В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная раздувалась быстрее, чем свет успевал её пересечь. Этот стремительный рост — инфляция — растянул крошечные квантовые дрожания до размеров целых галактик. Но с какого именно состояния начинались эти дрожания? Обычно физики берут самое простое — вакуум Bunch--Davies, как чистый лист без складок. Авторы статьи проверяют, что будет, если лист изначально помят: они используют более общее α-вакуумное состояние.
Расчёты в модели инфляции Старобинского показали: α-вакуум сдвигает спектральный индекс (меру того, насколько неравномерно распределены первичные неоднородности) и его производные. Свежие данные спутника Planck накладывают на эти сдвиги очень жёсткие рамки — допустимая «помятость» листа оказывается крошечной. Кроме того, авторы выяснили, что энергетический масштаб α-вакуума можно ограничить сверху величиной порядка $10^{13}$ ГэВ (энергия, при которой инфляция заканчивается), и это не конфликтует с опытами по проверке закона тяготения на расстояниях меньше миллиметра.
Такой результат возвращает нас к исходному образу: квантовый лист, из которого выкроена Вселенная, почти идеально гладок. Почти — потому что именно лёгкие складки стали галактиками и звёздами. Новые данные Planck не оставляют места для сильной изначальной помятости, и это сужает круг возможных сценариев рождения нашего мира.
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.22116
We investigate the modifications to inflationary observables that arise when adopting an $$\alpha$$-vacuum instead of the standard Bunch--Davies vacuum for quantum fluctuations during inflation. Within the Starobinsky inflationary model, we compute and compare the scalar spectral index, its running, and the running of the running arising from different choices of the initial vacuum state. We further examine the energy scales associated with $$\alpha$$-vacua and argue that, for any number of extra spatial dimensions, the relevant scale can be truncated at the Hubble scale, $$\sim$$$$\mathcal{O}(10^{13})\,\mathrm{GeV}$$, without conflict with current Cavendish-type experimental bounds on sub-millimeter gravity ($$\sim$$$$250\,\mu\mathrm{m}$$). Our analysis demonstrates that the $$\alpha$$-vacuum is subject to stringent constraints as a viable de~Sitter-invariant alternative to the Euclidean (Bunch--Davies) vacuum, with the corrections that it induces in the inflationary observables being strongly limited by the latest Planck data.
Энергия $10^{13}$ ГэВ примерно в миллиард раз больше, чем достигается в Большом адронном коллайдере, — это масштаб, на котором, как считается, работала инфляция.
Идея о разных «начальных вакуумах» перекликается с мультивселенной в рассказах Грега Игана, где законы физики зависят от того, как «запустился» каждый пузырь.