Инфляционная стадия в ранней Вселенной: что мы о ней знаем и что можем открыть

Сделан обзор физических свойств инфляционной стадии в ранней Вселенной (кривизна пространства-времени, скорость ее изменения, масса инфлатона и др.), которые вытекают из последних наблюдательных космологических данных [1,2] для двух простейших классов инфляционных моделей, основанных на скалярном поле с потенциалом, минимально связанным с гравитацией, и на $f(R)$ гравитации. Показано, как можно реконструировать вид этих феноменологических моделей, исходя из наблюдательных данных о Фурье-спектре пространственных неоднородностей плотности материи во Вселенной.
Из того, что можно сделать в ближайшем будущем, наиболее фундаментальным остается открытие первичных квантовых гравитационных волн, генерированных в ходе инфляции. Аргументируется, что измеренное значение наклона спектра мощности скалярных (адиабатических) возмущений $n_s - 1$ при некоторых естественных дополнительных предположениях ведет к малому, но не слишком малому значению для отношения мощностей тензорных и скалярных возмущений $r\sim 3(n_s - 1)^2\sim 0.003$ или более, аналогично первоначальной $R+R^2$ инфляционной модели [3]. Другое возможное будущее открытие связано с локальными особенностями в спектре анизотропии температуры реликтового излучения в интервале мультиполей $l=(20{-}40)$, за которыми может скрываться новая физика на инфляционной стадии, например, существование частицы более тяжелой, чем инфлатон [4].

Список литературы

1. Planck Collaboration: P. A. R. Ade et al., arXiv: 1502.02114
2. Keck Array, BICEP2 Collaborations: P. A. R. Ade et al., Phys. Rev. Lett., 116 (2016), 031302, arXiv: 1510.09217    
3. A. A. Starobinsky, Phys. Lett. B, 91 (1980), 99    
4. D. K. Hazra, A. Shafieloo, G. F. Smoot, A. A. Starobinsky, JCAP, 2014 (2014), 048, arXiv: 1405.2012