Andrzej Linde - Andrei Linde

Andrei Linde
Andrei Linde 2018.jpg
Portret Lindego w 2018 roku
Urodzony ( 02.03.1948 )2 marca 1948 (wiek 73)
Alma Mater Uniwersytet Państwowy w Moskwie
Znany z Prace nad mechanizmem kosmicznej inflacji
KKLT
Małżonkowie Renata Kallosh
Nagrody 2018   Nagroda Gamowa
2014   Nagroda Kavli
2012   Nagroda Fundamental Physics
2004   Nagroda Grubera
2002   Medal Dirac
2002 Medal Oskara Kleina
Kariera naukowa
Pola Fizyka teoretyczna
Kosmologia fizyczna
Instytucje Instytut Fizyki im. Lebiediewa
CERN
Stanford University
Doradca doktorski David Kirzhnits

Andrei Dmitriyevich Linde ( ros . Андре́й Дми́триевич Ли́нде ; ur. 2 marca 1948) jest rosyjsko-amerykańskim fizykiem teoretycznym i profesorem fizyki Haralda Trapa Friisa na Uniwersytecie Stanforda .

Linde jest jednym z głównych autorów teorii inflacyjnego wszechświata , a także teorii wiecznej inflacji i inflacyjnego wieloświata . Uzyskał tytuł Bachelor of Science na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym . W 1975 roku Linde uzyskał tytuł doktora. z Instytutu Fizycznego im . Lebiediewa w Moskwie . Pracował w CERN (Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych) od 1989 roku, aw 1990 przeniósł się do Stanów Zjednoczonych, gdzie został profesorem fizyki na Uniwersytecie Stanforda . Wśród różnych nagród, które otrzymał za swoją pracę nad inflacją , w 2002 roku został odznaczony Medalem Diraca , wraz z Alanem Guthem z MIT i Paulem Steinhardtem z Princeton University . W 2004 roku otrzymał wraz z Alanem Guthem nagrodę Grubera w dziedzinie kosmologii za rozwój kosmologii inflacyjnej . W 2012 roku wraz z Alanem Guthem został inauguracyjnym laureatem nagrody Fundamental Physics Prize . W 2014 roku wraz z Alanem Guthem i Aleksiejem Starobinskim otrzymał nagrodę Kavli w dziedzinie astrofizyki „za pionierską teorię kosmicznej inflacji” . W 2018 otrzymał Nagrodę Gamowa.

Kosmologiczne przemiany fazowe i stara inflacja

W latach 1972-1976 David Kirzhnits i Andrei Linde opracowali teorię kosmologicznych przejść fazowych . Zgodnie z tą teorią we wczesnym wszechświecie nie było dużej różnicy między oddziaływaniami słabymi , silnymi i elektromagnetycznymi . Oddziaływania te różniły się od siebie tylko stopniowo, po kosmologicznych przejściach fazowych, które miały miejsce, gdy temperatura w rozszerzającym się Wszechświecie stała się dostatecznie niska. W 1974 Linde stwierdził, że gęstość energii od skalarnych pól , które łamią symetrię między różnymi interakcjami mogą odgrywać rolę energii próżni gęstości (The stałej kosmologicznej ) w równaniach Einsteina . W latach 1976-1978 Linde wykazał, że uwolnienie tej energii podczas kosmologicznych przejść fazowych może wystarczyć do podgrzania wszechświata.

Obserwacje te stały się głównymi składnikami pierwszej wersji teorii inflacyjnego wszechświata zaproponowanej przez Alana Gutha w 1980 roku. Teoria ta, zwana obecnie „ starą teorią inflacji ”, opierała się na założeniu, że początkowo wszechświat był gorący. Następnie doświadczył kosmologicznych przejść fazowych i tymczasowo utknął w przechłodzonej metastabilnej próżni ( fałszywa próżnia ). Wszechświat następnie rozszerzył się wykładniczo  – „nadmuchał” – aż do zaniku fałszywej próżni i ponownego rozgrzania wszechświata. Pomysł ten przyciągnął wiele uwagi, ponieważ może dostarczyć unikalnego rozwiązania wielu trudnych problemów standardowej teorii Wielkiego Wybuchu . W szczególności mogłoby to wyjaśnić, dlaczego wszechświat jest tak duży i jednolity . Jednak, jak Guth natychmiast zdał sobie sprawę, ten scenariusz nie zadziałał tak, jak zamierzano: rozpad fałszywej próżni spowodowałby, że wszechświat byłby wyjątkowo niejednorodny .

Nowa inflacja

W 1981 roku Linde opracował kolejną wersję teorii inflacyjnej, którą nazwał „ Nową inflacją ”. Wykazał, że wykładniczo szybka ekspansja Wszechświata może zachodzić nie tylko w fałszywej próżni, ale także podczas powolnego odchodzenia od fałszywej próżni. Teoria ta rozwiązała problemy pierwotnego modelu zaproponowanego przez Gutha, zachowując większość jego atrakcyjnych cech. Kilka miesięcy później podobny scenariusz zaproponowali Andreas Albrecht i Paul Steinhardt, odwołując się do artykułu Lindego. Wkrótce potem zdano sobie sprawę, że nowy scenariusz inflacyjny również miał pewne problemy. Większość z nich powstała ze względu na standardowe założenie, że wczesny wszechświat był początkowo bardzo gorący, a inflacja wystąpiła podczas kosmologicznych przejść fazowych.

Chaotyczna inflacja

W 1983 roku Linde porzucił niektóre kluczowe zasady starej i nowej inflacji i zaproponował bardziej ogólną teorię inflacji, inflację chaotyczną . Inflacja chaotyczna występuje w znacznie szerszej klasie teorii, bez konieczności zakładania początkowej równowagi termicznej . Podstawowe zasady tego scenariusza zostały włączone do większości obecnie istniejących realistycznych wersji teorii inflacji. Chaotyczna inflacja zmieniła nasz sposób myślenia o początku inflacji. Później Linde zaproponował również możliwą modyfikację sposobu, w jaki inflacja może się skończyć, poprzez opracowanie hybrydowego scenariusza inflacji . W tym modelu inflacja kończy się z powodu niestabilności „wodospadu”.

Stworzenie materii we wszechświecie

Zgodnie z teorią inflacji, wszystkie cząstki elementarne we wszechświecie powstały po zakończeniu inflacji w procesie zwanym przegrzewaniem . Pierwsza wersja teorii ponownego nagrzewania, która jest w istocie teorią stworzenia materii we wszechświecie, została opracowana w 1982 roku przez Aleksandra Dołgowa i Lindego, a także przez LF Abbotta , Edwarda Farhi i Marka B. Wise . W 1994 r. teoria ta została zrewidowana przez LA Kofmana , Lindego i Alexeia Starobinsky'ego . Wykazali, że proces tworzenia materii po inflacji może być znacznie wydajniejszy ze względu na efekt rezonansu parametrycznego .

Inflacyjny multiwers i wieczna inflacja chaotyczna

Być może najdalej idące przewidywania Lindego dotyczyły tego, co obecnie nazywa się teorią inflacyjnego wieloświata lub krajobrazu teorii strun . W latach 1982-1983 Steinhardt, Linde i Alexander Vilenkin zdali sobie sprawę, że wykładnicza ekspansja nowego scenariusza inflacji, gdy już się rozpocznie, trwa bez końca w niektórych częściach wszechświata. Na podstawie tego scenariusza Linde zaproponował model samoodtwarzającego się wszechświata inflacyjnego składającego się z różnych części. Te części są wykładniczo duże i jednolite z powodu inflacji. Dlatego dla wszystkich praktycznych celów każda z tych części wygląda jak oddzielny mini-wszechświat, czyli kieszonkowy wszechświat, niezależnie od tego, co dzieje się w innych częściach wszechświata.

Mieszkańcy każdej z tych części mogą sądzić, że wszechświat wszędzie wygląda tak samo, a masy cząstek elementarnych oraz prawa ich wzajemnego oddziaływania muszą być takie same na całym świecie. Jednak w kontekście kosmologii inflacyjnej, różne wszechświaty kieszonkowe mogą mieć różne prawa fizyki niskoenergetycznej działające w każdym z nich. W ten sposób nasz świat, zamiast być pojedynczym sferycznie symetrycznym, rozszerzającym się balonem, staje się ogromnym fraktalem , inflacyjnym multiwersem składającym się z wielu różnych wszechświatów kieszeniowych o różnych właściwościach. Dostarczyło to prostej naukowej interpretacji kosmologicznej zasady antropicznej : nasz świat może składać się z różnych części, ale możemy żyć tylko w tych częściach wieloświata, które mogą podtrzymywać życie takie, jakie znamy.

Idee te nie wzbudziły wówczas zbytniej uwagi, po części dlatego, że zasada antropiczna była bardzo niepopularna, po części dlatego, że nowy scenariusz inflacyjny nie do końca się sprawdził i został zastąpiony scenariuszem chaotycznej inflacji. Jednak w 1986 roku Linde odkrył, że w wielu wersjach scenariusza chaotycznej inflacji proces wykładniczej ekspansji wszechświata również trwa w nieskończoność w niektórych częściach wszechświata. Linde nazwał ten proces wieczną inflacją . Fluktuacje kwantowe, powstałe podczas wiecznego chaotycznej inflacji są tak duże, że można je łatwo przesunąć różnych części wszechświata z jednego stanu podciśnienia do drugiego, a nawet zmienić skuteczną wymiarowości z czasoprzestrzeni . Dało to bardzo mocną realizację teorii wieloświata.

Linde i jego kolega ze Stanford, Vitaly Vanchurin, obliczyli liczbę wszystkich możliwych wszechświatów na około 10^10^16, jeśli nie weźmiemy pod uwagę faktu, że ludzie jako obserwatorzy mają ograniczoną zdolność rozróżniania większej liczby wszechświatów. Jeśli weźmiemy to pod uwagę, może istnieć aż 10^10^10^7 wszechświatów. Analizując mechanizm powolnej inflacji , który początkowo generował fluktuacje kwantowe , naukowcy mogli oszacować liczbę powstałych wszechświatów na 10^10^10^7.

Inflacja i teoria strun

Istotny postęp w tej dziedzinie uzyskano, gdy teoria inflacyjnego wieloświata została zaimplementowana w kontekście teorii strun . W 2000 roku Raphael Bousso i Joseph Polchinski zaproponowali wykorzystanie reżimu wiecznej inflacji i przejść między wieloma różnymi próżniami w teorii strun do rozwiązania problemu stałej kosmologicznej . W tamtym czasie nie znano żadnej stabilnej ani metastabilnej próżni teorii strun. Możliwy mechanizm stabilizacji próżni w teorii strun zaproponowali w 2003 roku Shamit Kachru , Renata Kallosh , Linde i Sandip Trivedi , którzy również odkryli, że wszystkie te próżni opisujące rozszerzający się wszechświat są metastabilne, tj. muszą w końcu ulec rozkładowi (patrz mechanizm KKLT ). Następnie Michael R. Douglas i jego współpracownicy oszacowali, że całkowita liczba różnych próżni strunowych może wynosić nawet 10 500 , a nawet więcej, a Leonard Susskind opracował scenariusz krajobrazu teorii strun w oparciu o badanie kosmologicznych przejść fazowych między różnymi próżniami w teorii strun. .

Jednym z głównych wyzwań tej teorii jest znalezienie prawdopodobieństwa życia w każdej z tych różnych części wszechświata. Jednak po przywołaniu teorii strun niezwykle trudno jest powrócić do poprzedniego obrazu pojedynczego wszechświata. W tym celu należałoby udowodnić, że tylko jedna z wielu próżni teorii strun jest rzeczywiście możliwa i zaproponować alternatywne rozwiązanie wielu problemów, które można rozwiązać za pomocą antropicznej zasady kosmologicznej w kontekście teoria wieloświata inflacyjnego.,

Linde kontynuuje swoją pracę nad teorią inflacyjnego wieloświata. W szczególności Renata Kallosh i Andrei Linde wraz ze swoimi współpracownikami opracowali teorię atraktorów kosmologicznych. Jest to szeroka klasa wersji kosmologii inflacyjnej, które najlepiej pasują do najnowszych danych obserwacyjnych.

Honory i nagrody

W lipcu 2012 roku Linde został inauguracyjnym laureatem nagrody Fundamental Physics Prize , stworzonej przez fizyka i przedsiębiorcę internetowego Yuri Milnera . W 2014 roku był współodbiorcą, wraz z Alanem Guthem i Aleksiejem Starobinskym , Nagrody Kavli przyznawanej przez Norweską Akademię Nauki i Literatury .

Linde jest członkiem Narodowej Akademii Nauk i Amerykańskiej Akademii Sztuki i Nauki .

Życie osobiste

Linde jest żoną Renaty Kallosh . Mają dwóch synów.

Bibliografia

Linki zewnętrzne