Інфляційний Всесвіт

Розділ 8 збірника. Виберіть задачу за темою та потрібними знаннями.

Усі розділи задач
  1. 1Вступ52 задач
  2. 2Динаміка Всесвіту, що розширюється21 задач
  3. 3Динаміка Всесвіту в моделі Великого вибуху32 задач
  4. 4Спостережна космологія21 задач
  5. 5Реліктове випромінювання23 задач
  6. 6Термодинаміка Всесвіту62 задач
  7. 7Теорія збурень у космології29 задач
  8. 8Інфляційний Всесвіт84 задач
  9. 9Темна енергія24 задач
  10. 10Темна матерія25 задач
  11. 11Стандартна космологічна модель22 задач
  12. 12Голографічний Всесвіт33 задач

Знайдено задач: 84 із 84

Позначки про розв’язані задачі зберігаються лише в цьому браузері.

Задача 41

#341

Университетский уровень

Необхідні знання: Рівняння скалярного поля, потенціальна енергія та параметр Габбла.

Які умови має задовольняти скалярне поле, щоб забезпечити розширення Всесвіту, близьке до експоненційного?
Обговорити на форумі ↗

Задача 42

#342

Университетский уровень

Необхідні знання: Кривина FLRW, параметр густини та прискорене розширення.

Показати, що в процесі інфляції член із кривиною в рівнянні Фрідмана стає неістотним. Навіть якщо ця умова не виконувалася в початковий момент, інфляція швидко реалізує її.
Обговорити на форумі ↗

Задача 43

#343

Университетский уровень

Необхідні знання: Рівняння Кляйна — Ґордона, Фрідман і наближення повільного скочування.

Отримати еволюційні рівняння для скалярного поля у Всесвіті, що розширюється, в інфляційному режимі повільного скочування.
Обговорити на форумі ↗

Задача 44

#344

Углублённый уровень

Необхідні знання: Квадратичний потенціал, повільне скочування та інтегрування параметра Габбла.

Знайти залежність масштабного фактора від часу в режимі повільного скочування для випадку $V(\varphi ) = \frac{{m^2}}{2}\varphi ^2$
Обговорити на форумі ↗

Задача 45

#345

Углублённый уровень

Необхідні знання: Повільне скочування, правило ланцюга та інтеграл числа e-кратних розширень.

Знайти залежність масштабного фактора від скалярного поля в режимі повільного скочування.
Обговорити на форумі ↗

Задача 46

#346
Знайти горизонт частинок у режимі інфляції, припускаючи $H \approx const$.
Обговорити на форумі ↗

Задача 47

#347

Углублённый уровень

Необхідні знання: Потенціальні параметри повільного скочування та зведена планківська маса.

Показати, що умови реалізації інфляційного режиму повільного скочування можна подати у формі: $$ \varepsilon (\varphi ) \equiv \frac{{M^* _{Pl}{}^2 }}{2}\left( {\frac{{V'}}{V}} \right)^2 \ll 1;~\left| {\eta \left( \varphi \right)} \right| \equiv \left| {M^* _{Pl}{}^2 \frac{{V''}}{V}} \right| \ll 1;M_{Pl}^* \equiv \left( {8\pi G} \right)^{ - 1/2} $$
Обговорити на форумі ↗

Задача 48

#348
Показати, що отримана в попередній задачі умова реалізації інфляційного режиму повільного скочування $\varepsilon \ll 1$ є достатньою умовою інфляції.
Обговорити на форумі ↗

Задача 49

#349

Углублённый уровень

Необхідні знання: Степеневі потенціали, похідні та параметри повільного скочування.

Знайти умову повільного скочування для степеневих потенціалів.
Обговорити на форумі ↗

Задача 50

#350
Показати, що в околі точки перегину інфляційного потенціалу $V(\varphi )$ виконується умова $\varepsilon \ll \eta $
Обговорити на форумі ↗

Задача 51

#351
Показати, що параметр інфляції $\varepsilon $ можна виразити через параметр $w$, який входить до рівняння стану скалярного поля.
Обговорити на форумі ↗

Задача 52

#352
Показати, що друге рівняння Фрідмана $$\frac{{\ddot a}}{a} = - \frac{{4\pi G}}{3}(\rho + 3p)$$ можна подати у формі $$\frac{{\ddot a}}{a} = H^2 (1 - \varepsilon ).$$
Обговорити на форумі ↗

Задача 53

#353

Углублённый уровень

Необхідні знання: Параметри Габбла й потенціалу, повільне скочування та диференціювання.

Показати, що в режимі повільного скочування $\varepsilon _H \to \varepsilon $, а $\eta _H \to \eta - \varepsilon $.
Обговорити на форумі ↗

Задача 54

#354
Показати, що параметри інфляції $\varepsilon _H ,\eta _H $ можна подати в такій симетричній формі: $$\varepsilon _H = - \frac{{d\ln H}}{{d\ln a}};\quad n_H = - \frac{{d\ln H'}}{{d\ln a}}.$$
Обговорити на форумі ↗

Задача 55

#355

Университетский уровень

Необхідні знання: Параметр εH, прискорене розширення та похідна Габбла.

Довести, що означення інфляції як режиму, для якого $\ddot a > 0$, еквівалентне умові $\varepsilon _H < 1$
Обговорити на форумі ↗

Задача 56

#356
Показати, що інфляція виникає щоразу, коли значення скалярного поля перевищує планківську масу.
Обговорити на форумі ↗

Задача 57

#357

Углублённый уровень

Необхідні знання: Квартичний потенціал, повільне скочування та енергетичні масштаби.

У моделі $V(\varphi ) = \lambda \varphi ^4 \left( {\lambda \ll 1} \right)$ оцінити інтервал значень скалярного поля, що відповідає періоду інфляції.
Обговорити на форумі ↗

Задача 58

#358
Показати, що класичний аналіз еволюції Всесвіту застосовний для значення скалярного поля $\varphi > M_{Pl} $, яке допускає початок інфляції.
Обговорити на форумі ↗

Задача 59

#359

Университетский уровень

Необхідні знання: Рівняння Фрідмана, кривина та число e-кратних розширень.

Показати, що в період інфляції відносна густина $\Omega $ експоненційно прямує до одиниці.
Обговорити на форумі ↗

Задача 60

#360
Оцінити температуру Всесвіту наприкінці інфляції.
Обговорити на форумі ↗