть лагранжева плотность поля (которая пропорциональна плотности его потенциальной энергии за вычетом плотности его кинетической энергии), мы видим, что если плотность потенциальной энергии поля много больше, чем плотность кинетической энергии поля, результирующий тензор энергии-импульса будет вести себя как отрицательная плотность энергии.

В большинстве моделей люди настраивают динамику инфляционного поля таким образом, что по мере быстрого расширения Вселенной это поле медленно теряет свою потенциальную энергию, и процесс расширения останавливается. Нет точного соотношения между количеством потенциальной энергии, хранящейся в инфляционном поле в начале процесса расширения, и некоторым видом энергии, которая будет запасена в пространстве-времени впоследствии. Частично причина в том, что в расширяющейся Вселенной мы больше не можем определить понятие «глобально сохраняемой энергии», но это уже другая тема.

Как инфляционное поле попало в эту конкретную конфигурацию и как эта потенциальная энергия вообще «сохранилась» в инфляционном поле, обычно не рассматривается. Мы не знаем, что произошло до инфляционной эпохи или как ведет себя Вселенная при еще более высоких энергиях, основное внимание уделяется попытке вывести модель (в рамках современной (квантовой) теории поля), которая отвечает на несколько вопросов космологии ( как проблемы горизонта и плоскостности) и в то же время дают точный прогноз, например, распределения горячих и холодных пятен на фоне реликтового излучения. Инфляция — это общая структура, описывающая, как это могло произойти с использованием теории поля, но, конечно, мы всегда можем спросить, «что произошло до этого» или «откуда взялось это поле». Возможно, в будущем, окажется ли, что «инфляционное поле» — это всего лишь эффективное описание еще большей всеобъемлющей теоретической структуры? До тех пор мы не знаем, и люди пытаются придумать простейшую модель, которая лучше всего соответствует имеющимся данным.

Я ответил на ваш вопрос в трех частях:

Предполагается, что в инфляционную эпоху во Вселенной преобладает энергия вакуума.

В инфляционную эпоху в расширении Вселенной доминировало поле инфлатона, которое отличается от энергии вакуума, которая в настоящее время доминирует в расширении.

как это связано с энергией инфлатонного поля?

И энергия вакуума, и вселенные, в которых доминирует поле инфлатона, вызывают ускорение расширения, но имеют важные различия (см. Квинтэссенция ). Для чрезмерно упрощенного рудиментарного представления об аспекте сохранения энергии можно сказать, что поле теряет свою энергию, которая затем используется Вселенной для расширения, но следует иметь в виду, что это чрезмерное упрощение.

Что является источником этой вакуумной энергии?

Согласно Википедии:

Энергия вакуума — это основная фоновая энергия, существующая в космосе во всей Вселенной.

Причина, по которой вакуум имеет ненулевую энергию вопреки ожиданиям, может быть в основном связана с принципом неопределенности Гейзенберга, который запрещает нам знать точное состояние любого поля.

В качестве рудиментарной интуиции об аспекте сохранения энергии можно сказать, что поле теряет свою энергию, которая затем используется Вселенной для расширения, но следует иметь в виду, что это довольно сильное упрощение сложной лежащей в основе теории, которая до сих пор не изучена . еще полностью понял .

Что касается происхождения поля инфлатона и того, почему все было в таком состоянии, как указал JgL в своем превосходном подробном ответе, это все еще открытый вопрос.

В случае инфляции (отрицательная) плотность энергии, которая движет инфляционной эпохой, в целом связана с плотностью потенциальной энергии «поля инфлатона», это утверждение о классической теории поля, и нет необходимости квантовать эти поля. . Вы несколько раз упоминаете в своем ответе, что квантово-механический вакуум имеет ненулевую энергию вакуума, но эти флуктуации вакуума не имеют ничего общего с тем, почему Вселенная расширяется в теориях инфляции. Инфляция описывает классическое пространство-время, которое расширяется за счет плотности энергии классического поля в этом пространстве-времени.
Да, я ясно дал понять в самой первой части, что энергия вакуума не является причиной инфляции. дальнейшие комментарии относительно энергии вакуума были направлены на устранение путаницы ОП по поводу того, «что является источником энергии вакуума».
ОП спрашивает об источнике «вакуумной энергии», которая доминирует во Вселенной в инфляционную эпоху. Это связано с вакуумным средним значением поля и связанной с ним потенциальной энергией, а не с «вакуумными флуктуациями», которые вызваны кинетическими членами лагранжиана (после квантования теории). Терминология сбивает с толку то, что оба называются «энергией вакуума», но первый является классическим эффектом (то есть соответствующей здесь «энергией вакуума»), второй — квантовым эффектом, который в инфляционных моделях мал по сравнению с (классическим) эффектом. потенциальной энергии и им можно пренебречь.
После моего обсуждения с вами мой собственный вопрос внезапно был отвергнут кем-то без каких-либо объяснений. Я полагаю, это просто совпадение?
@JgL это, вероятно, относится к личному сообщению, но, поскольку я не знаю, как это сделать, я отвечу здесь. Во-первых, я не знал, что мой ответ показался вам враждебным в первую очередь из-за того, что вы подумали, что я сделаю такую ​​бессмысленную вещь. Если вам нужны доказательства, скажите мне, какой вопрос, и я могу временно проголосовать за него, если вы увидите увеличение на 5 баллов, то вы знаете, что это был не я.
Я думаю, у вас обоих были довольно хорошие объяснения, и вы согласны с Яглом в том, что инфлатон и темная энергия — это не одна и та же физика. По крайней мере, у нас есть несколько правдоподобных моделей инфлатона, но я не уверен в темной энергии. Во всяком случае, оба проголосовали. Кстати, это тоже был не я.
@alex, мои извинения, я думаю, вы правы насчет того, что я неуместен. Я немного разозлился и разозлился после того, как некоторые люди восприняли некоторые из моих комментариев к своим постам как личные и сочли их враждебными. Я несправедливо предполагал, что так будет почти с каждым обсуждением в разделе комментариев, но приятно видеть, что вокруг все еще есть разумные люди. Еще раз приношу свои извинения, я сделаю все возможное, чтобы в будущем не делать предположений так быстро.
Что является источником энергии вакуума в инфляционную эпоху?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v