Universo inflacionario: Parte VI – La nueva inflación

Andrei Linde

Paul Steinhardt

Andreas Albrecht

 

 

 

 

 

Seguimos con el minicurso sobre el universo inflacionario. En esta entrada continuamos con la presentación de los modelos inflacionarios intentando explicar el que lleva por nombre nuevo modelo inflacionario. 

Como ya vimos en la quinta parte de este minicurso la propuesta de Alan Guth, el modelo original, no podía generar un universo parecido al nuestro porque las burbujas de vacío verdadero no se encontraban entre sí.

Así pues, Andrei Linde en un artículo y Steinhard y Albrecht en otro, propusieron el modelo que vamos a intentar explicar aquí.

El potencial

En este caso la forma del potencial del campo escalar es:

Este campo tiene una zona «plana» (plateu) en la que el campo queda atrapado en un falso vacío.  Por fluctuaciones cuánticas el campo tiende a bajar hacia el estado de menor energía, el vacío verdadero, y durante este tránsito se produce la expansión exponencial del universo.

Resulta que en este modelo la caida del plateu hasta el mínimo del potencial tiene que ser lo suficientemente lenta como para que el universo adquiera el tamaño correcto para poder ser asimilado al nuestro. Esto introduce una condición en el comportamiento del campo en el paso del falso vacío al verdadero conocida técnicamente como condición de slow-roll.

Características del modelo

1.-  En el modelo se genera una transición del falso vacío al verdadero que da inflación suficiente como para generar nuestro universo con el tamaño adecuado.

2.-  Se puede calcular que la caída del falso vacío al verdadero va acompañada con la aparición de inhomogeneidades espaciales (fluctuaciones cuánticas del valor del campo).  Estas inhomogeneidades crecen durante la inflación y producen variaciones en la densidad de energía que, se suponen, son las semillas para la estructura a gran escala del universo.

Es decir, de una situación homogénea donde no es posible explicar por qué vemos galaxias (que representan inhomogeneidades), la inflación es capaz de dar un mecanismo que rompe la homogeneidad en el grado justo para justificar la existencia de estructuras en el universo.

Los problemas

Aunque el modelo supera al modelo original en muchos aspectos también presenta problemas graves:

La magnitud de las fluctuaciones dependen de un parámetro adimensional que no se puede calcular dentro del modelo.

Lo que podemos hacer es basarnos en lo que vemos en la estructura a gran escala del universo y poner cotas al valor de este parámetro (aunque no dar su valor exacto).  Es decir, si nuestro universo es tan homogeneo el valor del parámetro no puede ser mayor que una cantidad dada y esa cantidad es muy pequeña . Haciendo esto se encuentra que el campo escalar responsable de la inflación tiene poca tendencia a interactuar con las partículas del modelo estándar. Esto hace imposible la asociación de este campo escalar con el campo de Higgs (que es el campo escalar que da masa a algunas partículas fundamentales) ya que este necesita de una acoplo más fuerte.

Continuaremos con nuevos modelos en las siguientes entradas.

Nos seguimos leyendo…