Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

verdoppelte sich weiterhin mindestens 90-mal hintereinander, bis die inflationäre Phase endete und das Universum so gleichförmig war, wie wir es heute sehen. Diese exponentielle Expansion bedeutet z.B., dass, wenn das Alter des Universums sich um das 60-fache erhöht hätte, die Größe des Universums um mehr als eine Billion Billionen Billionen an Größe zugenommen hätte. Ohne Inflation wäre es nur um einen Faktor von acht größer geworden. In einem gewissen Sinne war die Inflation der Anfang unserer Geschichte der Entwicklung vom Kleinen zum Großen – zumindest derjenige Teil, den wir potentiell durch Beobachtungen verstehen können. Die gewaltige anfängliche inflationäre Expansion hätte den Inhalt des Universums an Materie und Strahlung auf praktisch nichts verdünnt. Alles, was wir heute im Universum beobachten, muss daher nach der Inflation entstanden sein, als die Energie, die die inflationäre Explosion antrieb, sich in Materie und Strahlung umwandelte. Ab diesem Zeitpunkt ging es mit der gewöhnlichen Entwicklung des Urknalls weiter – und das Universum begann seine weitere Expansion zu der riesigen Struktur, die wir heute sehen.
    Wir können uns die inflationäre Explosion als den »Knall« vorstellen, der der Vorläufer der Entwicklung des Universums gemäß der Standard-Urknalltheorie war. Sie ist zwar nicht wirklich der Anfang –, wir wissen nicht, was geschah, als die Quantengravitation eine Rolle spielte – aber sie entspricht der Periode, als das Urknallstadium der Entwicklung begann, in dem die Materie sich abkühlte und sich schließlich verdichtete.
    Die Inflation beantwortet auch zum Teil die Frage, warum es überhaupt etwas gibt, und nicht vielmehr nichts. Ein Teil der gewaltigen Energiedichte, die während der Inflation gespeichert wurde, wurde (in Übereinstimmung mit E = mc 2 ) in Materie umgewandelt, und das ist die Materie, die sich zu dem entwickelte, was wir heute sehen. Wie ich am Ende dieses Kapitels ausführe, würden wir Physiker immer noch gerne wissen, warum es im Universum mehr Materie als Antimaterie gibt. Aber was auch immer die Antwort auf diese Frage sein mag, so begann die uns bekannte Materie den Vorhersagen der Urknalltheorie zufolge mit ihrer Entwicklung, sobald die kosmologische Inflation beendet war.
    Die Inflation wurde als induktive Theorie abgeleitet. Sie löste zwar wichtige Probleme der gewöhnlichen Urknallexplosion, aber nur wenige glaubten wirklich an irgendeines der tatsächlichen Modelle für das Zustandekommen dieser Explosion. Keine zwingende Hochenergietheorie schien auf offensichtliche Weise eine Inflation zu implizieren. Da es eine so große Herausforderung war, ein glaubwürdiges Modell zu konstruieren, zweifelten viele Physiker (einschließlich derjenigen in Harvard, als ich im Hauptdiplom studierte) daran, dass die Idee richtig sein könnte. Auf der anderen Seite dachte Andrei Linde, ein in Russland geborener Physiker, der jetzt in Stanford lebt, und einer der Ersten war, der über die Inflation arbeitete, dass die Idee einfach deshalb richtig sein müsse, weil niemand eine andere Lösung für die Rätsel bezüglich der Größe, der Form und der Gleichförmigkeit des Universums gefunden hatte, die durch die Inflation gelöst wurden.
    Die Inflation war ein interessantes Beispiel für die Verknüpfung zwischen Wahrheit und Schönheit – oder für deren Mangel. Während die exponentielle Expansion des Universums viele Phänomene im Zusammenhang mit dem Beginn des Universums schön und prägnant erklärte, führte die Suche nach einer Theorie, aus der sich die exponentielle Expansion auf natürliche Weise ergibt, zu vielen nicht so schönen Modellen.
    Vor kurzem sind jedoch die meisten Physiker – obwohl sie mit den meisten Modellen immer noch nicht zufrieden sind – zu der Überzeugung gelangt, dass eine Inflation oder etwas sehr Ähnliches wirklich stattgefunden hat. Beobachtungen der letzten Jahre haben das kosmologische Bild der Urknall-Kosmologie mit vorangehender Inflation bestätigt. Viele Physiker verlassen sich jetzt darauf, dass vor der Entwicklung nach dem Urknall eine Phase der Inflation stattgefunden habe, weil Vorhersagen, die auf diese Theorien gegründet sind, mit beeindruckender Genauigkeit bestätigt wurden. Das wahre Modell, das der Inflation zugrunde liegt, ist zwar immer noch eine offene Frage. Aber für die exponentielle Expansion gibt es zurzeit viele stützende Belege.
    Eine Art von Beleg für die kosmologische