La teoría de la inflación cósmica se presenta en forma de varios modelos, cada uno de los cuales tiene una densidad lagrangiana específica para el campo inflatón, que difieren entre sí en la forma del potencial del campo inflatón.
La inflación se introdujo para explicar ciertos problemas en el modelo estándar de cosmología, como el problema de por qué el universo está mayormente desprovisto de cualquier curvatura significativa.
La inflación explica la planitud del universo y está de acuerdo con las observaciones en gran medida.
Como una ventaja adicional, la teoría de la inflación nos dice que las fluctuaciones naturales en el campo inflatón generan perturbaciones, que son exactamente lo que vemos impresas en el CMB, y utilizamos para la teoría de la formación de estructuras a gran escala.
En este sentido, la inflación es una teoría extremadamente satisfactoria que encaja perfectamente.
Veamos uno por uno las predicciones de la teoría de la inflación y sus respectivas observaciones:
Llanura
- La inflación predice un universo plano.
- Los datos observados * registran la magnitud de la curvatura (en unidades de densidad crítica) como 0.0027.
Perturbaciones
- La inflación genera automáticamente perturbaciones y predice que la perturbación inicial tendrá una potencia distribuida casi por igual en todas las escalas.
- Los datos observados registran que el índice del espectro de potencia inicial de las perturbaciones de densidad es muy cercano a 1 (0,96), lo que confirma las predicciones.
Ondas Gravitacionales
- La inflación predice la generación de perturbaciones tensoras y, por lo tanto, ondas gravitacionales. También predice dos tipos de patrones o modos de polarización claramente segregados para estas ondas.
- Las ondas gravitacionales o las perturbaciones tensoras son dos órdenes de magnitud más débiles que las perturbaciones escalares, y aún no se ha detectado polarización, porque faltan nuestras capacidades de observación.
Coherencia
- La inflación predice la “coherencia”, o el predominio de ciertos modos de Fourier en los espectros CMB.
- Los datos más recientes de WMAP y Planck están dejando cada vez más claro que estas características realmente existen en los espectros de CMB.
Estas son las pruebas de observación en las que se están probando los modelos actuales de inflación. La mayoría de ellos están dentro de nuestras capacidades en términos de tecnología.
Como dije, la inflación tiene múltiples modelos, y las observaciones anteriores son predicciones generales, como en una imagen amplia. A medida que ingresan datos mejores y más precisos, mejoramos nuestra capacidad de descartar modelos basados en lo que predicen.
En general, todo el paradigma encaja bastante bien con nuestras observaciones, y de todo lo anterior, la detección de ondas gravitacionales sería una confirmación segura de que el paradigma inflacionario, en un sentido amplio, es correcto. Más allá de eso, los datos mejores y más precisos son el camino a seguir para descartar modelos y concentrarse en un puñado de ellos.
Citando un informe (página en arxiv.org) sobre la inflación por Andreas Albrecht de UC Davis:
” Entonces, ¿qué significa probar la inflación? Las pruebas descritas anteriormente son pruebas del paradigma estándar de inflación. Si todas las pruebas resultan positivas, la imagen estándar habrá superado algunos hitos impresionantes. Si una o más pruebas son negativas, el la imagen estándar habrá sido falsificada y la atención se dirigirá a ideas alternativas. Por lo tanto, el campo está preparado para hacer un progreso dramático. Existe un paradigma estándar que es claramente falsificable por experimentos que están al alcance ” .
* Las cifras de datos observadas se refieren a los resultados WMAP de 9 años.
