Кіріспе
Космостық инфляцияны қозғаған гипотетикалық өріс – космологияда болжамдалған бөлшектік/кванттық өріс. Инфлатон өрісі – өте ерте ғаламда космостық инфляцияны қозғаған деп есептелетін гипотетикалық скалярлық өріс. Алғаш рет Алан Гут ұсынған бұл өріс, жоғары потенциалдық энергияға ие вакуумдық күйдің кеңеюі, шынайы вакуумға фазалық өту, баяу қозғалыс және қайта қыздыру процестерімен сипатталады.
a particle/quantum field posited in cosmology
The inflaton field is a hypothetical scalar field which is conjectured to have driven cosmic inflation in the very early universe. The field, originally postulated by Alan Guth,
Expanding vacuum state with high potential energy
Phase transition to true vacuum
Slow roll and reheating
Жоғары потенциалдық энергиясы бар кеңейіп бара жатқан вакуум күйі
Кванттық өріс теориясында вакуумдық күй немесе вакуум – жергілікті ең төменгі потенциалдық энергияға ие кванттық өрістердің күйі. Кванттық бөлшектер – бұл осы ең төменгі потенциалдық энергия күйінен ауытқу тудыратын қоздырғыштар, сондықтан вакуумдық күйде бөлшектер жоқ. Кванттық өріс теориясының ерекшеліктеріне байланысты, бірнеше вакуумдық күйлер болуы мүмкін. Әр түрлі вакуумдар, барлығы "бос" болғанымен (бөлшектері жоқ), әдетте әртүрлі вакуумдық энергияға ие болады. Кванттық өріс теориясы вакуум энергиясының қысымы әрқашан теріс және оның энергия тығыздығымен шамалас екенін көрсетеді. Инфляциялық теория инфляциялық өрістің нөлдік емес вакуумдық күту мәнінен туындаған өте жоғары вакуумдық энергиясы бар вакуумдық күйдің бар екенін жорамалдайды. Осы күйдегі кез келген кеңістік аймағы тез кеңейеді. Тіпті бастапқыда бос болмаса да (кейбір бөлшектер болса), өте жылдам экспоненциалдық кеңею бөлшектердің тығыздығын дерлік нөлге дейін азайтады.
Нағыз вакуумға фазалық ауысу
Инфляциялық теория бұл "инфляциялық вакуум" күйінің әлемдегі ең төмен энергиялы күй емес екенін, керісінше, ол "жалған вакуум" екенін, сондай-ақ тұрақсыз күй деп аталатынын көрсетеді. Кез келген кеңістік нүктесіндегі әрбір бақылаушы үшін жалған вакуум ақырында бірдей потенциалдық энергияға ие, бірақ вакуум емес (потенциалдық энергияның жергілікті минимум емес – ол "ыдырауы" мүмкін) күйге өтеді. Бұл күйді көптеген инфлатон бөлшектерімен толтырылған нақты вакуум деп қарастыруға болады. Дегенмен, нақты вакуумның кеңею жылдамдығы сол сәтте өзгермейді: тек оның экспоненциалдық сипаты FLRW метрикасының әлдеқайда баяу кеңеюіне ауысады. Бұл кеңею жылдамдығының энергия тығыздығымен дәл сәйкес келетініне кепілдік береді.
Баяу орау және қайта қыздыру
Шынайы вакуумда инфлатон бөлшектері ыдырайды, соңынан байқалатын Стандартты модель бөлшектері пайда болады. Жалған вакуум күйінен "туннель шығу" орнындағы потенциалдық энергия функциясының пішіні көлбеу болуы керек, әйтпесе бөлшектердің пайда болуы кеңейіп жатқан шынайы вакуум көпіршігінің шекарасына ғана шоғырланады, бұл байқауларға қайшы келеді (біздің Әлем үлкен, толығымен бос көпіршіктерден тұрған жоқ). Яғни, кванттық күй "төменге қарай баяу сырғуы" керек. Аяқталғаннан кейін, инфлатон бөлшектерінің ыдырауы кеңістікті ыстық және тығыз Ұлы жарылыс плазмасымен толтырады.
Өріс кванттары
Кез келген басқа кванттық өріс сияқты, инфлатон өрісінің қоздырулары квантталуы күтіледі. Инфлатон өрісінің өрістік кванттары инфлатон деп аталады. Модельделген потенциалдық энергия тығыздығына байланысты, инфлатон өрісінің негізгі күйі нөлге тең болуы немесе болмауы мүмкін. Инфлатон термині, фотон, глюон, бозон және фермион сияқты басқа кванттық бөлшектердің атауларымен үйлесімді, инфляция сөзінен туындаған. Бұл термин алғаш рет Нанопулос, Олив және Средницки (1983) еңбегінде қолданылған. Инфлатон өрісінің мәні қазірге дейін белгісіз. Оның қасиеттерін анықтауға кедергілердің бірі – қазіргі кванттық теорияның, таңдалған теорияның бөлшектер құрамына сүйене отырып, байқалған вакуум энергиясын дұрыс болжау мүмкін еместігі (вакуумдық катастрофаны қараңыз). Аткинс (2012) Хиггс өрісінің модификацияланған түрі инфлатон рөлін атқара алатынын, демек, жаңа өріс қажеттілігінің болмауы мүмкін екенін ұсынды.