Dresden 2000 – wissenschaftliches Programm

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GR: Gravitation und Relativitätstheorie

GR 4: Schwarze Löcher, Astrophysik, Kosmologie

GR 4.4: Vortrag

Donnerstag, 23. März 2000, 15:15–15:35, W B321

“Urschwung” statt “Urknall”: Modell eines inflationären Universums ohne Singularitäten und mit unendlicher Vergangenheit — •Eckhard Rebhan — Institut für Theoretische Physik, Heinrich-Heine-Universität, Düsseldorf

Aus den Einstein-Lemaitre Gleichungen wird die Lösung für ein inflationäres Universum ohne Singularitäten abgeleitet. Das (geschlossene) Universum entwickelt sich aus einem Zustand, in dem es zwar mikroskopisch klein ist, aber außerhalb des Quantenregimes liegt (Durchmesser ca. 2· 10⁸ Planck-Längen). Zur Zeit t→ −∞ halten die durch eine primordiale Materieansammlung hoher Dichte bewirkte Gravitationsanziehung und die durch eine große kosmologische Konstante bzw. die Vakuum-Energie eines Quantenfeldes bewirkte Abstoßung das Universum in einem labilen Gleichgewicht. Dabei besteht Äquipartition zwischen Energie der Materie und des Quantenfeldes. Instabilität führt zu einer Expansion des Universums, die langsam beginnt, mit zunehmender Entfernung vom Gleichgewicht in Schwung kommt und schließlich in eine exponentiell anwachsende inflationäre Expansion wie in Urknallmodellen übergeht. Die Inflation wird durch einen Phasenübergang beendet. Dieser verwandelt Vakuumenergie entweder in Energie einer neuen Form von Materie und von Strahlung oder führt zur Wiederaufheizung der primordialen Materie; in beiden Fällen bewirkt er den Übergang zu einer Friedmann-Lemaitre Entwicklung. Für den heutigen Zustand des Universums wird eine normierte kosmologische Konstante λ von ca. 0,85 benötigt, was gut mit neuesten Messungen zusammenpaßt. Aus Beobachtungen folgende Einschränkungen an kosmologische Modelle werden eingehalten.