Alan Guth

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Inflationary theoryEdit

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ガースがインフレーション理論を展開する第一歩は、1978年にコーネル大学で、宇宙の平面問題についてのロバート・ディッケの講義を受けたときであった。 ディックは、平坦性の問題が、当時のビッグバン理論に何か重要なものが欠けていることを示していると説明しました。 宇宙の運命は、その密度に左右されるのだ。 宇宙の密度が十分に大きければ、特異点に崩壊し、宇宙の実際の物質の密度が臨界密度より低ければ、宇宙はますます大きくなるのです。

ガスの道のりの次の部分は、1979年の初めにスティーブン・ワインバーグの講義を聞いたときに現れました。 ワインバーグは、1974年以降に開発された大統一理論（GUT）について、2回の講演で、宇宙の膨大な物質量と反物質量をいかにして説明するかということを話しました。 GUTは、科学で知られる基本的な力のうち、重力を除くすべての力を説明するものである。 ビッグバン後のような非常に高温の条件下では、電磁気力、強い核力、弱い核力が1つの力として結合していることを立証したのである。 また、宇宙が高エネルギーから低エネルギーになるときに、物質の相と同じような相転移を起こすという考えを強調したのもワインバーグである。 ワインバーグは、なぜ物質が反物質よりも優勢なのかを議論し、宇宙の最初の数秒を研究することによって、粒子に関する正確な計算が得られることをガースに示した。

ガースはこの問題の解決策として、遅れた相転移中の過冷却を提案することにした。 これは、磁気単極子問題の解決に非常に有望と思われた。 ガースと共同研究者のヘンリー・タイがそれを思いつくまでに、ガースはスタンフォード線形加速器センター（SLAC）に1年間行っていた。 タイは、宇宙の膨張が過冷却によって影響を受けないことを確認するよう提案した。 過冷却状態は、エネルギー密度が最も低い状態であるという意味で真空であり、永続的な状態ではないので「偽の」真空である。 偽の真空は崩壊するが、ガスは、驚くべきことに、宇宙の始まりにおける偽の真空の崩壊が、空間の指数関数的な膨張をもたらすことを発見することになる。

ガスは、自分の理論から、宇宙が平坦に見えるのは、宇宙が元の大きさに比べて圧倒的に大きくなったからだと気づきました。 その視点は、地球の表面から見たときに、人間のスケールで、見かけ上平らに見えることと類似している。 観測可能な宇宙は、実は実際の宇宙のごく一部でしかなかったのだ。 従来のビッグバン理論では、オメガの値が1に近いと、1からのずれがすぐに大きくなってしまうため、不可解とされていた。 しかし、インフレーション理論では、宇宙の膨張の規模から、オメガがどこで始まっても1に近づいていくのです。 実際、インフレーション理論の主要な予測は、オメガが正確に1であることが発見されることです

その2週間後、ガスは同僚たちが地平線問題と呼ばれるものを議論しているのを聞きました。 アルノ・ペンジアスとロバート・ウッドロウ・ウィルソンによって発見されたマイクロ波背景放射は極めて均一で、ほとんどばらつきがないように見えたのです。 ビッグバンから約30万年後に放射が放出されたとき、観測可能な宇宙の直径は9000万光年だったので、これは非常に逆説的に思えた。 なぜなら、エネルギーは光速より速く移動することはできないからだ。 このパラドックスは、インフレーション理論によって解決されることにガスはすぐに気がついた。 インフレーションは、ビッグバンが想定していたよりもはるかに少ない量の物質から始まり、その量は、すべての部分が互いに連絡を取り合うことができるほど少ないものだった。 その後、光速の10億倍の速さで宇宙が膨張し、均質性が保たれたままである。 ガスは1980年1月にSLACで開催されたセミナーで、インフレーションに関する自分の考えを初めて公にしました。 磁気単極子はGUTの仮定に基づくものであり、講演の範囲外であったため、無視した。 1980年8月には、”Inflationary universe “と題する論文を提出した。 1980年8月、「インフレーション宇宙：地平線と平坦性の問題に対する可能な解決策」と題する論文を雑誌『Physical Review』に投稿した。 この論文でガスは、宇宙が相変化に必要な臨界温度より28桁も低い過冷却状態にあれば、宇宙のインフレーションが説明できると仮定した。

1981年12月、ガスはモスクワの物理学者アンドレイ・リンデの論文を読んで、宇宙全体はたった一つの泡の中にあるので壁の衝突では何も破壊されないと述べた。 この結論は、もともとシドニー・コールマンとエリック・ワインバーグが提案したエネルギーグラフを持つヒッグス場を使ってなされたものであった。 ガスはこのことを、独自にバブル・インフレーションを研究していたリンデと議論したのですが、リンデは平坦性の問題を考慮しませんでした。 1983年には、ガスは、自分の過冷却宇宙シナリオが理想的でないことを説明する論文を発表しました。 しかし、それでも彼は、宇宙がその初期に真空中で指数関数的に膨張したという信念を曲げることはなかった

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