Upptäck hans unika historia i det här blogginlägget. Han är en av grundpelarna inom elementarpartikelteorin!
Vem är Alan Guth?
Alan Guth är en teoretisk fysiker och kosmolog, mest känd för sitt arbete med elementarpartikelteori och hur partikelteori är tillämplig på det tidiga universum, och i synnerhet för idén, som han utvecklade omkring 1980, om kosmisk inflation och det inflationära universumet, idén att det tidiga universum gick igenom en fas av exponentiell expansion strax efter Big Bang, driven av en positiv vakuumenergitäthet.
Alan Harvey Guth föddes den 27 februari 1947 i den lilla staden New Brunswick, New Jersey, i USA, som barn till det judiska medelklassparet Hyman och Elaine Guth, som ägde en liten livsmedelsbutik och kemtvätt. Hans tidiga barndom var inte märkvärdig, även om han visade en stark fallenhet för matematik. Efter att ha gått i flera kommunala skolor hoppade han över sista året för att börja på ett femårigt program vid Massachusetts Institute of Technology (MIT), delvis för att han var rädd att bli inkallad till Vietnamkriget, som han starkt ogillade. Han tog sin kandidatexamen och magisterexamen 1969 och en doktorsexamen 1972.
1971 gifte han sig med sin ungdomskärlek Susan Tisch och de fick två barn: Lawrence (1977) och Jennifer (1983). Efter examen hade Guth dock svårt att hitta ett fast jobb, delvis på grund av den intensiva konkurrensen om universitetsprofessurer i samband med babyboomen, och tillbringade nio år med att resa runt i landet i tillfälliga fysikrelaterade postdoktorala jobb, inklusive Princeton (1971 till 1974), Columbia (1974 till 1977), Cornell (1977 till 1979) och Stanfords Linear Accelerator Center (1979 till 1980).
På Princeton koncentrerade han sig inledningsvis på partikelfysik, i synnerhet studier av kvarkar, de elementarpartiklar som protoner och neutroner består av. Hans forskning blev dock föråldrad i och med utvecklingen av teorin om kvantkromodynamik, som ironiskt nog utvecklades just där på Princeton, utan Guths vetskap, och som gav kvarkarna en ny speciell egenskap kallad ”färg”.
År 1974, vid Columbia, vände sig Guth mer till kosmologi och kosmogenes, och i synnerhet till arbete med magnetiska monopoler (enpoliga magneter, som ursprungligen hade förutsagts i teorin av James Clerk Maxwells ekvationer, men som ännu inte hade upptäckts i det verkliga universum). Guth föreslog att processen med spontana symmetribrott i det tidiga universum, som beskrivs av Steven Weinbergs ”elektrovågsteori”, skulle kunna ge upphov till mycket små diskontinuiteter i egenskaperna hos magnetiska monopoler.
Han började utveckla sin teori om kosmisk inflation vid Cornell 1978, när han letade efter lösningar på ”platthetsproblemet” i Big Bang-modellen för universum och på det problem som han själv hade identifierat, den uppenbara frånvaron av magnetiska monopoler. Återigen förlitade han sig på Steve Weinbergs tidigare arbete, nämligen hans Grand Unified theory (ett försök att förena de elektromagnetiska, svaga och starka kärnkrafterna).
Guths föreslagna lösning på dessa problem innebär en mycket kort men mycket snabb period av superkylning under en fördröjd fasövergång, vilket ger ett ”falskt vakuum” (ett tillfälligt instabilt tillstånd med lägsta möjliga energitäthet). Guth upptäckte att sönderfallet av det falska vakuumet i början av universum kunde ge fantastiska resultat, inklusive snabb expansion i allt högre hastigheter, vilket han kallade kosmisk inflation.
Den otroligt stora expansionen av universum som orsakades av inflation ”löste” både Robert Dickes platthetsproblem och Guths monopolproblem. Det löste emellertid också Big Bang-teorins ”horisontproblem” (den nyligen gjorda observationen att den kosmiska bakgrundsstrålningen verkade vara extremt enhetlig i hela universum, med nästan noll varians, vilket var paradoxalt eftersom det inte borde ha funnits tillräckligt med tid vid tidpunkten för skapandet av den kosmiska bakgrundsstrålningen för att en ände av kosmos skulle ha varit i kommunikation med den andra änden). Enligt Guths inflationsteori exploderade dock universum så snabbt att det inte fanns tid att bryta den grundläggande homogeniteten, och universum efter inflationen skulle därför ha varit mycket enhetligt, trots att delarna ännu inte var i kontakt med varandra.
Guth lade först fram sina idéer om kosmisk inflation vid ett seminarium på Stanfords Linear Accelerator Center i början av 1980 och gick från att oroa sig för sina jobbmöjligheter till att överraskas av erbjudanden över en natt. Han återvände till MIT 1980 och blev professor i fysik 1986.
Ett tag kunde han dock inte hitta ett sätt att stoppa inflationen (så att stjärnor och galaxer kunde bildas), ofta kallat ”graceful exit”-problemet, och han betraktade sin egen teori som ett misslyckande av det skälet. Men efter att ha läst en artikel av den ryske fysikern Andrei Linde (som hade arbetat med problemet på egen hand) och ytterligare arbete av Paul Steinhardt (som också hade arbetat med ”graceful exit”-problemet) i slutet av 1981, började han utbyta artiklar med dessa andra teoretiker och hjälpte varandra att utveckla inflationsteorin, och det har gjorts många ytterligare förbättringar och revideringar sedan Guths ursprungliga modell.
På senare tid har Guth uttryckt sin tro på att vårt universum bara är ett av otaliga universum som har uppstått som en del av ett multiversum. Enligt denna teori tar den kosmiska inflationen aldrig slut, utan fortsätter att expandera i exponentiell takt, med ytterligare universum som ständigt skapas som ”bubblor” inom inflationsprocessen (på vissa sätt liknar denna teori Fred Hoyles diskrediterade steady-state-teori). Han tror att hela kosmos skapades av kvantfluktuationer ur tomma intet (vilket han säger är helt förenligt med lagen om energins bevarande, eftersom det totala energivärdet förblir noll) och citeras för att ha sagt att ”universum är den ultimata gratislunchen”.
Guth fortsätter att föreläsa vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och har skrivit mer än 60 tekniska artiklar om effekterna av kosmisk inflation och dess interaktioner med partikelfysik. Han har vunnit många priser och medaljer, bland annat International Center for Theoretical Physics Medal och Eddington Medal. Hans bok från 1998, ”The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins”, blev en populär bestseller.
Upptäck vår följande artikel: Vem var Alexandre Friedmann?