Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Астрономия -> Долгов А.Д. -> "Космология ранней Вселенной" -> 83

Космология ранней Вселенной - Долгов А.Д.

Долгов А.Д. Космология ранней Вселенной — Москва, 1988. — 199 c.
ISBN 5-211-00108-7
Скачать (прямая ссылка): kosmologiyaranneyvselennoy1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 .. 85 >> Следующая

изотермические флуктуации рассматривались как некоторая экзотика. Однако
дальнейшее развитие теории показало, что изотермические флуктуации могут
быть столь же естественны, как и адиабатические. Ниже мы рассмотрим
примеры возникновения, изотермических флуктуаций.
Одна из таких моделей была рассмотрена А. Д. Линде ш основана на
флуктуациях плотности в скрытом секторе теории. В скрытом секторе
находятся частицы (поля), которые взаимодействуют с остальным веществом
только гравитационно. В современном теоретическом зоопарке элементарных
частиц, нетрудно отыскать такие объекты. Очевидно, что флуктуации
плотности в скрытом секторе никак не связаны с температурой и поэтому
являются изотермическими. В простейшей модели С ДВуМЯ СКаЛЯрНЫМИ ПОЛЯМИ
ф! И ф2, ОДНО ИЗ КОТОРЫХ (ф2)' принадлежит скрытому сектору и имеет
большую константу самодействия Я2>Яь можно получить достаточно большие
изотермические флуктуации, если плотность энергии, заключенная в поле ф2,
падает при расширении Вселенной медленнее, чем плотность энергии
остальных полей. Заметим, что в этой, модели отношение NB/N-, на ранней
стадии постоянно, но имеются флуктуации плотности в скрытом секторе при
постоянном Ат (или, что то же, 7\). Заметим, впрочем, что стандартно
используют термин изотермические флуктуации для переменного NB/NV
В работе [41] возникновение больших флуктуаций NB/Nr связано с малыми
флуктуациями температуры. Авторы рассмотрели модель, в которой генерация
барионного избытка происходит при относительно низких температурах. В
этой модели выход барионов очень сильно (экспоненциально) зависит от
температуры плазмы после некоторого фазового перехода и в;
4. СТРУНЫ И ПЕРВИЧНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ
195
результате возникающие флуктуации температуры изменяют количество
барионов на несколько порядков.
Рассмотренные примеры указывают на большое богатство возможностей и
призывают не замыкаться только на адиабатических флуктуациях при
построении теории возникновения крупномасштабной структуры Вселенной, а
держать двери открытыми и для других вариантов, с помощью которых, быть
может, удастся до конца решить проблему образования структуры и ее
сопоставления с флуктуациями температуры реликтового излучения бТ/Т.
§ 4 СТРУНЫ И ПЕРВИЧНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ
Рост квантовых флуктуаций скалярного поля на стадии инфляции не является
единственным возможным источником возникновения возмущений плотности. В
настоящее время широко обсуждается альтернативный механизм генерации
возмущений за счет космических струн [72, 69]. Эти струны представляют
собой сильно вытянутые конфигурации скалярного поля с микроскопическим
поперечным размером. Как магнит-щые монополи и доменные стенки струны
представляют собой топологически ^стабильные объекты, которые могут
возникать во время охлаждения Вселенной при фазовых переходах,
сопровождающихся развитием конденсата комплексного скалярного поля ф.
Механизм их возникновения можно рассмотреть на следующем простом примере.
Рассмотрим скалярное поле •с уже знакомым нам потенциалом:
К(ф) = X (ф*ф-ц2)2
Как мы знаем, устойчивому состоянию такой системы отвечает постоянное во
всем пространстве значение поля ф:
(ф) = тК'Ф> (И-21)
причем величина фазы Ф произвольна. Она определяется случайными
флуктуациями поля ф в процессе фазового перехода ют (ф) = 0 к |(ф)|=т1-
Если L - корреляционная длина этих флуктуаций (очевидно, L меньше или
равна горизонту Ьц), то значения фазы на расстояниях, превышающих L,
никак не связаны друг с другом. Теперь, если мысленно провести какой-то
замкнутый контур в пространстве, то изменение фазы вдоль этого контура
совсем не обязательно будет равно нулю. Однозначность ф требует лишь
условия
ДФ=2лп, п = 0, 1, 2, ... . (11.22)
Если, например, я=1, то это означает, что внутри контура находится
точка, где ф = 0, или, иными словами, (|ф|)=/=11 во всем
пространстве, а при фазовом переходе возникает нетривиаль-
196
11. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ФЛУКТУАЦИИ
ная конфигурация поля ф - струна. Очевидно, такие струны должны быть либо
бесконечными, либо замкнутыми. Явное вычисление показывает, что
поперечный размер струны г~тр1, а масса единицы длины ц~т)2 (с точностью
по множителя, зависящего от констант связи).
Замкнутые струны с характерной длиной меньше размера горизонта быстро
схлопываются. Для космологических приложений представляют интерес струны
с радиусом кривизны больше горизонта, Lh^t. Можно показать, что внутри
объема,, ограниченного Lh, должно находиться несколько таких струн, а их
плотность энергии по порядку величины равна
Очевидно, возмущения плотности бр должны быть порядка ps, и поэтому
относительный' контраст плотности для длин волн: порядка Lh равен
Численный коэффициент в этой формуле 32л/3 приведен для, релятивистского
режима расширения. Если доминирует нере-лятйвистское вещество, то его
следует заменить на 6я.
Таким образом, струны, как и скалярное поле приводят к. безмасштабному
спектру, обсуждавшемуся в гл. 10. Величина контраста плотности бр/р
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 .. 85 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed