بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، بدون استفاده از میدان مادی خاص، مدل نمایی تورم را بدست می آوریم. برای این کار، دو نکته کلیدی را درنظر خوهیم گرفت: یکی درنظر گرفتن ثابت کیهان شناسی متغیر نسبت به زمان و دیگری شکست تقارن ابعادی انرژی در هنگام تورم. با درنظر گرفتن این موارد و با توجیه مناسب، می توانیم به مدل نمایی تورم برای جهان تخت دست یابیم.
مقدمه
مسائلی مانند مشکل تخت بودن عالم، مشکل افق، مشکل عدم مشاهده ساختارهای توپولوژِیک ومشکل سن بسیار زیاد عالم در مدل استاندارد کیهان شناسی باعث شد که گوث در سال 1981 پیشنهاد مدل تورمی را ارائه دهد .[1] وی پیشنهاد کرد که اگر ما بسیار قبل از تشکیل زمینه ریز موج کیهانی - CMB - یک فاز خیلی کوتاه از انبساط نمایی در جهان داشته باشیم، این انبساط خیلی سریع که در مدت کوتاهی اتفاق می افتد، قادراست که بسیاری از مشکلات مدل استاندارد را حل کند اما سئوال اینست که چگونه می توان یک مدل تورمی برای اوایل جهان ساخت؟
در نظر گرفته و سپس با استفاده از مدل فریدمان، معادلاتی را برای مدل تورمی بدست می آوریم. البته روش گفته شده، یکی از ساده ترین روش ها برای ساخت مدل تورمی میباشد .[2] روش های دیگری نیز با در نظر گرفتن میدان های مختلف وجود دارد. به عنوان نمونه پدیده شناختی مربوط به وابستگی زمانی ثابت کیهان شناسی در مرجع [3] بررسی شده است. همچنین تحول کیهان ناشی از ثابت کیهان شناسی متغیر نیز مورد مطالعه قرار گرفته است .[4] از سوی دیگر اثرات متغیر بودن ثابت کیهان شناسی برروی جرم نوترینو [5]، ثابت ساختار ریز [6-8] و کیهان شناسی کوانتومی [9-10] نیز مورد تحلیل واقع شده است. اخیرا در مرجع [11] متغیر بودن ثابتهای فیزیکی و اثرات آن در کیهان شناسی در یک روش هموردا ارایه شده است.
ولی در مورد فرض اول باید گفت هر چند پایستگی انرژی در محدوده اصل عدم قطعیت هایزنبرگ قابل نقض شدن است، می توان شواهدی یافت که در برخی مواقع این فرض - هر چند به ندرت - نقض می شود. صرف نظر از موارد ذکر شده، در اینجا با یک استدلال ساده، این فرض را بررسی می کنیم: بر اساس نظریه ریسمان جهان سازگار در ابتدای مهبانگ یک فضا زمان 10 بعدی متقارن بوده که در ابتدا بصورت متقارن نیز انبساط پیدا کرده است. لذا اگر انرژی کل عالم را E0 فرض کنیم، انرژی به ازای هر درجه آزادی به میزان E E100 بوده است.
اکنون فرض کنید که در لحظاتی قبل از تورم، این تقارن شکسته شده و فقط 4 بعد از این 10 بعد به رشد شدید و نمایی خود ادامه داده و بقیه 6بعد باقی مانده، دچار انحطاط شده و انرژِی خود را به 4 بعد باقی مانده تزریق می کنند. به عبارت دیگر در این لحظات کوتاه شکست تقارن، فضا زمان 4 بعدی یک سیستم بسته و منزوی نبوده و به میزان 610 E 0 انرژی به این فضا تزریق می شود. این تزریق انرژی، پایستگی انرژی فضازمان 4 بعدی را از یک طرف نقض و از طرف دیگر این حجم شدید انرژی موجب تورم شدید به صورت نمایی می گردد که در ادامه به بررسی چگونگی آن می پردازیم.
نتیجه گیری
شکل تابعی نمایی تورم و شرایط غیرعادی موجود در زمان تورم، همواره یکی از مسایل چالش برانگیز در کیهان شناسی است. در این مقاله، با در نظر گرفتن دو فرض جالب، مدل نمایی تورم را استخراج می کنیم. فرض اول شکست تقارن ابعادی انرژی و عدم پایستگی انرژی در 4 بعد - در عین اینکه انرژی در کل عالم 10 بعدی پایسته است - است و فرض دوم در نظر گرفتن یک ثابت کیهان شناسی متغیر نسبت به زمان که یک فرض متعارف در کیهان شناسی است.
به کمک این دو فرض و بدون استفاده از میدانهای اسکالری، مدل نمایی تورم را برای یک عالم تخت استخراج نمودیم. برای برقراری همه ی معادلات فریدمان به صورت خود سازگار، معادله حالت به شکل p پذیرفتنی است. این شکل معادله حالت توصیف کننده انرژی تاریک است که خواص منحصر بفردی دارد. از جمله ویژگیهای خاص این انرژی تاریک در این مقاله، همان انتقال انرژی از 6 بعد مضمحل شده به 4 بعد متورم شده می باشد. سپاسگزاری در صورت لزوم اینکار با پشتیبانی مادی و معنوی دانشگاه شیراز انجام شده است.
