Inflazione (cosmologia)

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In cosmologia il termine Inflazione si riferisce all'idea (proposta inizialmente da Alan Guth nel 1981) che l'Universo, poco dopo essere "nato", abbia attraversato una fase di espansione esponenziale, dovuta ad un'energia del vuoto negativa (che fornisce una pressione positiva; vedi anche Relatività generale, e teorie di campo quantistiche). Questa espansione può essere introdotta nei modelli attraverso una costante cosmologica non nulla. Una conseguenza diretta di questa rapidissima espansione è che tutto l'universo osservabile si sarebbe sviluppato da una regione inizialmente piccolissima e quindi causalmente connessa (cioè così piccola che la luce ha potuto attraversarla interamente nel brevissimo tempo intercorso fra la "nascita" dell'Universo e l'inizio della fase inflazionaria). Le fluttuazioni quantistiche all'interno di questa regione microscopica che viene "ingrandita" dall'inflazione a dimensioni cosmiche sono così all'origine delle piccole disomogeneità gravitazionalmente instabili che cresceranno fino a dare origine alle strutture osservate nell'universo (Galassie, Ammassi di galassie ecc.; vedi anche formazione delle galassie).

L'ipotesi dell'inflazione risolve diversi rilevanti problemi concettuali che affliggevano la teoria standard del Big Bang. Fra questi, il problema della "piattezza" dell'Universo (cioè il fatto che l'Universo sembra essere ottimamente descritto da una geometria con curvatura esattamente pari a 0), la sua straordinaria omogeneità su scale così ampie da non essere causalmente connesse (problema dell'orizzonte cosmologico), e l'assenza di difetti topologici (ad es. di monopoli magnetici) osservati, che invece sarebbero previsti da molte teorie di Grande Unificazione.

Il modello standard di inflazione prevede che l'Universo sia quasi piatto (la curvatura potrebbe non essere 0, ma la differenza sarebbe trascurabile nella pratica) e l'invarianza di scala delle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo. Ci sono anche predizioni riguardo alla fisica delle particelle vicino alle energie di Grande Unificazione. Negli anni '80 ci sono stati numerosi tentativi di correlare il campo che genera l'energia del vuoto che causa l'inflazione con campi specifici previsti dalle teorie di Grande Unificazione, o viceversa di usare l'osservazione dell'Universo come un vincolo per queste teorie. Questi sforzi sono stati infruttuosi e la natura esatta del campo o delle particelle che hanno dato il via all'inflazione (l'"inflatone") resta un mistero.

Il nome della teoria è un riferimento semi-umoristico all'inflazione economica che aveva colpito gli Stati Uniti ed il mondo Occidentale negli anni a cavallo del 1980.

Recentemente (2006), le misure di anisotropie della radiazione di fondo cosmico da parte di esperimenti su pallone stratosferico quali BOOMERANG e da satellite quali WMAP hanno prodotto dati in eccellente accordo con le predizioni teoriche dell'inflazione (si vedano ad esempio (EN) http://xxx.arxiv.org/abs/astro-ph/0603449 ->Traduci con Babelfish e (EN) http://xxx.arxiv.org/abs/astro-ph/0605338 ->Traduci con Babelfish). L'inflazione da ipotesi speculativa è dunque diventata un modello teorico falsificabile.