Kosmisk inflasjon

Kosmisk inflasjon er et begrep som brukes innen kosmologi blant annet for å forklare hva det kommer av at universet ser ut til å være så likeformet i alle retninger, der Big Bang-modellen ellers vanskelig kan forklares. Det syntes også å være en indikasjon på hvorfor universet er så flatt som det er.

Prinsippet er at universet i løpet av noen brøkdels sekunder, nesten rett etter smellet, ekspanderte ekstremt fort – størrelsen er beregnet å ha økt minst 10⁷⁸ ganger.

Inflasjon ble opprinnelig foreslått av den amerikanske fysikeren Alan Guth i 1979.

Bakgrunn

Helt siden Edwin Hubble oppdaget at lys fra fjerne galakser var rød-forskjøvet har man tolket det som at universet ekspanderer. Presten og astronomen Georges Lemaître lanserte idéen som Fred Hoyle lett sarkastisk kalte Big Bang, men som etter hvert ble rådende teori. Fram til 1970-tallet oppdaget man flere problemer med Big Bang teorien. Tre viktige problemer var horisont-problemet, flathets-problemet og problemet med magnetiske monopoler.

Horisont-problemet

Horisont-problemet er et fininnstillings-problem som oppstår hvis man vil forklare hvorfor universet er homogent og oppfører seg likt over alt selv om det ikke finnes noen lover som skaper de samme betingelsene over alt. Hvis man har gass i en flaske vil gassen etter kort tid fordele seg og finne en likevekt. Big Bang skjedde ikke i en flaske, og universet hadde i begynnelsen ingen begrensninger som kunne skape en homogen fordeling. Likevel ser universet likt ut i alle retninger, noe som er et problem fordi det er helt usannsynlig at det skal bli slik forklart med kjente fysiske lover.

Flathets-problemet

Dersom universets relative tetthet Ω er større enn 1 blir universet en kule, mindre enn 1 blir det hyperbolsk, mens nøyaktig på 1 blir det flatt.

Flathets-problemet er et annet fininnstillings-problem og har med universets form å gjøre. Forholdet mellom masse og energi i universet vil bestemme hvordan universet over tid blir seende ut. Universet, slik vi forstår det er flatt, noe som krever perfekt balanse (mindre enn 10⁻¹⁵ avvik) i forholdet mellom masse og energi.

Magnetiske monopoler

Problemet med magnetiske monopoler ble kjent på 70-tallet, da det ble sannsynliggjort at høye temperaturer burde kunne skape stabile magnetiske monopoler, partikler som bare har felt i én retning, og som har "magnetisk ladning". Defekter i ekspansjonen burde lage slike monopoler, men de har aldri vært observert, tross iherdig leting og eksperimentering.

Alan Guth studerte hvorfor det ikke finnes magnetiske monopoler, og publiserte i 1981 sin teori fra 1979 om inflasjon. Inflasjonsteorien fjerner defektene i ekspansjonen og forklarer samtidig hvordan universets geometri går i retning flathet. Inflasjon forklarer også hvordan regioner i rom-tid isoleres og "låser inne" uniformiteten.