Primero, considere las ecuaciones de Friedmann de cosmología, que determinan la tasa de expansión.
Sin entrar en detalles indebidos (lo que estoy haciendo a continuación es necesariamente solo un bosquejo de la idea básica), en estas ecuaciones, la escala del universo a menudo se denota por [math] a [/ math] (esto sería el ” tamaño “del universo en su elección de unidades). La tasa de expansión está determinada por la ecuación de estado (la relación de presión a la densidad de energía, un número adimensional generalmente denotado por [matemáticas] w [/ matemáticas]) de las cosas que llenan el universo. Específicamente, para la mayoría de los tipos de cosas, siempre que las cosas sean homogéneas, la expansión está dada por
[matemáticas] a = a_0 (t-t_0) ^ {2/3 (1 + w)} [/ matemáticas].
- ¿Estamos utilizando el Gran Colisionador de Hadrones para probar o refutar la teoría de Tesla de que la conciencia impregna toda la materia y que "aunque no la reconocemos como tal, incluso un cristal es una forma de vida"?
- ¿Cómo se mide el tiempo de descomposición de un muón?
- ¿Existe una conexión entre buscar la partícula más pequeña y buscar el tamaño del universo en términos de hasta dónde podemos llegar?
- ¿Durante cuánto tiempo los componentes ópticos siguen generando fotones después de que se apagan eléctricamente?
- Con el descubrimiento del Bosón de Higgs, ¿cómo compensará el modelo estándar la 'Materia oscura'?
La excepción es cuando [math] w = -1 [/ math]; en este caso, la expansión es
[matemáticas] a = a_0 e ^ {H_0 (t-t_0)} [/ matemáticas].
Entonces, cuando [math] w = -1 [/ math], el universo se expande a una tasa exponencial; en todos los demás casos, la expansión es polinómica, y para un universo mayormente vacío ([matemática] w [/ matemática] cercano a cero) la expansión será a la velocidad de la 2/3ª potencia del tiempo.
Ahora toma un campo escalar. Su ecuación de estado viene dada por la expresión
[matemáticas] w = \ frac {KV} {K + V} [/ matemáticas],
donde [matemática] K [/ matemática] es la energía cinética del campo escalar, [matemática] V [/ matemática] su energía potencial (auto-interacción).
Claramente, cuando domina [matemática] V [/ matemática], la ecuación de estado será [matemática] w = -1 [/ matemática], lo que lleva a una expansión exponencial.
Ahora imagine un campo escalar que está en un estado de falso vacío. Un vacío falso se caracteriza por la ausencia de excitaciones del campo (sin partículas), sino por una energía potencial que está en un mínimo local, que no es el mínimo global. (Este es el infame potencial del “sombrero mexicano”).
Cuando el sistema está en equilibrio, en relación con ese falso vacío, el término potencial es [matemática] V = 0 [/ matemática], y no juega ningún papel en la expansión.
Pero ahora tiene lugar una transición de fase, tal vez como resultado de una fluctuación que mueve al sistema del estado de vacío “falso” metaestable anterior a un estado nuevo, de menor energía y más estable. Esto significa que el estado fundamental “falso” anterior se reemplaza por el nuevo estado fundamental “verdadero”, en relación con el cual [math] V [/ math] tiene un valor significativo. El campo responderá a esto creando nuevas excitaciones (partículas) incluso cuando “ruede” hacia el nuevo estado fundamental representado por un mínimo de energía potencial. Pero al menos por un tiempo, el término potencial, [matemática] V [/ matemática] domina en la ecuación de estado, lo que lleva a una expansión exponencial de acuerdo con las ecuaciones de Friedmann.
