Probleme der Standardtheorie vom Urknall …
… und ihre Lösung im Szenario der Kosmischen Inflation
Expansion: Was hat die Ausdehnung des Weltraums verursacht?
Das Inflaton – ein hypothetisches Feld, das mit seinem negativen Druck wie Antigravitation wirkt.
Homogenität: Warum ist das Universum überall und in allen Richtungen extrem gleichförmig? (Der heute beobachtbare Weltraum mit etwa 1026 Meter Durchmesser wäre im Alter von 10–35 Sekunden knapp einen Zentimeter groß gewesen, doch das Licht konnte damals erst etwa 10–27 Meter zurücklegen – also viel zu wenig, um Anfangsunterschiede auszugleichen.)
Weil durch die exponentielle Ausdehnung des Weltraums das heute beobachtbare Universum aus einer viel kleineren Region entstanden ist als ohne Inflation. Diese Region war so winzig, dass alle ihre Teilbereiche in Wechselwirkung standen und sich einander anglichen. Diese Homogenität hat die Inflation erhalten und enorm „vergrößert”.
Flachheit: Woher kommt die insgesamt nahezu ungekrümmte Geometrie des Weltraums? (Als zufällige Anfangsbedingung wäre sie extrem unwahrscheinlich, etwa 1 zu 1058.)
Durch die Inflation, die den Raum in alle Richtungen „ gestreckt” hat – ähnlich, wie ein zerknittertes Tischtuch beim Auseinanderziehen geglättet wird.
Fluktuationen: Woher stammen die winzigen Temperaturunterschiede in der Kosmischen Hintergrundstrahlung?
(Sie spiegeln Dichteunterschiede im Urgas wieder, aus denen später Galaxien und Galaxienhaufen entstanden.)
Von zufälligen Quantenfluktuationen, die sich vor der Inflation ereignet haben und durch sie extrem verstärkt und vergrößert wurden.
Topologische Defekte: Warum sehen Astronomen keine exotischen Objekte (Magnetische Monopole, Kosmische Strings, Domänengrenzen oder Texturen), wie sie von bestimmten Theorien der Teilchenphysik vorausgesagt werden?
Weil die Defekte, falls sie existieren, durch die Inflation so weit auseinandergetrieben wurden, dass sie im beobachtbaren Universum (fast) nicht vorkommen.
Teilchenzahl: Woher kommen die ungefähr 1080 Elementarteilchen im beobachtbaren Weltraum?
Aus der Zerfallsenergie des Inflatonfelds, als die Inflation aufhörte.
Eindeutigkeit: Warum sind die Naturgesetze und -konstanten genau so, wie sie sind?
Weil vielleicht alle Möglichkeiten irgendwo realisiert sind, wenn die Inflation zur Entstehung unterschiedlicher Universen führt.
