Лит связан
В космологической инфляции , в рамках парадигмы медленного вращения, аргумент Лита устанавливает теоретическую верхнюю границу количества гравитационных волн, производимых во время инфляции, с учетом степени отклонения от однородности космического микроволнового фона (CMB).
Краткое содержание
[ редактировать ]- Во время медленной инфляции отношение гравитационных волн к неоднородностям реликтового излучения коррелирует с крутизной инфляционного потенциала.
- Температурные неоднородности реликтового излучения были успешно и точно измерены. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] в ЦМВ .
- В настоящее время проводятся эксперименты по поляризации реликтового излучения. [ 4 ] [ 5 ] (см в этой статье ., например, обзор обсерваторий гравитационных волн ), направленных на измерение сигнатур первичных гравитационных волн в реликтовом излучении .
- Однако на сегодняшний день значимого сигнала первичных гравитационных волн обнаружено не было. Таким образом, соотношение не может превышать определенного значения.
- Таким образом, крутизна инфляционного потенциала ограничена.
Деталь
[ редактировать ]Этот аргумент был впервые представлен Дэвидом Х. Литом в его статье 1997 года «Что мы узнаем, обнаружив гравитационно-волновой сигнал в условиях анизотропии космического микроволнового фона?» [ 6 ] Подробный аргумент выглядит следующим образом:
Спектр мощности возмущений кривизны дается:
,
Тогда как спектр мощности тензорных возмущений определяется выражением:
,
в котором – параметр Хаббла, волновое число, — планковская масса и - это первый параметр медленного вращения, определяемый формулой .
Таким образом, отношение тензорного и скалярного спектров мощности при определенном волновом числе , обозначаемый как так называемое отношение тензора к скаляру , определяется:
.
Хотя, строго говоря является функцией Считается, что во время медленной инфляции оно меняется очень незначительно, поэтому зависимость от волнового числа принято просто опускать.
Кроме того, числовой предварительный коэффициент подвержен небольшим изменениям из-за более детальных расчетов, но обычно находится между .
Хотя параметр медленного вращения указан выше, было показано, что [ 7 ] что в пределе медленного скатывания этот параметр может быть задан наклоном инфляционного потенциала таким образом, что:
, в котором - инфляционный потенциал в скалярном поле .
Таким образом, , а верхняя граница установленные измерениями реликтового излучения, а отсутствие сигнала гравитационных волн переводится как верхняя граница крутизны инфляционного потенциала.
Принятие и значимость
[ редактировать ]Хотя аргумент границы Лита был принят относительно медленно, он использовался во многих последующих теоретических работах. Первоначальный аргумент касается только первоначального периода инфляции, который отражен в сигнатуре реликтового излучения, который в то время составлял примерно 5 е-кратностей, а не примерно 8 е-кратностей на сегодняшний день. Однако была предпринята попытка обобщить этот аргумент на весь диапазон физической инфляции, что соответствует порядка 50–60 е-кратностей. [ 8 ] [ 9 ]
На основе этих обобщенных аргументов возникла ненужная ограничивающая точка зрения, которая предпочитала реализацию инфляции на основе моделей большого поля, а не моделей малого поля. Эта точка зрения преобладала до последнего десятилетия, когда наблюдалось возрождение преобладания моделей малых месторождений благодаря теоретическим работам. [ 10 ] [ 11 ] это указывало на возможных кандидатов на модель малого месторождения. Вероятность этих моделей была дополнительно развита и продемонстрирована численно. [ 12 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Планк Сотрудничество; Аганим, Н. ; Акрами, Ю.; Эшдаун, М.; Омон, Дж.; Бачигалупи, К.; Баллардини, М.; Бандей, Эй Джей; Баррейро, РБ; Бартоло, Н.; Басак, С. (2020). «Итоги Планка 2018» Астрономия и астрофизика 641 : А6 arXiv : 1807.06209 . Бибкод : 2020A&A...641A...6P . дои : 10.1051/0004-6361/201833910 . S2CID 119335614 .
- ^ Хиншоу, Г.; Ларсон, Д.; Комацу, Э.; Спергель, Д.Н.; Беннетт, CL; Данкли, Дж.; Нолта, MR; Халперн, М.; Хилл, РС; Одегард, Н.; Пейдж, Л. (20 сентября 2013 г.). «Девятилетние наблюдения микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона (Wmap): результаты космологических параметров». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 208 (2): 19. arXiv : 1212,5226 . Бибкод : 2013ApJS..208...19H . дои : 10.1088/0067-0049/208/2/19 . ISSN 0067-0049 . S2CID 37132863 .
- ^ Беннетт, CL; Ларсон, Д.; Вейланд, Дж.Л.; Ярошик, Н.; Хиншоу, Г.; Одегард, Н.; Смит, К.М.; Хилл, РС; Голд, Б.; Халперн, М.; Комацу, Э. (20 сентября 2013 г.). «Девятилетние наблюдения микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона (Wmap): окончательные карты и результаты». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 208 (2): 20. arXiv : 1212.5225 . Бибкод : 2013ApJS..208...20B . дои : 10.1088/0067-0049/208/2/20 . ISSN 0067-0049 . S2CID 119271232 .
- ^ Хазуми, М.; Боррилл, Дж.; Шиноне, Ю.; Доббс, Массачусетс; Фуке, Х.; Гриби, А.; Хасэгава, М.; Хаттори, К.; Хаттори, М.; Хольцапфель, В.Л.; Иноуэ, Ю. (21 сентября 2012 г.). Клэмпин, Марк С; Фацио, Джованни Дж; МакИвен, Ховард А; Ошманн, Якобус М. (ред.). «LiteBIRD: небольшой спутник для изучения поляризации и инфляции B-моды на основе обнаружения космического фонового излучения». Космические телескопы и приборы 2012: оптические, инфракрасные и миллиметровые волны . 8442 . Международное общество оптики и фотоники: 844219. Бибкод : 2012SPIE.8442E..19H . дои : 10.1117/12.926743 . S2CID 120787019 .
- ^ Аде, Пенсильвания; Ахмед З.; Айкин, RW; Александр, К.Д.; Баркац, Д.; Бентон, SJ; Бишофф, Калифорния; Бок, Джей-Джей; Бревик, Дж. А.; Будер, И.; Буллок, Э. (29 сентября 2015 г.). «BICEP2/KECK ARRAY V: ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ B-МОДЫ В ГРАДУСНЫХ УГЛОВЫХ ШКАЛАХ И 150 ГГц С ПОМОЩЬЮ KECK MARRY». Астрофизический журнал . 811 (2): 126. arXiv : 1502.00643 . Бибкод : 2015ApJ...811..126B . дои : 10.1088/0004-637X/811/2/126 . ISSN 1538-4357 . S2CID 237977 .
- ^ Лит, Дэвид Х. (10 марта 1997 г.). «Что мы узнаем, обнаружив сигнал гравитационной волны в анизотропии космического микроволнового фона?». Письма о физических отзывах . 78 (10): 1861–1863. arXiv : hep-ph/9606387 . Бибкод : 1997PhRvL..78.1861L . doi : 10.1103/PhysRevLett.78.1861 . ISSN 0031-9007 . S2CID 119470003 .
- ^ Стюарт, Юэн Д.; Лит, Дэвид Х. (март 1993 г.). «Более точный аналитический расчет спектра космологических возмущений, возникающих во время инфляции». Буквы по физике Б. 302 (2–3): 171–175. arXiv : gr-qc/9302019 . Бибкод : 1993PhLB..302..171S . дои : 10.1016/0370-2693(93)90379-В . S2CID 119084720 .
- ^ Эфстатиу, Джордж; Мак, Кэтрин Дж (2005). «Возвращение к границе Лита» . Журнал космологии и физики астрочастиц . 2005 (5): 008. arXiv : astro-ph/0503360 . Бибкод : 2005JCAP...05..008E . дои : 10.1088/1475-7516/2005/05/008 . S2CID 14666717 .
- ^ Истер, Ричард; Кинни, Уильям Х; Пауэлл, Брайан А. (2006). «Граница Лита и конец инфляции» . Журнал космологии и физики астрочастиц . 2006 (8): 004. arXiv : astro-ph/0601276 . Бибкод : 2006JCAP...08..004E . дои : 10.1088/1475-7516/2006/08/004 . S2CID 50810956 .
- ^ Бен-Даян, Идо; Брустайн, Рам (2010). «Наблюдаемые за космическим микроволновым фоном моделей инфляции в малом поле» . Журнал космологии и физики астрочастиц . 09 (2010): 007. arXiv : 0907.2384 . Бибкод : 2010JCAP...09..007B . дои : 10.1088/1475-7516/2010/09/007 . S2CID 119212870 .
- ^ Хочкисс, Шон; Мазумдар, Анупам; Надатур, Сешадри (2012). «Наблюдаемые гравитационные волны от инфляции при небольших отклонениях от поля» . Журнал космологии и физики астрочастиц . 02 (2012): 008. arXiv : 1110.5389 . Бибкод : 2012JCAP...02..008H . дои : 10.1088/1475-7516/2012/02/008 . S2CID 119182814 .
- ^ Вольфсон, Ира; Брустайн, Рам (2019). «Малые полевые модели инфляции, предсказывающие соотношение тензора к скаляру / arXiv Физический обзор D. 100 ( 2019–4): 043522. 10.1103 : 1903.11820 . doi : PhysRevD.100.043522 .