Inflaton

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L'inflaton est le nom donné à la forme de matière responsable de l'inflation cosmique, cette époque où l'univers grandit de façon colossale. Du point de vue de la physique des particules, il s'agit d'un champ scalaire, à l'instar du champ de Higgs électrofaible, mais qui est doté d'une dynamique très différente. Lors de la phase d'inflation, la pression de l'inflaton devient négative et reste pendant toute cette période presque constante au cours du temps, tout comme sa densité d'énergie, qui prend elle aussi une valeur constante mais opposée. Ainsi, l'inflaton se comporte-t-il de façon semblable à une constante cosmologique. Il est ainsi à l'origine d'une phase d'expansion accélérée qui permet à une petite région homogène de l'univers de prendre des dimensions considérables (immensément plus grande que l'univers observable aujourd'hui), tout en restant homogène. C'est la façon dont l'inflation résout le problème de l'horizon.

La densité d'énergie de l'inflaton est considérable : près de 10¹¹⁰ supérieure à la densité actuelle de l'univers. Lors de la fin de la phase d'inflation, la pression du champ scalaire croît pour atteindre une valeur quasi nulle. À ce moment là, ce champ entre dans une nouvelle phase dynamique très différente, où il cède son énergie à d'autres formes de matière (on dit parfois qu'il se désintègre en particules élémentaires). Cette phase extrêmement complexe est appelée préchauffage, et marque la fin de la phase d'expansion accélérée de l'univers.

En général, la densité d'énergie de l'inflaton présente de petites fluctuations spatiales d'origine quantique. Ces fluctuations résistent à la phase de préchauffage et sont transférée à la matière ordinaire qui se forme suite à cette phase. Elles sont ainsi à l'origine de la formation des grandes structures (galaxies, amas de galaxies) que l'on observe aujourd'hui. Dans certains modèles inflation, les fluctuations de l'inflaton sont négligeables, mais un autre champ scalaire, le curvaton présente des fluctuations importantes qui sont elles aussi transférées à la matière ordinaire.