Квантовые эффекты в масштабе вселенной

Физики Алексей Старобинский и Вячеслав Муханов, создавшие теорию, которая растолковывает происхождение широкомасштабной структуры Вселенной посредством квантовых флуктуаций, удостоены премии Грубера в области космологии 2013 года.

Премия Грубера в области космологии присуждается с 2000 года. В представлении нынешних лауреатов отмечен их «весомый вклад в инфляционную теорию квантовых флуктуаций метрики пространства-времени. Эти изучения поменяли отечественные взоры на механизм формирования и  происхождение Вселенной ее структуры».

Вручение премии, размер которой образовывает 500 тысяч американских долларов, состоится 3 сентября 2013 года на конференции COSMO 2013 в Центре теоретической космологии Стивена Хокинга в Кембридже, Англия.

Алексей Александрович Старобинский, академик, основной научный сотрудник университета теоретической физики имени Ландау. Вячеслав Федорович Муханов,доктор наук университета им. Людвига-Максимилиана (Мюнхен, Германия).‹ ›

Примечательно, что лауреаты не имеют совместных работ, но в течении многих лет применяют и развивают идеи друг друга. Академик Алексей Александрович Старобинский — основной научный сотрудник Университета теоретической физики имени Ландау.  Вячеслав Федорович Муханов — на данный момент доктор наук университета им.

Людвига-Максимилиана (Мюнхен, Германия). Теория Муханова и Старобинского растолковывает происхождение  структуры отечественной Вселенной из квантовых флуктуаций, и это одно из самых впечатляющих проявлений законов квантовой механики в космологически огромных масштабах.

По окончании открытия в 1965 году предсказанного теоретически реликтового излучения, теория тёплой вселенной («Громадной взрыв»), стала общепризнанной. Но в ее начальном варианте была достаточно проблематичной.

В частности, найденное микроволновое фоновое излучение имело однообразную температуру с точностью до тысячной доли градуса во всех направлениях. Иначе из теории следовало, что температура в различных направлениях обязана легко различаться, в частности, вариации температуры должны быть порядка одной стотысячной температуры самого излучения, 0,00003 К. Найти эти флуктуации в 1970-х годах с Почвы не удалось, и лишь в первой половине 90-ых годов двадцатого века, в то время, когда измерительную аппаратуру вывели в космос, открытие произошло.  Второй проблемой было объяснение очень маловероятной реализации начальных условий, при которых было бы вероятно происхождение отечественной Вселенной. 

Ответ этих неприятностей было обнаружено в инфляционной космологии, являющейся модификацию теории Громадного взрыва.  В соответствии с данной модификации сразу после рождения Вселенная расширялась с ускорением и за очень маленькое время порядка 10-35с, за что вселенная очень увеличилась (более 1030 раз). Это указывает, что вся огромная замечаемая на данный момент часть Вселенной когда-то была маленькой областью с установившейся однородной температурой.

Такое ускоренное расширение естественным образом растолковывало происхождение отечественной Вселенной.  

  Пионерскую работу в этом направлении сделал как раз А. А. Старобинский, предложивший во второй половине 70-ых годов двадцатого века космологическую модель, Вселенной, где на начальном этапе господствовала чёрная энергия. К сожалению, эта весьма популярная в СССР работа тогда не стала широко известной на Западе. Исходя из этого сперва в мире громадную популярность купили инфляционные теории Алана Гута (Alan Guth) и Андрея Линде (они стали лауреатами премии Грубера в 2004 году), а позже признание взяла и работа Старобинского.  

  Но у инфляционной космологии была собственная ахиллесова пята. Огромное расширение сглаживало все начальные неоднородности, другими словами делало Вселенную однородной, исходя из этого было неясно, как при таких условиях появились такие неоднородности, как галактики.

Эту проблему удалось решить в первой половине 80-ых годов XX века в ФИАНе: Геннадий Чибисов (сравнительно не так давно ушедший из судьбы)  и Вячеслав Муханов (в то время аспирант) высказали идею, что галактики появились из первоначально микроскопических квантовых флуктуаций, каковые, в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга, существуют неизменно. В первой половине 80-ых годов XX века Муханов и Чибисов заключили, что стремительное экспоненциальное расширение Вселенной имело возможность растянуть квантовые флуктуации до больших размеров.

Наряду с этим флуктуации усилились так, что образовали неоднородности плотности вещества, ставшие зародышами будущих галактик. Это, по сути дела, и было первой версией инфляционной космологии.   

Предстоящее развитие этих идей  в первой половине 80-ых годов XX века, сделанное рядом учёных, включая Старобинского, стало базой современной инфляционной космологии, и взяло высокую оценку научного сообщества. Собственной кульминации изучения инфляционных флуктуаций достигли в 1985 году в работе Муханова, что создал строгую теорию, применимую к широкому классу инфляционных моделей, включая так именуемую хаотическую теорию инфляции.   

  Инфляционную теорию именуют наиболее значимым открытием в теоретической физике за последние 30 лет. Увидим, что Нобелевская премия 2011 года вручена за открытие замечаемого на данный момент учкоренного расширения Вселенной, которое есть косвенным подтверждением возможности того, что и при рождении Вселенная имела возможность пройти через подобную стадию.  

Серьёзным моментом есть то, что Муханову (прежде всего) и Старобинскому удалось  вычислить спектр реликтового излучения и угадать, какие конкретно характерные изюминки он должен иметь. Это разрешило поставить вопрос об экспериментальной проверке высказанных идей. Первое подтверждение этих предсказаний астрологи взяли в первой половине 90-ых годов двадцатого века в опыте COBE, а более правильное – в опыте WMAP.

  Для справки: COBE (Cosmic Background Explorer ), запущен во второй половине 80-ых годов XX века, и  WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), время работы – 2001-2009, – космические аппараты США, главной задачей которых изучение реликтового излучения. 

Создатель: Алексей Понятов

Источник: www.nkj.ru

Случайные записи:

• Международная золотая медаль им. а. эйнштейна досталась российскому ученому
• Кишечные бактерии любят кофе и выпить

Вселенная 7 сезонHDМикромир, квантовая механика

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Ученые зарегистрировали необычные квантовые эффекты, возникающие в одномерных нанопроводниках

  Группе ученых из Кембриджского университета удалось произвести наблюдения за необыкновенными квантовыми эффектами, появляющимися в «одномерных квантовых»…

• Первая секунда жизни вселенной: что тогда произошло?

  Утрата связи Реликтовое излучение, которое мы на данный момент видим с Почвы, приходит с расстояния 46 млрд световых лет (по сопутствующей шкале),…

• Компания google приступила к созданию 50-кубитного универсального квантового компьютера, который станет самой мощной вычислительной системой в мире

  На данный момент эксперты исследовательской группы компании Гугл, занимающейся практической реализацией разработок квантовых вычислений, уже имеют в…

• Как квантовая физика меняет мир

  Квантовая физика трудится с изучением поведения самых мелких вещей в отечественной Вселенной: субатомных частиц. Это довольно новая наука, только в…