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La naturaleza cuántica de primordial perturbaciones de densidad y de cómo estas afectan la densidad de la radiación de materia/dominado épocas?

La primordial perturbaciones de densidad o densidad de las fluctuaciones son variaciones de densidad en el universo temprano, que sirvieron como semillas para la formación de la estructura. De acuerdo a la más ampliamente creído opinión, estas fluctuaciones tienen su origen en la inflación cósmica.

¿Cómo puede inflacionario perturbaciones que afectan a la materia-radiación de la densidad? La inflacionario fase ocurrió y terminó mucho antes de la radiación y la materia dominada era comenzó. ¿Cómo se puede, a continuación, $\delta\phi(\textbf{x})$ (fluctuaciones de la inflación de campo) perturbaciones dejan huellas en la densidad o de la materia y la radiación?

Por qué cuántica? A menudo, estas fluctuaciones se conocen como las fluctuaciones cuánticas en lugar de los clásicos. Pero podemos no considerar a $\delta\phi(\textbf{x})$ simplemente como no homogéneas clásica perturbaciones en el fondo de la homogénea clásica inflaton campo?

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Jim Puntos 16080

Coincidentemente, un párrafo de mi tesis exactamente sirve para responder a esta pregunta:

Al principio de esta sección, he mencionado que las fluctuaciones cuánticas en el inflaton campo proporcionar las semillas para que la observada espectro de potencia en el CMB. Lo que observamos es un espectro de potencia de la temperatura de las perturbaciones que se gaussiano y tiene cerca de escala invariante de las amplitudes. Las fluctuaciones cuánticas surgir en el inflaton campo debido a la ambigüedad en la definición de un vacío en el espacio curvo. Como Birrell y Davies muestran en los Campos Cuánticos en el Espacio Curvo, incluso en una simplista FLRW-universo, la expansión del espacio causas de las fluctuaciones cuánticas en el vacío de los estados. En términos de nuestra inflaton campo durante la inflación, esto se explica como un acoplamiento de la métrica de expansión para el inflaton campo a través de su masa. Como la inflación avanza y la curvatura del espacio cambia, este se alimenta de la energía en cualquier perturbación en el inflaton campo, que es equivalente a la generación de fluctuaciones cuánticas (Birrell y Davies). El acoplamiento del campo a la métrica de expansión también significa que las perturbaciones en el inflaton campo se convierten a las perturbaciones de la métrica, lo que les permite sobrevivir sin la presencia de la inflaton campo (arXiv de referencia). Debido a que las escalas más grande que el comoving Hubble horizonte se "congelan" y porque el comoving Hubble horizonte disminuye a lo largo de la inflación, la gran escala de las perturbaciones de la inflacionario de la época han sobrevivido hasta el día de hoy.

Vamos a repasar lo que significa todo esto. Como usted sugiere, esto significa que muchas de las perturbaciones de hacer comenzar como la clásica $\delta\phi$ inhomogeneidades. Sin embargo, porque no se puede definir adecuadamente un vacío en gran medida de la curvatura del espacio (el tipo de curvatura presente en la inflación), o extremadamente pequeña escala de la perturbación que se plantean en el campo durante la inflación se alimentan de la energía por el cambio de curvatura. Birrell y Davies realmente hizo un buen trabajo explicando esto, así que os animo a leerlo, pero baste decir que usted no encontrará ningún extra perturbaciones tanto formando y creciendo fuera del espacio curvo de cualquier mecanismo clásico. Sólo que los efectos cuánticos tomar ventaja de la ambigüedad de un "vacío" en la gran curva el espacio; por lo que la resultante de las fluctuaciones cuánticas en la naturaleza.

Mi tesis párrafo debe tener efectivamente convencido de cómo las perturbaciones de sobrevivir a la inflaton campo de donde procedan. Se convierten en las perturbaciones en la métrica. Si el fondo después de la inflación conduce a una distribución homogénea de la materia y la radiación, ninguna de las perturbaciones en el sistema métrico (es decir, el factor de escala) - correspondiente a perturbaciones similares en el estado final de la inflaton campo - producir - y en virtud de densidades en la distribución de la materia y la radiación. Dado que prácticamente toda la escala cruzó el Hubble horizonte durante la inflación, estos y por debajo de las densidades están "congelados" (que significa que no puede homogeneizar con el fondo) hasta la expansión ralentiza lo suficiente. Que es como las perturbaciones en $\phi$ se imprime en la densidad de la materia y la radiación. Entonces, dudo que necesito decirte cómo que se hace de las semillas para la formación de la estructura.


Referencias

Birrell, N. D. y Davies, P. C. W., Cuántica de Campos en Espacio Curvo (1984) de Cambridge: Cambridge University Press.

Baumann, Daniel, "TASI Conferencias sobre la Inflación", (2012) [arXiv:0907.5424v2]

También mi tesis. Pero que no están disponibles al público, así que no hay punto de dar el título y el autor y otras cosas. Me hizo tener mi título, aunque, de manera que no puede haber sido completamente equivocado.

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