Теорија инфлације окупља идеје из квантна физика и физика честица истражити ране тренутке свемира, пратећи велики прасак. Према теорији инфлације, свемир је створен у нестабилном енергетском стању, што је присилило брзо ширење универзума у његовим раним тренуцима. Једна од последица је да је свемир знатно већи од предвиђеног, далеко већи од величине коју можемо да посматрамо помоћу наших телескопа. Друга последица је да ова теорија предвиђа неке особине - као што су једнолика расподела енергије и равна геометрија Време простор—Што раније није објашњено у оквиру теорија Великог праска.
Теорија инфлације коју је 1980. године развио физичар честица Алан Гутх, данас се генерално сматра широко прихваћеном компонентом великог теорија праска, иако су централне идеје теорије великог праска биле добро утврђене годинама пре развоја инфлације теорија.
Порекло теорије инфлације
Тхе теорија Великог праска показало се прилично успешним током година, посебно што је потврђено открићем зрачења космичке микроталасне позадине (ЦМБ). Упркос великом успеху теорије да објасни већину аспеката универзума које смо видели, остала су три главна проблема:
- Проблем хомогености (или: „Зашто је свемир био тако невероватно уједначен само секунду након великог праска ?;“) као што је питање представљено у Бескрајни универзум: Иза великог праска)
- Проблем равнања
- Предвиђена прекомерна производња магнетни монополи
Чинило се да модел великог праска предвиђа закривљени свемир у којем енергија није равномерно распоређена и у којем је било пуно магнетних монопола од којих ниједан није одговарао доказима.
Физичар честица Алан Гутх први је пут сазнао за проблем равности на предавању Роберта Дицкеа на Универзитету Цорнелл, 1978, на Универзитету Цорнелл. Током наредних пар година Гутх је применио концепте из физике честица на ситуацију и развио модел инфлације раног универзума.
Гутх је своја открића изнео на предавању 23. јануара 1980. у Станфорд Линеар Аццелератор Центру. Његова револуционарна идеја била је да се принципи квантне физике у срцу физике честица могу применити у раним тренуцима стварања великог праска. Универзум би био створен са великом густином енергије. Термодинамика диктира да би густина универзума била присиљена да се изузетно брзо шири.
За оне који су заинтересовани за више детаља, у суштини свемир би био створен у "лажном вакууму" са искљученим Хиггсовим механизмом (или, другачије речено, Хигсов бозон није постојало). Прошла би кроз процес прехлађења, тражећи стабилно стање ниже енергије („прави вакуум“ у коме активирао се Хиггсов механизам), а управо је овај процес хлађења покренуо брзи инфлаторни период експанзија.
Колико брзо? Универзум би се удвостручио у величини сваких 10-35 секунди У року од 10-30 секунди, свемир би се удвостручио у величини 100.000 пута, што је више него довољно за ширење да би се објаснио проблем равни. Чак и ако би свемир имао закривљеност када је започео, толико ширење узроковало би да данас изгледа равно. (Узмите у обзир да је величина Земље довољно велика да нам се чини равном, иако знамо да је површина на којој стојимо закривљена изван сфере.)
Слично томе, енергија се распоређује тако равномерно јер када смо кренули ми смо били врло мали део универзума, и тај део свемир се тако брзо проширио да би, ако дође до већих неравномерних расподела енергије, биле за нас предалеко Перцеиве. Ово је решење проблема хомогености.
Пречишћавање теорије
Проблем са теоријом, колико је Гутх могао да каже, био је да ће се једном кад се инфлација покрене, наставити заувек. Чини се да није постојао јасан механизам за искључивање.
Такође, ако се свемир непрекидно ширио брзином, претходна идеја о раном свемиру, коју је изнео Сиднеи Цолеман, не би успела. Цолеман је предвидио да ће се фазни прелази у раном свемиру створити стварањем ситних мехурића који се сједињују заједно. Са инфлацијом, сићушни мехурићи су се премештали један од другог пребрзо да би се икада спојили.
Фасциниран перспективом, руски физичар Андре Линде напао је овај проблем и схватио да постоји још једна интерпретација која се бринула о овом проблему, док је са ове стране гвожђа завеса (ово је 1980-их, сећате се) Андреас Албрецхт и Паул Ј. Стеинхардт је пронашао слично решење.
Ова новија варијанта теорије је она која је заиста стекла вуку током 1980-их и временом је постала део утврђене теорије великог праска.
Друга имена за теорију инфлације
Теорија инфлације пролази и са неколико других имена, укључујући:
- космолошка инфлација
- космичка инфлација
- инфлација
- стара инфлација (Гутхова оригинална верзија теорије из 1980. године)
- нова теорија инфлације (назив за верзију са фиксним проблемом са балонима)
- успорена инфлација (назив верзије са решеним проблемом са балонима)
Постоје и две уско повезане варијанте теорије, хаотична инфлација и вечна инфлација, које имају неке мање разлике. У овим теоријама механизам инфлације није се догодио само једном одмах након великог праска, већ се стално и дешава у различитим регионима све време. Они представљају „свемире са мехурићима“ који се брзо множе као део мултиверсе. Неки физичари истичу да су та предвиђања присутна у све верзије теорије инфлације, па их немојте заиста сматрати различитим теоријама.
Будући да је квантна теорија, постоји теренска интерпретација теорије инфлације. У овом приступу покретачки механизам је инфлатонско поље или честица инфлатона.
Белешка: Док је концепт тамна енергија у савременој космолошкој теорији такође се убрзава ширење универзума, чини се да су укључени механизми веома различити од оних који су укључени у теорију инфлације. Једна област која занима космологе су начини на које теорија инфлације може довести до увида у тамну енергију или обрнуто.