STARSPACE.LV

LV | RU
Observatorija
forums
Vēsture
Saules sistēma
Visums
Vērojam debesis
Tehnoloģijas
Astro[zinātne]
Interesanti
NENOKAVĒ!
Šodien vēsturē

Inflatons

24.08.2010 (1049/1)
Teorētiskajai inflatona daļiņai tiek piedēvēta liela loma Visuma radīšanas procesā. Zinātnieki uzskata, ka supersimetrijas teorija varētu palīdzēt noskaidrot, vai šī daļiņa tiešām eksistēja un vai tā nodrošināja Visuma sākotnējo izplešanos jeb inflāciju.

Supersimetriskās daļiņas ir daļiņu fizikas dinozauri. Katra no šīm daļiņām ir pāris kādai jau zināmai daļiņai. Būdamas tikai teorētiskas, supersimetriskās daļiņas ir palīdzējušas atrisināt vairākas kosmoloģijas problēmas, tai skaitā nogludinājušas ceļu sen gaidītajai apvienotajai fizikas teorijai.

Divas jaunas teorijas rosina domāt, ka dažas supersimetriskās daļiņas varētu veidot izvairīgo inflatonu, kas Visuma pirmsākumos nodrošināja laika un telpas izplešanos.

Ja kaut viena no teorijām izrādīsies patiesa, tā ļaus ieskatīties inflācijas procesa noslēpumos. Jau pavisam drīz vienu no jaunajām teorijām varēs pārbaudīt Lielajā daļiņu paātrinātājā (LHC).

Inflācijas periods ir noslēpumiem apvīts. Zinātnieki ir pārliecināti, ka niecīgā nanosekundes daļā pēc Lielā sprādziena Visums no izmēra, kas bija mazāks par protonu, izauga līdz kaut kam, kas izmēru ziņā atradās starp futbola bumbu un futbola laukumu.

Tiek uzskatīts, ka enerģija, kura bija nepieciešama šajā procesā, glabājās īpašā laukā, kas atgādina magnētisko vai gravitācijas lauku. Saskaņā ar standarta modeli, katram laukam ir piesaistīta sava daļiņa. Standarta modelis veiksmīgi apraksta visas jau zināmās daļiņas, kā arī trīs spēkus, kas uz tām iedarbojas. Inflācijas procesu nodrošinošā lauka daļiņu zinātnieki ir nodēvējuši par inflatonu.

Šobrīd nav zināms īsti, vai šī daļiņa pat ir eksistējusi, bet tai tiek piedēvēta spēja radīt visu matēriju no tās enerģijas, kas atradās inflatona laukā. Fiziķis Stefans Antušs no Maksa Planka fizikas institūta dēvē šo daļiņu par "Visuma māti". Šai daļiņai ir jābūt savietojamai ar standarta modeli. Lai noteiktu inflatona identitāti, daži fiziķi ir pievērsušies supersimetrijai.

Agrākajos modeļos inflācijas process tikai skaidrots ar Higsa bozona un kādas supersimetriskās daļiņas līdzdalību.

Vienu no jaunajām inflācijas dzinēja jeb inflatona teorijām ir izstrādājusi Antuša grupa. Tajā tiek apskatīta iespēja, ka agrīnajā Visumā elektromagnētiskais spēks ir bijis apvienots ar vājajiem un stiprajiem kodolspēkiem, bet daļiņas un to supersimetriskās daļiņas nebija nošķiramas no pārējām daļiņām. Šī "apvienotā" daļiņa ir labs inflatona kandidāts.

Vēl pavisam nesen šai idejai pietrūka ļoti svarīgas sastāvdaļas. Lai izplestu laiktelpu, inflatona laukam vajadzēja uzturēt potenciālo enerģiju salīdzinoši tukšā telpā, kas tiek dēvēta par vakuuma enerģiju. Agrāk fiziķi uzskatīja, ka apvienotā daļiņa bija pārāk ātra, lai atdotu enerģiju. Šādā gadījumā inflācija nenotiktu.

Antušam un viņa kolēģiem izdevās atklāt veidu, kā paildzināt laiku, kurā laukam bija augsta vakuuma enerģija, pagarinot periodu, kurā apvienotajai daļiņai praktiski nav masas.

Viņu metode balstās uz matemātisko simetriju, kura bieži tiek izmantota stīgu teorijās. Tā ir eleganta, loģiska un piesaistoša, bet Rabindra Mohopatra no Merilendas universitātes uzskata, ka šo teoriju būs grūti pārbaudīt.

Iespējams, ka dažas norādes ir atrodamas kosmiskajā mikroviļņo fona starojumā, kurš tiek uzskatīts par Lielā sprādziena atliekām. Planka satelīta novērojumi varētu palīdzēt ieraudzīt inflācijas periodā radušās gravitācijas viļņu pēdas. Šādā gadījumā Antuša teorija būtu jaatmet, jo tā paredz, ka viļņi ir pārāk niecīgi, lai tos reģistrētu ar Planku. Nākotnē iecerētie gravitācijas viļņu uztvērēji gan varētu ieraudzīt pat tik mazas svārstības.

Konkurējošu supersimetrijas modeli izstrādāja Rouzbehs Allahverdi no Ņūmeksikas universitātes. Viņa teorijas pārbaude nav atkarīga no kosmiskiem fenomeniem. Allahverdi un viņa kolēģu radītā modeļa pārbaudei var izmantot daļiņu sadursmes, kuras jau patlaban notiek Lielajā daļiņu paātrinātājā (LHC). Atšķirībā no Antuša modeļa, Allahverdi teorijas inflācija notiek tādos enerģijas līmeņos, kas nav tik augsti, lai darbotos "lielā apvienošanās". Tādejādi inflatona masas robežas ir no 0,1 līdz 1 triljonam elektronvoltu, kas lieliski iekļaujas LHC 14 triljonu elektronvoltu iespējās.

Tas nozīmē arī to, ka daļiņas nav apvienojušās, bet ir atsevišķas vienības, kuras var uzskatīt par enerģijas punktiem dažādos laukos. Tādejādi katrs elektrons ir elektronu lauka ierosinātā stāvokļa punkts, bet elektrona supersimetriskā daļiņa - selektrons - ir selektronu lauka ierosinātā stāvokļa punkts.

Allahverdi prāto, ka inflatons ir konkrētu supersimetrisko un parasto daļiņu lauku ierosināšanas produkts. Zinātniekiem atliks noskaidrot, kura kombinācija nodrošinās pietiekami augstu enerģiju laika periodā, kurā iespējama Visuma izplešanās.

Patlaban viņiem ir izdevies atklāt divas iespējas, kuras ir saistītas ar supersimetriskajām daļiņām. Vienā ir iesaistītas elektroniem līdzīgas supersimetriskās daļiņas, bet otrā - kvarku superpartneri.

Abu scenāriju gadījumā sastāvdaļu lauki Visuma inflācijas brīdī ir cieši saistīti, nodrošinot izplešanās procesam nepieciešamo enerģijas daudzumu. Kādā brīdī lauki atvienojās un straujais izplešanās process apstājās, izstarojot enerģiju daļiņu veidā un radot Visuma saturu.

Mohapatra uzskata, ka Allahverdi komandas teorijai ir savas spēcīgās puses, lai arī tā savieno visai abstraktas idejas. Visticamāk, ka LHC eksperimentos neizdosies atrast pašu inflatonu, bet, iespējams, ka varēs noskaidrot masu tām supersimetriskajām daļiņām, no kurām veidota "Visuma māte".

Allehverdi teorijā inflatons ir veidots no daļiņām, kuras pastāv arī mūsdienās, bet Antušs uzskata, ka tie bija specifiski apstākļi, kas varēja pastāvēt tikai Visuma pirmsākumos. Laiks rādīs, kura no šīm teorijām varētu derēt mūsu Visumā notikušajam inflācijas procesam.

New Scientist

Citi jaunumi

Komentāri

antons tieši 31/10/2010 11:33 domāja šādi:
Izlasot šo rakstu, mani pārņem sajūta, ka tūlīt viss kļūs zināms. Nu jāmāk tā uzrakstīt!
Identificē sevi!
E-pasts (netiks publicēts)
Manas domas
ziedojums zvaigzne asteroīds Mēness orbīta Jupiters Zeme Piena Ceļš komēta planēta pārnova astronauts atmosfēra palīdzība kosmosa kuģis observatorija krāteris teleskops Visums astronomija galaktika kosmoss zonde Starptautiskā kosmiskā stacija Marss StarSpace pavadonis satelīts Saturns Saule
Ziņas īsumā
Kādēļ mums vajag astronomiju un kosmonautiku? (203/0)
Ceļojums laikā: La Siljas observatorija tad un tagad (124/0)
Mūžam mainīgās Visuma salas (155/0)
Paranālas observatorija ir perfekta vieta (294/0)
Novēro, pēti, izzini... astronomijā (3871/2)
Zvaigžņu fabrikas profils (246/0)
Krievijas zinātnieki uzsāks citplanētu meklēšanu (274/0)
Hayabusa 2 būs! (291/0)
Erots tuvojas (634/0)
Jūties zinošs? Pārbaudi sevi! (229/0)
Jaunākais forumā
ideja Par rocket sled launch assist (Epis)
astronomy.fm (cydonia)
Krītošā zvaigzne, meteors (30.01.2012) (Andris R)
Pasaules galu 20012. gadā gaidam šeit (Lāsēns)
Mēness gaismā (Andris R)
Nibiru / Planēta X (Spam)
Pārnova galaktikā M 101 (Andris R)
Ēnu diena 2012 (Redaktors)
Anekdotes. (cydonia)
Saules kolonna (Redaktors)
Kas, kad, kapēc, kur?

Kāpēc debesis ir zilas? Kas ir Mēness neredzamā puse? Cik karsta ir viskarstākā zvaigzne? Kā sauc cilvēku, kurš pirmais lidoja kosmosā?

Jums noteikti ir jautājumi, uz kuriem vēlētos saņemt atbildes. Ja tie ir saistīti ar astronomiju - neturiet sveci zem pūra - uzdodiet jautājumu mums.