Калькулятор космической инфляции: расширение ранней Вселенной

Космическая инфляция - это теория, постулирующая сверхбыстрое и экспоненциальное расширение Вселенной в первые доли секунды (около 10⁻³⁶ секунд после Большого взрыва). Это было вызвано теоретическим скалярным полем - инфлатоном, которое находилось в состоянии высокой энергии ложного вакуума. Это состояние создало отрицательное давление и отталкивающую гравитацию, растянувшую ткань пространства-времени.

Число e-folds (N) измеряет длительность фазы экспоненциального расширения. Один e-fold - это интервал времени, за который размер Вселенной увеличивается в число Эйлера (примерно в 2,718 раза). За N e-folds масштабный фактор увеличивается в eⁿ раз. Для решения проблем плоскостности и горизонта стандартные модели требуют минимум 50-60 e-folds.

Проблема горизонта заключается в вопросе: почему экстремально удаленные области Вселенной имеют почти одинаковую температуру реликтового излучения, если свет не успел преодолеть это расстояние для установления теплового равновесия? Инфляция объясняет это тем, что до экспоненциального расширения вся наблюдаемая Вселенная была крошечной, причинно-связанной областью, которая была мгновенно растянута за пределы наблюдаемого горизонта.

Плотность энергии современной Вселенной крайне близка к критической, что делает пространство "плоским". Без инфляции любое отклонение от плоскостности в момент Большого взрыва росло бы экспоненциально, требуя невозможной "тонкой настройки". Инфляция растягивает пространственную кривизну, размывая её, подобно тому как поверхность огромного шара кажется локально плоской.

Разогрев - это тепловой переход, завершающий инфляцию. Во время инфляции Вселенная "остывает" до околонулевых температур из-за быстрого расширения объема. Когда поле инфлатона распадается в минимуме потенциала, его энергия передается пространству в виде частиц Стандартной модели, заполняя космос горячей плазмой и запуская традиционную фазу горячего Большого взрыва.