Halten kosmische Strings das Universum zusammen?

Die sehr frühen Stadien des Universums müssen mit einer Physik beschrieben werden, die über die Möglichkeiten unserer aktuellen Modelle hinausgeht. EU-finanzierte Physiker haben Feldtheorie zusammen mit der String-Theorie verwendet, um neue Inflationsmodelle zu erforschen und sie gegen Beobachtungen zu testen.

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Inflation ist ein vorgeschlagener Zeitraum der beschleunigten Expansion im frühen Universum, in dem sich seine Größe um den Faktor eine Million Milliarden Milliarden über einen Zeitraum von einer Millionstel einer Milliardstel einer Milliardstel einer Milliardstel einer Sekunde vergrößert. Diese enorme Expansion wird am besten unter Zuhilfenahme eines skalaren Feldes erläutert. Da das Feld eine Quantenfluktuation aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation erfährt, werden Anisotropien im kosmischen Mikrowellenhintergrund, die das Universum ausfüllen, hervorgerufen. Das Projekt "Early Universe modelling and confrontation with cosmological data" (EARLYUNIVERSE) wurde ins Leben gerufen, um einen neuen Weg zu erkunden. Die Stringtheorie erschien für die Lösung der ersten Stufen der Evolution vielversprechend. Die Weltformel oder "Theorie von Allem" vereint alle physikalischen Phänomene in einem einzigen theoretischen Rahmen, in dem die Vielzahl von Teilchen mit einem einzigen Baustein ersetzt wird. Die Strings können frei schwingen und verschiedene Vibrationsarten wurden verwendet, um unterschiedliche Partikeltypen zu repräsentieren. Die Wissenschaftler von EARLYUNIVERSE nutzten ihr String-Evolutionsmodell, beobachtbare Signale von kosmischen Strings zu quantifizieren. Kosmische Strings sind theoretische Bruchlinien im Universum, die verschiedener Regionen des Weltraums, die in den Momenten nach dem Urknall erzeugt wurden, miteinander verbinden. Deren Leistungsspektrum wurde mit der größten Genauigkeit, die jemals aus kosmischen Mikrowellen-Hintergrundbeobachtungen durch die Planck-Raumsonde erreicht wurde, berechnet. Der nächste Schritt war, durch Beobachtungen von Galaxienhaufen kosmologische Modellparameter zu beschränken. Durch die Kopplung von kosmologischen Modellen auf Basis von skalaren Feldern mit Veränderungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds eröffnete EARLYUNIVERSE neue Forschungsrichtungen. Die bisher erzielten Ergebnisse sind bisher in sieben wissenschaftliche Publikationen in führenden internationalen Fachzeitschriften beschrieben worden. Durch die weitere Verbesserung des Modellierungsformalismus und des Simulationscodes hoffen die Physiker bald in der Lage zu sein, die Inflation des frühen Universums zu untersuchen. Das Ergebnis wird dann gegen die Dichteverteilung des realen Universums überprüft werden.

Schlüsselbegriffe

Universum, kosmische Strings, String-Theorie, Inflationsmodelle, frühes Universum, Modellierung des Universums, kosmologische Daten, String Evolutionsmodell, kosmischer Mikrowellenhintergrund, kosmologisches Modell

Early Universe Modelling and Confrontation with Cosmological Data

Halten kosmische Strings das Universum zusammen?

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