Fedezze fel egyedülálló történetét ebben a blogbejegyzésben. Ő az elemi részecskeelmélet egyik alappillére!
Ki az az Alan Guth?
Alan Guth elméleti fizikus és kozmológus, aki leginkább az elemi részecskeelmélettel kapcsolatos munkásságáról és arról ismert, hogy a részecskeelmélet hogyan alkalmazható a korai világegyetemre, és különösen az általa 1980 körül kidolgozott elképzelésről, a kozmikus inflációról és az inflációs világegyetemről, vagyis arról az elképzelésről, hogy a korai világegyetem röviddel az ősrobbanás után egy exponenciális tágulási fázison ment keresztül, amelyet a pozitív vákuum energiasűrűség hajtott.
Alan Harvey Guth 1947. február 27-én született az egyesült államokbeli New Brunswick kisvárosában, New Jerseyben, egy középosztálybeli zsidó házaspár, Hyman és Elaine Guth gyermekeként, akiknek egy kis élelmiszerboltjuk és egy vegytisztítójuk volt. Korai gyermekkora nem volt figyelemre méltó, bár a matematika iránt erős hajlamot mutatott. Miután több állami iskolába is járt, a végzős évfolyamot kihagyta, hogy beiratkozzon a Massachusetts Institute of Technology (MIT) ötéves programjára, részben azért, mert félt, hogy besorozzák a vietnami háborúba, amit erősen helytelenített. 1969-ben szerzett alap- és mesterdiplomát, 1972-ben pedig doktori címet.
1971-ben feleségül vette középiskolai szerelmét, Susan Tisch-t, és két gyermekük született: Lawrence (1977) és Jennifer (1983). A diploma megszerzése után azonban Guth nehezen talált állandó állást, részben a baby boom miatt az egyetemi professzori állásokért folyó éles verseny miatt, és kilenc évig utazgatott az országban ideiglenes, fizikával kapcsolatos posztdoktori állásokban, többek között Princetonban (1971-1974), Columbiában (1974-1977), Cornellben (1977-1979) és a Stanfordi Lineáris Gyorsítóközpontban (1979-1980).
A Princetonon kezdetben a részecskefizikára, különösen a kvarkok, a protonokat és neutronokat alkotó elemi részecskék tanulmányozására összpontosított. Kutatásai azonban elavulttá váltak a kvantumkromodinamika elméletének kidolgozásával, amelyet ironikus módon éppen ott, Princetonban fejlesztettek ki, Guth tudta nélkül, és amely a kvarkoknak egy különleges új tulajdonságot, a “színt” adta.
1974-ben a Columbián Guth inkább a kozmológia és a kozmogenezis felé fordult, és különösen a mágneses monopólusokkal (egypólusú mágnesek, amelyeket eredetileg James Clerk Maxwell egyenletei elméletben megjósoltak, de a valós világegyetemben még nem fedeztek fel) kapcsolatos munkával foglalkozott. Guth azt javasolta, hogy a korai világegyetemben a spontán szimmetriatörés folyamata, amelyet Steven Weinberg “elektrogyenge elmélete” ír le, nagyon kis, a mágneses monopólusok tulajdonságaival rendelkező diszkontinuitásokat hozhat létre.
A kozmikus infláció elméletének kidolgozását 1978-ban kezdte el a Cornell Egyetemen, amikor a világegyetem ősrobbanásos modelljének “lapossági problémájára” és a maga által azonosított problémára, a mágneses monopólusok látszólagos hiányára keresett megoldást. Ismét Steve Weinberg korábbi munkájára támaszkodott, nevezetesen a Nagy Egyesített Elméletére (az elektromágneses, a gyenge és az erős magerő egyesítésére tett kísérlet).
Guth e problémákra javasolt megoldása egy késleltetett fázisátmenet során bekövetkező, nagyon rövid, de nagyon gyors szuperhűléses időszakot foglal magában, amely “hamis vákuumot” (a lehető legkisebb energiasűrűségű, átmeneti instabil állapotot) hoz létre. Guth felfedezte, hogy a hamis vákuum bomlása a világegyetem kezdetén elképesztő eredményeket hozhat, beleértve az egyre nagyobb sebességű gyors tágulást, amit kozmikus inflációnak nevezett.
A világegyetem infláció okozta hihetetlenül hatalmas tágulása “megoldotta” mind Robert Dickes lapossági problémáját, mind Guth monopólus problémáját. Ugyanakkor megoldotta az ősrobbanás-elmélet “horizont-problémáját” is (azt az újabb megfigyelést, hogy a kozmikus háttérsugárzás rendkívül egyenletesnek tűnt az egész világegyetemben, szinte nulla szórással, ami paradox volt, mert a kozmikus háttérsugárzás keletkezésének idején nem lett volna elég idő ahhoz, hogy a kozmosz egyik vége kommunikáljon a másik végével). Guth inflációs elmélete szerint azonban a világegyetem olyan gyorsan felrobbant, hogy nem volt idő a lényegi homogenitás megbontására, ezért az infláció utáni világegyetem nagyon egyenletes lett volna, még akkor is, ha a részek még nem érintkeztek egymással.
Guth először 1980 elején fejtette ki a kozmikus inflációval kapcsolatos elképzeléseit a Stanford Lineáris Gyorsító Központban tartott szemináriumon, és az álláslehetőségek miatt való aggódásból egyik napról a másikra ajánlatokkal viharzott. 1980-ban visszatért az MIT-re, és 1986-ban a fizika professzora lett.
Egy ideig azonban nem tudta megtalálni a módját annak, hogyan lehetne megállítani az inflációt (hogy csillagok és galaxisok alakulhassanak ki), amit gyakran “graceful exit” problémaként emlegetnek, és emiatt saját elméletét kudarcnak tekintette. Miután azonban 1981 végén elolvasta Andrej Linde orosz fizikus (aki ettől függetlenül dolgozott a problémán) és Paul Steinhardt (aki szintén a graceful exit problémán dolgozott) egy tanulmányát, elkezdett tanulmányokat cserélni ezekkel a többi elméletíróval, segítve egymást az infláció elméletének fejlesztésében, és Guth eredeti modellje óta számos további finomítás és átdolgozás történt.
Guth a közelmúltban kifejezte meggyőződését, hogy a mi univerzumunk csak egy a számtalan univerzum közül, amelyek egy multiverzum részeként jöttek létre. Ezen elmélet szerint a kozmikus infláció soha nem ér véget, hanem továbbra is exponenciális ütemben tágul, és az inflációs folyamaton belül folyamatosan újabb univerzumok jönnek létre “buborékokként” (bizonyos szempontból ez az elmélet hasonlít Fred Hoyle diszkreditált állandósult állapotú elméletéhez). Úgy véli, hogy az egész kozmoszt kvantumfluktuációk hozták létre a semmiből (ami szerinte tökéletesen összeegyeztethető az energia megőrzésének törvényével, mivel az energia összértéke nulla marad), és idézik, hogy “az univerzum a végső ingyen ebéd”.
Guth továbbra is tart előadásokat a Massachusetts Institute of Technology-n (MIT), és több mint 60 műszaki cikket írt a kozmikus infláció hatásairól és a részecskefizikával való kölcsönhatásairól. Számos díjat és kitüntetést nyert, köztük a Nemzetközi Elméleti Fizikai Központ Érdemérmét és az Eddington-érmet. 1998-ban megjelent könyve, “The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins” (Az inflációs univerzum: A kozmikus eredet új elmélete) népszerű bestseller lett.
Fedezze fel következő cikkünket: Ki volt Alexandre Friedmann?