Действительно ли теория инфляции умерла?

В то время как сигнал B-режима в CMB был бы дымящимся пистолетом для инфляции, инфляция даже не находится под давлением, даже если BICEP2 измерял только пыль.

Инфляция четко объясняет ряд загадок ранней Вселенной. Самое главное, это объясняет, почему мы находим исключительно однородное реликтовое излучение. Кроме того, без инфляции трудно объяснить, что возмущения реликтового излучения коррелируют между точками, которые, кажется, никогда не находились в причинно-следственном контакте.

Существует много моделей инфляции, и большинство из них (на самом деле, самые популярные до BICEP2) предсказывают ненаблюдаемую низкую амплитуду тензорных возмущений, что, в свою очередь, приводит к сигналу B-режима, который искал BICEP2.

Таким образом, хотя некоторые из моделей, которые люди придумали только для того, чтобы охватить неожиданно сильный сигнал BICEP2, могут быть мертвы, инфляция как космологически хорошо мотивированная структура совершенно прекрасна.

Трудно найти прямые свидетельства наблюдений за пределами B-моды. Гравитационные волны с почти масштабно-инвариантным спектром мощности — это общее предсказание, но мы еще даже не наблюдали их в одном масштабе. Тем не менее, в течение следующего десятилетия запланирован ряд экспериментов, целью которых является установление верхней границы так называемого тензорно-скалярного отношения. $r \lesssim 10^{-3}$, что является порядком величины, предсказываемой общими моделями инфляции.

Очень-очень долгое редактирование:

Единственный вид сигналов, который мы можем получить от инфляции, имеет гравитационную природу. Если принять реликтовое излучение как данность и после этого смотреть только на космическую эволюцию,$\Lambda$CDM может объяснить практически все наблюдения лишь с несколькими параметрами. Никакой фотонный сигнал не может исходить до рекомбинации, что делает реликтовое излучение самой старой вещью, на которую мы можем буквально «смотреть».

Успех инфляции должен фактически дать механизм для создания реликтового излучения. Нетривиально добиться такой однородности реликтового излучения и в то же время создать анизотропию с корреляциями на пространственных интервалах.

Но заметьте, что при инфляции флуктуации реликтового излучения на самом деле тоже являются вариациями метрического тензора — просто они находятся в его скалярной составляющей ($\sum_i g_{ii}$). Значит, кроме этих скалярных флуктуаций, в метрике могут быть векторные или тензорные возмущения. Прямые вычисления показывают, что в де-Ситтере не создаются векторные возмущения, подобные инфляции, и единственным возможным сигналом остаются тензорные возмущения.

Теперь, в зависимости от вашей модели инфляции, создается больше или меньше этих тензорных возмущений. Таким образом, вы можете попытаться получить как можно больше информации из двух спектров (которые, по прогнозам, почти не зависят от масштаба):

• Амплитуда одного из сигналов должна быть зафиксирована наблюдением. Это делается как так называемая «Нормализация COBE» скалярных возмущений.
• Отношение амплитуд двух спектров в реперной шкале. Это то, что мы называем$r$, «тензорно-скалярное отношение». Все модели инфляции предсказывают$r > 0$, но хорошо мотивированные значения варьируются от$10^{-4}$к$0.2$(где последние являются моделями, более или менее адаптированными для бицепса бицепса).$r = 0.2$требовать).
• Спектральный наклон каждого спектра. Идеальная де-Ситтеровская инфляция с постоянным параметром Хаббла предсказывает идеально масштабно-инвариантный спектр. Реальные модели близки к этому, только с небольшими вариациями параметра Хаббла во время инфляции, оставляя инвариантный спектр почти в масштабе. Эта наблюдаемая называется спектральным индексом,$n_s$для скаляров и$n_t$для тензоров, но измеряя$n_t$почти невозможно.
• Прогон спектрального индекса, т. е. его значения в разных масштабах, также может дать вам информацию о потенциале инфлатона. Для этого нужно измерить$n_s$в разных масштабах; в то время как CMB позволяет измерять$n_s$, измерение его в масштабах, отличных от шкалы реликтового излучения, является сложной задачей.
• Можно даже мечтать об измерении хода$n_t$, но это останется мечтой надолго...

Я надеюсь, что смог объяснить, почему мы ищем грав. волны так сильно и ни для чего другого - потому что просто нет никакого другого сигнала, который был бы напрямую связан с инфляцией.