« Cosmologie/L'hypothèse de l'inflation » : différence entre les versions

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La densité d'énergie causée par le champ dépend du potentiel <math>V(\phi)</math> et de sa variation dans le temps (qui est un "équivalent" de l'énergie cinétique pour un champ scalaire). La formule exacte est la suivante :
 
: <math>\rho_{\phi} = \frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 + V(\phi)</math>, avec <math>\dot{\phi} = {\fracddot{d \phi}}^2 + {dt\dot{\phi}}^2</math>.
 
La pression est de :
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: <math>P_{\phi} = \frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 - V(\phi)</math>
 
On peut alors en déduire <math>\frac{d}{dt} \rho_{\phi}</math>, <math>\rho_{\phi} + P_{\phi}</math> et <math>\rho_{\phi} + 3 P_{\phi}</math>, deux valeurs qui seront utilisées dans ce qui suit :
Injectons ces équations dans les équations de Friedmann, ce qui donne :
 
: <math>H^2 = \frac{8d}{dt} \pirho_{\phi} G= \frac{d}{3dt} \left( \frac{1}{2} {\dot{\phi}'}^2 + V(\phi) \right) = {\ddot{\phi}}^2 + {\dot{\phi}}^2</math>
 
: <math>\fracrho_{a''}{a\phi} =+ - \fracP_{4 \pi G}{3phi} \left[= \left( \frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 + V(\phi) \right) + 3 \left( \frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 - V(\phi) \right) = {\right]dot{\phi}}^2</math>
 
: <math>\fracrho_{d\phi} + 3 P_{dt\phi} = \left( \frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 + V(\phi) \right) + 3 H \left[ \left( \frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 +- V(\phi) \right) += \leftfrac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 + V(\phi) + \frac{13}{2} {\dot{\phi}}^2 - 3 V(\phi) = 2 \rightleft( {\dot{\phi}}^2 - V(\phi) \right]= 0)</math>
 
Injectons ces équations dans les équations de Friedmann, ce qui donne :
Développons les deux dernières équations et simplifions:
 
: <math>H^2 = \frac{8 \pi G}{3} \left( \frac{1}{2} {{\phi}'}^2 + V(\phi) \right)</math>
 
: <math>\frac{a''}{a} = - \frac{4 \pi G}{3} \left[ \frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2 + Vleft(\phi) + \frac{3}{2} {\dot{\phi}}^2 - 3 V(\phi) \right) \right] = - \frac{8 \pi G}{3} \left[ {\dot{\phi}}^2 - V(\phi) \right]</math>
 
: <math>\left( {\ddot{\phi}}^2 + {\dot{\phi}}^2 \right) + 3 H {\dot{\phi}}^2 = 0</math>
 
Maintenant, négligeons le terme <math>\frac{1}{2} {\dot{\phi}}^2</math>, supposé bien plus petit que le potentiel <math>V(\phi)</math>. Les équations précédentes deviennent, sans simplifications :