Изотропия реликтового излучения после инфляции

Инфляция может объяснить, почему космическое микроволновое фоновое излучение (CMBR) настолько изотропно в высокой степени, несмотря на то, что многие области Вселенной никогда не соприкасались друг с другом. Согласно ему, регионы, которые не находятся в причинно-следственном контакте друг с другом прямо сейчас, остались в прошлом и могли общаться. Затем Вселенная расширилась, физические масштабы увеличились в размерах, и фотоны из этих областей больше никогда не вступали в причинный контакт.

В моделях медленного вращения инфляция управляется потенциальной энергией скалярного поля, инфлатона, который медленно скатывает потенциал. Когда медленное вращение прекращается, инфляция заканчивается, и поле инфлатона колеблется вокруг минимума потенциальной энергии. В этот период он производит известные нам элементарные частицы в процессе, называемом повторным нагревом.

Вот чего я не понимаю - если фотоны рождаются только в этот период, после окончания инфляции, то как они могли "говорить" раньше, когда Вселенная расширялась, если было только поле инфлатона?

Ответы (2)

Фотоны, которые вы видите как реликтовое излучение † были созданы не при повторном нагреве , а скорее при рекомбинации , когда температура достаточно упала.

Инфляция (среди прочего) обеспечивала термодинамическое равновесие всего . То есть, независимо от того, какую частицу мы рассматриваем, они имеют одинаковое распределение энергии. Вещество и излучение делили эту (убывающую) энергию до тех пор, пока фотоны не «освобождались» при развязке .

Без инфляции одна область Вселенной могла бы иметь одно энергетическое распределение, а другая — другое, что впоследствии привело бы к достижению необходимой для рекомбинации температуры (примерно 3000 К) в разные эпохи. Это, в свою очередь, привело бы к тому, что реликтовое излучение, прибывающее из разных частей неба, путешествовало в течение разного количества времени через расширяющуюся Вселенную и, следовательно, имело бы разные красные смещения.

Так как одно и то же красное смещение наблюдается во всех направлениях (в пределах одной части в ∼ 10 5 ), такого быть не может.

† Сегодня «CMB» кажется предпочтительным термином, в то время как «CMBR» несколько устарел. Однако я видел, как некоторые русские все еще используют его.

Что представляет собой «создание» фотона, возможно, является делом вкуса (производит ли рассеяние новый фотон или рассеивается тот же самый фотон). Я думаю, что в контексте вопроса ОП имеет полное право сказать, что фотоны были созданы при повторном нагреве (и последующих процессах аннигиляции) в том смысле, что фотонов не было во время инфляции и много после повторного нагрева.
@Philo Я бы сказал, что для рассеяния, когда фотон сохраняет некоторую «память» о своем прежнем состоянии, имеет смысл думать о нем как об одном и том же фотоне до и после события. Но когда фотон поглощается из-за ионизации атома, он теряется и исчезает навсегда. Позже ион встречает другой электрон и излучает фотон с частотой и направлением, которые совершенно не зависят от первого фотона. И первоначально вылетевший электрон встречается с другим ионом, испуская еще один фотон. Поэтому, хотя я согласен с тем, что фотоны были созданы при повторном нагреве, это не то же самое, что фотоны реликтового излучения.

Не обязательно, чтобы частицы, используемые для контакта и гомогенизации перед началом медленной качки, были фотонами. Любые существующие поля, такие как поле инфлатона, могли гомогенизироваться до того же потенциала до инфляции. Это означало бы, что медленное вращение происходит почти везде с одинаковой скоростью, и как только медленное вращение заканчивается и начинается повторный нагрев, плотность инфлатонного поля может создавать более или менее однородную плотность элементарных частиц и фотонов повсюду.

По сути, гомогенизация любых первичных полей приведет к Вселенной после инфляции, которая будет выглядеть изотропной и однородной. Это не обязательно должны быть фотоны

Изотропия реликтового излучения после инфляции
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v