Вопрос об инфляции как фазовом переходе

Раздувающуюся вселенную можно, например, описать метрикой FLRW.

Масштабный коэффициент$a(t)$, описывающее расширение, получается из соответствующего уравнения Фридмана, содержащего только энергию вакуума$\rho_0$как источник гравитации

с экспоненциальным решением

Чтобы произошла инфляция с этим экспоненциальным расширением, постоянная Хаббла$H$и поэтому$\rho_0$должен быть постоянным.

Предполагается, что во время инфляционной фазы наиболее важный вклад в энергию вакуума вносит потенциальная энергия$V(\phi)$скалярного инфлатонного поля$\phi$который имеет лагранжиан

Таким образом, сам инфляционный период, например инфляцию ранней Вселенной, нельзя описать фазовым переходом; предполагается, что плотность потенциальной энергии поля инфлатона примерно постоянна и находится в левом локальном минимуме на рисунке ниже.

Однако окончание этой ранней инфляции, которую можно описать скачком к более низкому значению плотности потенциальной энергии (и гораздо более медленной инфляции), наблюдаемым нами сегодня, соответствует фазовому переходу, во время которого разница в плотности потенциальной энергии инфлатона Поле между левым и правым локальными минимумами высвобождается в виде некоего скрытого тепла (повторного нагрева) и преобразуется в кинетическую энергию и, наконец, в частицы и зародыши галактик, которые мы наблюдаем сегодня. Подробнее о том, как окончание ранней инфляции можно описать как фазовый переход, можно найти, например, в этой статье.

Как сказано выше, поле инфлатона предполагается масштабным полем; множество скалярных полей возникает, например, по разным физическим причинам в теории струн, некоторые из них описаны здесь или здесь . Некоторые люди пытаются реконструировать потенциал поля инфлатона из наблюдений.