Inflationstheorie

bandchef · Anmeldungsdatum: 04.12.2008 Beiträge: 839

Hallo!

Könnt ihr mir sagen welche Probleme die Inflationstheorie löst?

Ich hab mir das bisher so vorgestellt: Die Inflationstheorie nimmt das Universum beim Urknall vor der Inflation kleiner als die Planck-Länge an.

Was ist eigentlich die Inflation? Ich habe mir das so vorgestellt: Die Ausdehnung des Universums, oder?

Könnt ihr mir weiterhelfen?

danke, bandchef

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

soweit ich das weiss beschreibt die Inflation ein sehr schnelles Anwachsen des Universums in einer sehr kurzen Zeit kurz nach dem Urknall. Diese Ausdehnung passiert überlichtschnell, was erlaubt ist, da sich nur der Raum krümmt und keine tatsächliche Massebewegung stattfindet.

Was man imo damit erreichen will ist das Universum in seiner Frühzeit von einem homogenen Durchmischen zu verhindern. Es ist ja eh ein Wunder, dass es überhaupt Materie gibt und sich überhaupt irgendwelche Strukturen gebildet haben weil das Universum ja homogen war beim Urknall.
Und irgendwelche Quantenfluktuationen sind ja im Mittelwert auch wieder null.
Wenn man aber an irgendeinem Zeitpunkt eine Fluktuation annimmt (zum Beispiel eine Elektron/Positron entstehung aus Vakuumpolarisation) und sich kurz daraufhin das Universum überlichtschnell ausdehnt sodass das Paar keine Chance mehr hat wieder zu annihilieren, dann hat man effektiv eine Nettoladungsänderung in den jeweiligen Raumregionen erreicht.

Aber vielleicht weiss da TomS mehr

gruß

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

bandchef, diese Fragen hören sich für mich so an wie Kontrollfragen für einen Lernstoff, den du dir wohl bereits in Vorlesungen angeeignet hast und/oder mit entsprechenden Büchern erabeiten sollst. Mit welchen Büchern zu diesem Thema arbeitest du bisher schon? Welche Quellen dazu hast du bisher schon gelesen und durchgearbeitet?

Erinnern dich Inhalte von Quellen wie

http://www.mpe.mpg.de/~ghasinger/Allgemein/Hasinger_Leopoldina.pdf

http://page.mi.fu-berlin.de/sfroehli/RelTheorie/kapitel11.pdf
(von zweiterem erstmal nur den Text überfliegen und noch nicht die Formeln durcharbeiten)

an bisher bereits gehörtes oder gelerntes?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18049

Ja, der TomS weiß tatsächlich etwas, aber er sagt nicht alles:-)

Such doch mal im Internet (in Wikipedia) unter Hintergrundstrahlung, Inflationäres Universum nach Flachheitsproblem, Horizontproblem, ...

Eine exzellente Seite zum Nachlesen ist http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_i.html#infl

Zu letzterem: die kosmische Hintergrundstrahlung, die wir heute aus allen Richtungen empfangen, ist praktisch homogen und isotrop und zeigt überall eine Temperatur von ca. 2,7 K. D.h. dass alle heute sichtbaren Bereiche des Universums miteinander in thermischen Gleichgewicht stehen. Betrachtet man aber die EXpansion des Kosmos, so sollten die "entgegengesetzten" Bereiche erst heute (oder sogar noch später) für einander sichtbar werden (die Strahlung, die wir heute "von links" sehen, hat den Bereich, aus dem die Strahlung "von rechts" kommt, noch nicht erreicht). Demzufolge können die beiden Bereiche auch noch nicht miteinander in Wechselwirkung getreten und ins thermische Gleichgewicht gelangt sein - sind sie aber!

Die Inflation löst das Problem dadurch, dass sie ein Modell zugrundelegt, nachdem ein kleiner Bereich des Universums (der insgs. im thermischen Gleichgewicht war) sehr stark expandierte, so dass die heute "rechts" und "links" gerade sichtbaren Bereiche getrennt wurden. Heute treten diese Bereiche wieder miteinander in Kontakt (d.h. werden füreinander sichtbar) und sie sind immer noch im thermischen Gleichgewicht.

Am einfachsten stellt man sich das Universum als Ballonhaut vor. Die Expansion entspricht dem Aufblasen des Ballons, die Photonen entsprechen Ameisen, die auf dem Ballon herumkrabbeln.

Die Inflationstheorie hat ein großes Problem, nämlich die eigentliche Ursache der Inflation! Sie setzt ein sogenanntes Inflatonfeld voraus, das bestimmte (sehr spezielle) Eigenschaften haben müsste; ein Kandidat dafür wurde noch nicht identifiziert, es kann wohl keines der bekannten Materiefelder sein. Interessanterweise gibt es aber einen Kandidaten für eine Theorie der Quantengravitation, wobei hier die Inflation (wohl auch in der notwendigen Größenordnung) durch die Wechselwirkung eines praktisch beliebigen (!) Materiefeldes mit dem Gravitationsfeld entsteht, d.h. man benötigt kein spezielles Inflation mehr. Es sei jedoch angemerkt, dass diese Theorie keinesfalls als gesichert angesehen werden darf.