INFLATIONSTEORINS STÄLLNING (DEL 1)

 

Under nobelsymposiet 2003 höll Andrei Linde ett tal om kosmologi och supersträngteori. Han har i en artikel från den 6:e februari i år utifrån detta utvecklat hur han ser på inflationsteorins ställning för närvarande.

Vad är då inflationsteorin? Före sportlovet ges här historien om inflationsteorin i korthet:

"Från att ha varit en teori bland många är nu Big Bang den allmänt accepterade modellen för universums utveckling från det att universum var en sekund gammalt fram till idag. Men teorin kan inte förklara varifrån energin kom som gjorde att det "small" någonstans där inom den allra första sekunden. Modellen kräver också att vissa parametrar var mycket fininställda vid tidpunkten för den stora smällen för att universum ska se ut som det gör idag. Tjugo år före millennieskiftet lanserade fysiker i USA, dåvarande Sovjetunionen och Japan oberoende av varandra en teori som både gav smällen sin energi och inte krävde att universum började på något speciellt sätt bland mer eller mindre sannolika konfigurationer. De beskrev alla en modell där universum genomgår en period som kommit att kallas inflationistisk.

Om du tänker dig en skrynklig ballong som du blåser upp (inflate = blåsa upp) så försvinner alla skrynkligheter och om du kunde blåsa upp den riktigt stor blir dess krökning allt mindre dessutom. Om du nu undersöker en liten, liten del av ytan på den uppblåsta ballongen är den platt (så gott som) och utan varje spår av information om ballongens storlek, skrynklighet eller krökning innan du började blåsa upp den. På motsvarande sätt suddar den inflationistiska perioden i det tidiga universum helt bort spåren från universums tillstånd före inflationen.

Det som driver inflationen är ett fenomen som man kan likna vid underkylt vatten. Om man sänker temperaturen tillräckligt snabbt i ett vattenbad kan man kyla vattnet till hela minus 20 grader innan det fryser till is. I universums början sker på motsvarande sätt en så snabb sänkning av temperaturen att det uppstår ett slags underskylt vakuum. Ett tillstånd som fysikerna kallar ett falskt vakuum. Ett "sant" vakuum definieras som ett tillstånd av lägsta möjliga energi. Allting strävar efter sitt lägsta energitillstånd, så ett falskt vakuum övergår snabbt till sitt sanna jag. Och eftersom sant vakuum saknar egenskapen tryck, till skillnad från även en tunn gas, som utövar ett tryck, om än så litet, på sin omgivning, men ändå expanderar på det falska vakuumets bekostnad, så betyder det att det falska vakuumet har negativt tryck.

Enligt den allmänna relativitetsteorin påverkar trycket gravitationen, och ett negativt tryck bildar i praktiken en anti-gravitation som på bråkdelen av en sekund dubblerar universums storlek 167 gånger, därefter fortsätter universum att utvecklas enligt den gängse Big Bang modellen. Enorma mängder energi frigörs vid fasövergången från det inflationistiska till det efterföljande tillståndet som räcker till att skapa de ca tio miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner miljoner[56] partiklarna i det observerbara universum. Det observerbara universum är ett klot med oss i mitten med ungefär femton miljarder ljusårs radie. Den del av det expanderande universumet vars signaler hunnit fram till oss sedan fasövergången. Men inflationen blåste upp en mikroskopisk skärva till en storlek som redan före fasövergången var mycket större än vårt observerbara universum femton miljarder år senare.

De senaste versionerna av inflationsteorin åstadkommer ytterligare en perspektivförflyttning åt det tillnyktrande hållet. Det visar sig, när alla symmetrier som är inbyggda i standardmodellen för elementarpartiklar tas med i beräkningarna, att det med största sannolikhet inte är allt falskt vakuum som hinner övergå i sant vakuum, utan att området med falskt vakuum expanderar exponentiellt runt om det område som bildar det universum där vårt synliga universum bara är en pytteliten del. Dessutom upprepas denna bild, ett "vanligt" universum omringat av ett vilt expanderande falskt vakuum, som en oändlig holografisk självgående process.

Alla resultat pekar mot att teorin om den inflationistiska utvecklingen av universum bråkdelen av en sekund efter Big Bang är riktig. Det betyder att hela universums historia från en trilliontedels trilliontedels trilliontedels sekund (e n trilliontedel = 1/1000000000000) efter Big Bang är beskrivet med en vetenskaplig teori som knappast kommer att förändras mycket i sina huvuddrag i framtiden." © Draget från oändligheten

Vad säger då Linde som varit en av huvudfigurerna vid utveklingen av de senare versioner av inflationsteorin? Svaret på den frågan ges först efter sportlovet.