کیهانشناسی تورمی
چکیده
قبل از آغاز دهه 1970، شاهد پیشرفت چشمگیری در توسعه کیهانشناسی بوده ایم، که با نظریه هایی در مورد مراحل فیزیکی تحول در عالم نخستین آغاز شد و با کشف یک سری از مشاهدات به اوج خودش رسید. بیشتر کیهانشناسان مدرن بر این موضوع توافق دارند که پیشرفت سریع و جدید در کیهان مشاهده پذیر روی مدل استاندارد کیهانشناسی واقع شده است. به عبارت دیگر این همان نظریه ای است که اغلب به عنوان نظریه انفجار بزرگ داغ نیز نامیده می شود. در سال 1929 توسط هابل کشف شد که عالم در حال انبساط است. آنچه در این نظریه بیان می شود این است که ویژگیهای فیزیکی عالم در طول زمان کیهانی با کاهش سریعی از چگالی و دمای عالم به سرعت تحول یافته اند. مدل استاندارد کیهانشناسی اگرچه توانست از عهده توصیف بسیاری از مشاهدات برآید، اما با مشکلاتی نیز مواجه شد. نظریه تورمی به عنوان راه حلی برای این مشکلات پیشنهاد شد. نظریه تورمی به ما اجازه می دهد تا بفهمیم چرا عالم ما بسیار همگن و تخت است، چرا بخشهای مختلف آن انبساط خود را همزمان آغاز کرده اند. بر طبق این نظریه، عالم در مراحل بسیار نخستین از تحول خودش به سرعت منبسط شده (متورم شده) و در یک حالت شبه خلأ به آهستگی تغییر کرده است. تمام ذرات بنیادی پیرامون ما به عنوان نتیجه ایی از متلاشی شدن حالت شبه خلأ در پایان تورم هستند. کهکشانها به دلیل رشد اختلالات چگالی پدیدار می شوند، که از اُفت و خیزهای کوانتومی ایجاد شده و توسعه یافته در طول تورم بوجود آمده اند. یکی از ابزارهای تقریباً مفید که می توان برای تست پیش بینی های انواع مختلف نظریه تورمی به کار برد، بررسی ناهمسانگردی تابش زمینه کیهانی (cmb) می باشد. برای فهم مرحله شکل گیری و ساختار بزرگ – مقیاس عالم باید نظریه تولید اختلالات در طول تورم مورد مطالعه قرار گیرید. با بررسی طیف این اختلالات می توان به نتایج دلخواه رسید. از آنجایی که موضوع اصلی این پایان نامه کیهانشناسی تورمی است و از طرف دیگر چون در ابتدا این مدل برای حل مشکلات مدل استاندارد پیشنهاد شد، از اینرو در فصل اول چارچوب کلی و معادلات مورد نیاز برای فهم بهتر مطالب فصول بعد و مدل تورمی، بیان می شود. در ادامه مدل تورمی قدیم، جدید و آشفته و نقاط قوت و ضعف آنها در فصل دوم بررسی خواهد شد. اختلالات تولید شده در طول تورم و ارتباط آنها با ساختار بزرگ مقیاس عالم که یکی از مسائل بسیار مهم کیهانشناسی تورمی است موضوع مورد بحث در فصل سوم می باشد. و در پایان طیف اختلالات با روش متفاوتی از آنچه در فصل سوم به آن پرداخته شده است محاسبه می شود. یعنی طیف اختلالات در کوانتش فضای کرین. این روش در واقع یک ابزار بازبهنجارش طبیعی است که باعث می شود واگرایی ها و بینهایت های ظاهر شده در روشهای دیگر به طور خود به خود برطرف شود. فصل چهارم به بررسی این موضوع اختصاص یافته است.