宇宙膨胀与量子测量问题

Jérôme Martin、Vincent Vennin和Patrick Peter
物理学。版次D86,103524–2012年11月26日出版

摘要

根据宇宙膨胀,我们宇宙中的不均匀性是量子力学起源的。这个场景在现象学上非常吸引人,因为它解决了标准热大爆炸模型的难题,并自然地解释了为什么宇宙扰动的光谱几乎是尺度不变的。这也是一个讨论深层问题的理想场所,其中包括宇宙学背景下的量子测量问题。尽管扰动量子态的大压缩和退相干现象解释了量子到经典转变的许多方面,但在没有任何观测者的情况下,如何在早期宇宙中产生特定的结果仍有待理解。量子力学的连续自发局域化(CSL)方法试图解决一般情况下的量子测量问题。在这个框架中,波函数崩溃是由于向薛定谔方程中添加了新的非线性和随机项而引起的。在本文中,我们将此理论应用于通货膨胀,这相当于解决CSL参数振荡器的情况。我们选择波函数崩溃发生在Mukhanov-Sasaki变量的本征态上,并讨论了相应的修正Schrödinger方程。然后,我们计算了扰动的功率谱,并证明了它具有两个分支的普适形状,一个分支保持尺度不变,另一个分支具有n个S公司=4谱指数与宇宙微波背景各向异性观测结果明显矛盾。要求非标度不变部分位于观测窗口之外,对控制偏离普通量子力学的参数施加了严格的约束。由于场论中没有CSL放大机制,这也导致通货膨胀波动的崩溃机制无效。然后,我们确定坍塌时间。在小尺度上,坍塌几乎是瞬时的,我们精确地恢复了CSL谐振子的行为(在这种情况下,我们给出了新的结果),而在大尺度上,我们发现坍塌是延迟的,可能需要几次e折叠才能发生。我们的结论是,在本文所考虑的框架内,恢复通货膨胀的观测成功率,同时圆满解决通货膨胀的“宏观客观化”问题似乎存在问题。这项工作还为CSL参量振荡器系统提供了一个完整的解决方案,我们建议这一主题可以对进一步约束CSL参数起到非常重要的作用。我们的结果说明了膨胀和宇宙学对新物理的巨大制约作用。

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  • 收到日期:2012年7月17日

内政部:https://doi.org/10.103/PhysRevD.86.103524

©2012美国物理学会

作者和附属机构

杰罗姆·马丁*,文森特·维宁、和帕特里克·彼得

  • 巴黎天体物理研究所,UMR 7095-CNRS,皮埃尔和玛丽居里大学,98 bis大道Arago,75014巴黎,法国

  • *jmartin@iap.fr
  • vennin@iap.fr
  • peter@iap.fr

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第86卷,第。2012年11月10日至15日

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