Квантовый шум или флуктуации во время космической инфляции, которые служат зародышами крупномасштабной структуры.Во время космической инфляции — быстрого экспоненциального расширения Вселенной в первую долю секунды её существования — квантовые флуктуации были растянуты до макроскопических масштабов. Эти крошечные случайные вариации плотности энергии стали зародышами всей крупномасштабной структуры, которую мы видим сегодня: галактик, скоплений галактик и космической паутины. Узор этих флуктуаций запечатлён в реликтовом излучении — послесвечении Большого взрыва.
Идея о том, что квантовые флуктуации во время инфляции служат зародышами космической структуры, была разработана в начале 1980-х годов физиками, включая Вячеслава Муханова и Геннадия Чибисова, а также независимо Стивеном Хокингом и другими.
Квантовая механика утверждает, что даже пустое пространство не является по-настоящему пустым; оно заполнено временными флуктуациями энергии. Во время инфляции Вселенная расширялась так быстро, что эти микроскопические флуктуации были «заморожены» и растянуты до астрономических размеров. После окончания инфляции эти вариации плотности действовали как гравитационные ямы, притягивая вещество и в конечном итоге формируя наблюдаемые структуры. Статистические свойства этих флуктуаций — почти масштабно-инвариантные и гауссовы — являются ключевым предсказанием инфляционной теории.
Эта концепция является центральной для интерпретации данных миссий по изучению реликтового излучения, таких как Planck, которые измеряют точные статистические закономерности флуктуаций, чтобы проверять инфляционные модели и ограничивать физику ранней Вселенной.
Крупнейшие структуры во Вселенной — сверхскопления галактик, простирающиеся на сотни миллионов световых лет, — возникли из квантовых флуктуаций, меньших, чем атом.
| P | переменная | Вероятность туннелирования — вероятность |
| V(φ_*) | переменная | Потенциал инфлатона в точке туннелирования — potential energy density Дж/м³ |
| P(k) | переменная | Возмущенный спектр мощности — спектр мощности м³ |
| P_0(k) | переменная | Фоновый спектр мощности — спектр мощности м³ |
| A | переменная | Амплитуда пика — амплитуда |
| k | переменная | Волновое число — волновое число 1/м |
| k_0 | переменная | Центральное волновое число пика — волновое число 1/м |
| σ | переменная | Ширина пика в log-k — width |
| exp | оператор | Экспоненциальная функция — exponential |
| log | оператор | Натуральный логарифм — логарифм |
| η_i(t) | переменная | член шума в момент времени t для компоненты i — noise Н |
| η_j(t') | переменная | член шума в момент времени t' для компоненты j — noise Н |
| T | переменная | температура — температура К |
| γ | переменная | коэффициент диссипации — dissipation coefficient кг/с |
| δ_ij | переменная | символ Кронекера — kronecker delta |
| δ(t-t') | переменная | дельта-функция Дирака — dirac delta function 1/с |
| k_B | константа | связывает энергию с температурой — постоянная Больцмана = 1.380649e-23 Дж/К |
| ⟨...⟩ | оператор | усреднение по множеству реализаций — ансамблевое среднее |
