Andrej Linde- Andrei Linde

Andreas Linde
Andrei Linde 2018.jpg
Linde im Porträt 2018
Geboren ( 1948-03-02 )2. März 1948 (73 Jahre)
Alma Mater Moskauer Staatsuniversität
Bekannt für Arbeit am kosmischen Inflations-
KKLT-Mechanismus
Ehepartner Renata Kallosh
Auszeichnungen 2018   Gamow-Preis
2014   Kavli-Preis
2012   Fundamental Physics Prize
2004   Gruber-Preis
2002   Dirac-Medaille
2002 Oskar-Klein-Medaille
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Theoretische Physik
Physikalische Kosmologie
Institutionen Physikalisches Institut Lebedev
CERN
Stanford University
Doktoratsberater David Kirzhnits

Andrei Dmitriyevich Linde ( russisch : Андре́й Дми́триевич Ли́нде ; * 2. März 1948) ist ein russisch-amerikanischer theoretischer Physiker und Harald Trap Friis Professor für Physik an der Stanford University .

Linde ist einer der Hauptautoren der inflationären Universumstheorie sowie der Theorie der ewigen Inflation und des inflationären Multiversums . Er erhielt seinen Bachelor of Science an der Moskauer Staatlichen Universität . 1975 promovierte Linde zum Dr. vom Physikalischen Institut Lebedew in Moskau . Er arbeitete seit 1989 am CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) und zog 1990 in die Vereinigten Staaten, wo er als Professor für Physik an der Stanford University tätig wurde . Unter den verschiedenen Auszeichnungen, die er für seine Arbeiten zur Inflation erhielt , wurde er 2002 zusammen mit Alan Guth vom MIT und Paul Steinhardt von der Princeton University mit der Dirac-Medaille ausgezeichnet . 2004 erhielt er zusammen mit Alan Guth den Gruber-Preis für Kosmologie für die Entwicklung der inflationären Kosmologie . 2012 war er zusammen mit Alan Guth der erste Preisträger des Fundamental Physics Prize . 2014 erhielt er zusammen mit Alan Guth und Alexei Starobinsky den Kavli-Preis für Astrophysik "für den Weg in die Theorie der kosmischen Inflation" . 2018 erhielt er den Gamow-Preis.

Kosmologische Phasenübergänge und alte Inflation

Von 1972 bis 1976 entwickelten David Kirzhnits und Andrei Linde eine Theorie der kosmologischen Phasenübergänge . Nach dieser Theorie gab es im sehr frühen Universum keinen großen Unterschied zwischen schwachen , starken und elektromagnetischen Wechselwirkungen . Diese Wechselwirkungen unterschieden sich nur allmählich voneinander, nach den kosmologischen Phasenübergängen, die auftraten, als die Temperatur im expandierenden Universum ausreichend klein wurde. Im Jahr 1974 fand Linde , dass die Energiedichte von skalaren Feldern , die die Symmetrie brechen zwischen dem verschiedenen Wechselwirkungen , die Rolle der spielen kann Vakuumenergiedichte (die kosmologische Konstante ) in den Einstein - Gleichungen . Linde zeigte zwischen 1976 und 1978, dass die Freisetzung dieser Energie während der kosmologischen Phasenübergänge ausreichen kann, um das Universum aufzuheizen.

Diese Beobachtungen wurden zu den Hauptbestandteilen der ersten Version der Theorie des inflationären Universums, die 1980 von Alan Guth vorgeschlagen wurde . Diese Theorie, die heute als " Alte Inflationstheorie " bezeichnet wird, basierte auf der Annahme, dass das Universum ursprünglich heiß war. Es erlebte dann die kosmologischen Phasenübergänge und blieb vorübergehend in einem unterkühlten metastabilen Vakuumzustand (einem falschen Vakuum ) stecken . Das Universum expandierte dann exponentiell  – „aufgeblasen“ – bis das falsche Vakuum zerfiel und das Universum wieder heiß wurde. Diese Idee erregte viel Aufmerksamkeit, weil sie eine einzigartige Lösung für viele schwierige Probleme der Standard- Urknalltheorie bieten könnte . Insbesondere könnte es erklären, warum das Universum so groß und so einheitlich ist . Wie Guth jedoch sofort erkannte, funktionierte dieses Szenario nicht ganz wie beabsichtigt: Der Zerfall des falschen Vakuums würde das Universum extrem inhomogen machen .

Neue Inflation

1981 entwickelte Linde eine weitere Version der Inflationstheorie, die er „ Neue Inflation “ nannte. Er zeigte, dass die exponentiell schnelle Expansion des Universums nicht nur im falschen Vakuum stattfinden kann, sondern auch während eines langsamen Übergangs weg vom falschen Vakuum. Diese Theorie löste die Probleme des von Guth vorgeschlagenen ursprünglichen Modells, während die meisten seiner attraktiven Eigenschaften beibehalten wurden. Einige Monate später schlugen Andreas Albrecht und Paul Steinhardt ein ähnliches Szenario vor, das sich auf Lindes Papier bezog. Bald darauf wurde klar, dass auch das neue Inflationsszenario unter einigen Problemen litt. Die meisten von ihnen entstanden aufgrund der Standardannahme, dass das frühe Universum anfangs sehr heiß war und während der kosmologischen Phasenübergänge Inflation auftrat.

Chaotische Inflation

1983 gab Linde einige der Schlüsselprinzipien der alten und neuen Inflation auf und schlug eine allgemeinere Inflationstheorie vor, die chaotische Inflation . Chaotische Inflation tritt in einer viel breiteren Klasse von Theorien auf, ohne dass die Annahme eines anfänglichen thermischen Gleichgewichts erforderlich ist . Die Grundprinzipien dieses Szenarios wurden in die meisten der derzeit existierenden realistischen Versionen der Inflationstheorie aufgenommen. Die chaotische Inflation hat unsere Denkweise über den Beginn der Inflation verändert. Später schlug Linde auch eine mögliche Modifikation des Inflationsendes durch die Entwicklung des hybriden Inflationsszenarios vor . In diesem Modell endet die Inflation aufgrund der „Wasserfall“-Instabilität.

Entstehung von Materie im Universum

Nach der Inflationstheorie entstanden alle Elementarteilchen im Universum nach dem Ende der Inflation in einem Prozess, der Wiedererwärmung genannt wird . Die erste Version der Theorie der Wiedererwärmung, die im Wesentlichen die Theorie der Entstehung von Materie im Universum ist, wurde 1982 von Alexander Dolgov und Linde sowie von LF Abbott , Edward Farhi und Mark B. Wise entwickelt . 1994 wurde diese Theorie von LA Kofman , Linde und Alexei Starobinsky revidiert . Sie haben gezeigt, dass der Prozess der Materiebildung nach dem Aufblasen aufgrund des Effekts der parametrischen Resonanz viel effizienter sein kann .

Inflationäres Multiversum und ewige chaotische Inflation

Die vielleicht weitreichendste Vorhersage von Linde bezog sich auf das, was heute die Theorie des inflationären Multiversums oder die Stringtheorie-Landschaft genannt wird . 1982-1983 erkannten Steinhardt, Linde und Alexander Vilenkin , dass die exponentielle Expansion des neuen Inflationsszenarios, wenn es einmal begonnen hat, in einigen Teilen des Universums endlos weitergeht. Auf Basis dieses Szenarios schlug Linde ein Modell eines sich selbst reproduzierenden inflationären Universums vor, das aus verschiedenen Teilen besteht. Diese Teile sind aufgrund der Inflation exponentiell groß und gleichförmig. Daher sieht für alle praktischen Zwecke jeder dieser Teile wie ein separates Mini-Universum oder Taschenuniversum aus, unabhängig davon, was in anderen Teilen des Universums passiert.

Die Bewohner jedes dieser Teile mögen denken, dass das Universum überall gleich aussieht und die Massen der Elementarteilchen sowie die Gesetze ihrer Wechselwirkungen auf der ganzen Welt gleich sein müssen. Im Kontext der inflationären Kosmologie können jedoch verschiedene Taschenuniversen in jedem von ihnen unterschiedliche Gesetze der Niedrigenergiephysik haben. So wird unsere Welt, anstatt ein einzelner sich kugelsymmetrisch ausdehnender Ballon zu sein, zu einem riesigen Fraktal , einem inflationären Multiversum, das aus vielen verschiedenen Taschenuniversen mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht. Dies lieferte eine einfache wissenschaftliche Interpretation des kosmologischen anthropischen Prinzips : Unsere Welt kann aus verschiedenen Teilen bestehen, aber wir können nur in den Teilen des Multiversums leben, die das Leben, wie wir es kennen, unterstützen können.

Diese Ideen fanden damals wenig Beachtung, teils weil das anthropische Prinzip sehr unbeliebt war, teils weil das neue Inflationsszenario nicht ganz funktionierte und durch das chaotische Inflationsszenario ersetzt wurde. Allerdings stellte Linde 1986 fest, dass in vielen Varianten des chaotischen Inflationsszenarios der Prozess der exponentiellen Expansion des Universums auch in einigen Teilen des Universums ewig andauert. Linde nannte diesen Vorgang ewige Inflation . Quantenfluktuationen, die während der ewigen chaotischen Inflation erzeugt werden, sind so groß, dass sie verschiedene Teile des Universums leicht von einem Vakuumzustand in einen anderen schieben und sogar die effektive Dimension der Raumzeit verändern können . Dies lieferte eine sehr starke Verwirklichung der Theorie des Multiversums.

Linde und sein Stanford-Kollege Vitaly Vanchurin berechneten die Anzahl aller möglichen Universen auf etwa 10^10^16, wenn wir nicht berücksichtigen, dass der Mensch als Beobachter in seiner Fähigkeit, mehr Universen zu unterscheiden, eingeschränkt ist. Wenn dies berücksichtigt wird, könnte es bis zu 10^10^10^7 Universen geben. Durch die Analyse des Slow-Roll-Inflationsmechanismus , der ursprünglich die Quantenfluktuationen erzeugte , konnten die Wissenschaftler die Anzahl der resultierenden Universen auf 10^10^10^7 schätzen.

Inflation und Stringtheorie

Ein bedeutender Fortschritt auf diesem Gebiet wurde erzielt, als die Theorie des inflationären Multiversums im Kontext der Stringtheorie implementiert wurde . Im Jahr 2000 schlugen Raphael Bousso und Joseph Polchinski vor, das Regime der ewigen Inflation und der Übergänge zwischen vielen verschiedenen Vakua in der Stringtheorie zur Lösung des kosmologischen Konstantenproblems zu verwenden. Zu dieser Zeit waren eigentlich keine stabilen oder metastabilen Vakua der Stringtheorie bekannt. Ein möglicher Mechanismus der Vakuumstabilisierung der Stringtheorie wurde 2003 von Shamit Kachru , Renata Kallosh , Linde und Sandip Trivedi vorgeschlagen , die auch fanden, dass alle diese Vakua, die das expandierende Universum beschreiben, metastabil sind, dh sie müssen schließlich zerfallen (siehe KKLT-Mechanismus ). Dann schätzten Michael R. Douglas und seine Mitarbeiter, dass die Gesamtzahl der unterschiedlichen stringenten Vakua bis zu 10 500 oder sogar mehr betragen kann , und Leonard Susskind entwickelte das Stringtheorie-Landschaftsszenario basierend auf der Untersuchung kosmologischer Phasenübergänge zwischen verschiedenen Stringtheorie-Vakua .

Eine der Hauptherausforderungen dieser Theorie besteht darin, die Wahrscheinlichkeit zu finden , in jedem dieser verschiedenen Teile des Universums zu leben. Wenn man sich jedoch einmal auf die Stringtheorie berufen hat, ist es äußerst schwierig, zum vorherigen Bild eines einzelnen Universums zurückzukehren. Um dies zu tun, müsste man beweisen, dass nur eine der vielen Leerstellen der Stringtheorie tatsächlich möglich ist, und eine alternative Lösung der vielen Probleme vorzuschlagen, die mit dem anthropischen kosmologischen Prinzip im Kontext der Theorie des inflationären Multiversums.,

Linde setzt seine Arbeiten zur Theorie des inflationären Multiversums fort. Insbesondere Renata Kallosh und Andrei Linde entwickelten zusammen mit ihren Mitarbeitern eine Theorie der kosmologischen Attraktoren. Dies ist eine breite Klasse von Versionen der inflationären Kosmologie , die eine der besten Anpassungen an die neuesten Beobachtungsdaten bietet.

Ehren und Auszeichnungen

Im Juli 2012 war Linde erstmaliger Preisträger des Fundamental Physics Prize , einer Kreation des Physikers und Internet-Unternehmers Yuri Milner . 2014 war er gemeinsam mit Alan Guth und Alexei Starobinsky Mitempfänger des Kavli-Preises der Norwegischen Akademie der Wissenschaften .

Linde ist Mitglied der National Academy of Sciences und der American Academy of Arts and Sciences .

Persönliches Leben

Linde ist mit Renata Kallosh verheiratet . Sie haben zwei Söhne.

Verweise

Externe Links