science >> Wetenschap >  >> Fysica

Natuurkundige stelt een nieuwe benadering voor bij het modelleren van de evolutie van het universum

Krediet:RUDN University

Een natuurkundige van de RUDN University heeft een nieuw theoretisch model voorgesteld voor de interactie van spinor- en zwaartekrachtvelden. Hij beschouwde de evolutie van het heelal binnen een van de varianten van het wijdverbreide kosmologische model van Bianchi. In dit geval, een verandering in de berekende veldparameters leidde tot veranderingen in de evolutie van het beschouwde heelal. Bij het bereiken van bepaalde waarden, het begon te krimpen tot de oerknal. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift The European Physical Journal Plus .

Het spinorveld wordt gekenmerkt door zijn gedrag in interactie met zwaartekrachtvelden. Dr. Bijan Saha van RUDN University richtte zich op de studie van een niet-lineair spinorveld. Met zijn hulp, hij verklaarde de versnelde uitdijing van het heelal. De studie van een spinorveld met een niet-minimale koppeling maakte het mogelijk om niet alleen de uitdijing van het heelal te beschrijven, maar ook de daaropvolgende samentrekking en de resulterende oerknal binnen het kader van het standaard kosmologische model van Bianchi.

De basisberekeningen uitgevoerd door Bijan Saha maken het mogelijk om afstand te nemen van het isotrope model van het Friedman-Robertson-Walker-universum (FRW) dat het meest wordt gebruikt. Volgens dit traditionele model de eigenschappen van het universum zijn onafhankelijk van de richting waarin ze worden beschouwd. De natuurkundige heeft een alternatief naar voren gebracht:een anisotroop model waarin een dergelijke afhankelijkheid bestaat. Aan de ene kant, het "klassieke" isotrope model beschrijft de evolutie van het moderne heelal met grote precisie. Anderzijds, er zijn theoretische argumenten en observatiegegevens die tot de conclusie leiden dat er in het verre verleden een anisotrope fase bestond.

Het werk van een kosmoloog is om de evolutie van het universum theoretisch te modelleren, en daarbij, ze kiezen de modellen die eenvoudig op te lossen zijn en een min of meer realistisch beeld geven. In dat opzicht, isotroop FRW-model is het beste. Maar er zijn geen geschikte gegevens die garanderen dat het universum vóór recombinatie isotroop was.

Bovendien, er zijn theoretische argumenten voor het bestaan ​​van een anisotrope fase is het verre verleden, een sleutelfactor voor de vorming van baryonische materie. Aangezien het Bianchi type-I-universum de directe veralgemening is van het FRW-universum, het is gebruikelijk om dit model te overwegen voor het bestuderen van de mogelijke anisotropieën van het universum.

De oplossing van het eenvoudigste anisotrope model van het heelal in aanwezigheid van een spinorveld leidt onvermijdelijk tot drie opties. In het eerste geval, het blijkt dat ruimte-tijd overeenkomt met het Bianchi type-I algemene model. In het tweede geval, ruimtetijd legt beperkingen op aan het spinorveld en verandert in lokaal rotatiesymmetrische (LRS) Bianchi type-I ruimtetijd. Dat is, isotropie is niet van toepassing op het hele universum; het wordt verondersteld een anisotrope fase te hebben. In het derde geval de berekeningen leiden tot het algemene geval van de isotrope en homogene Friedmann-Robertson-Walker (FRW) ruimte-tijd. Maar de auteur analyseert de evolutie van een isotroop en homogeen universum niet in het FRW-model. Hij is van plan dit probleem in zijn toekomstige publicaties op te lossen.

In zijn artikel, Saha beschouwt alleen de eerste twee opties voor basisberekeningen in detail. De eerste geeft geen acceptabel antwoord. Het resulterende universum verandert in een vacuüm, en versnelde wijze van expansie van de evolutie is afwezig. Echter, in het tweede geval waarin de niet-lineariteit van een spinorveld wordt beschouwd als een machtsfunctie, het is mogelijk om het evolutieproces van het heelal te simuleren.

In dit geval, wanneer bepaalde waarden van een niet-lineair spinorveld met een niet-minimale koppeling worden bereikt, het universum begint te krimpen tot de Big Crunch.

"Terwijl een niet-minimaal gekoppeld lineair spinorveld of een minimaal gekoppeld niet-lineair spinorveld in sommige gevallen aanleiding geeft tot een open universum, een niet-minimaal gekoppeld niet-lineair spinorveld met dezelfde parameters creëert een model dat gesloten is, dat is, na het bereiken van een bepaalde maximale waarde, het begint af te nemen, en tenslotte, het krimpt tot de Big Crunch, ’ besluit Saha.