Big Bang -teorian ominaisuudet, vaiheet, todisteet, ongelmat

Se Big Bang Theory Se on kosmologinen teoria selittää maailmankaikkeuden alkuperä ja se, jolla tällä hetkellä on eniten hyväksyntää tiedeyhteisössä. Toteaa, että maailmankaikkeus alkoi suurella räjähdyksellä, noin 13 sitten.800 miljoonaa vuotta, ja siitä lähtien se on laajentunut jatkuvasti.

Tästä suuresta räjähdyksestä aihe, aika ja avaruus.

Iso räjähdys tai suuri räjähdys, taiteellinen käsitys

Teoria oli alkuperää vuonna 1915, kun Albert Einsteinin suhteellisuusyhtälöt, jotka muun muassa ennustavat maailmankaikkeuden laajentumisen, tosiasia, jonka kanssa saksalainen tiedemies ei koskaan tuntenut olonsa mukavaksi.

Belgialainen tähtitieteilijä George Lemaitre, kun opiskelu. Vuonna 1927 Lemaitre julkaisi artikkelin, jossa hän esitteli ideoitaan maailmankaikkeuden alkuperästä, jota hän kutsui "alkuperäiseksi atomiksi".

Amerikkalainen tähtitiede.

Ajan myötä palataan galaksien pitäisi epäilemättä olla paljon lähempänä nykyään mitä ne ovat tänään. Ja siksi olisi pitänyt olla hetki, että kaikki aine oli uskomattoman puristettu, miehittäen äärettömän pienen tilan: singulaarisuus.

[TOC]

Big Bang -teorian ominaisuudet

Big Bang -kuva

Termin "Big Bang" keksi fyysikko Fred Hoyle vuonna 1940, joka ei suhtautunut ajatukseen, joten hän viittasi häntä pilkkaamaan, kutsuen häntä "tuo suurta räjähdyksiä". Hoyle oli vakuuttunut siitä, että maailmankaikkeus oli paikallaan.

Vaikka hänen nimensä saa meidät ajattelemaan katastrofaalista tapahtumaa, fyysikot ja kosmologit uskovat nyt, että se ei ollut suuri, eikä kataklysma, josta galaksit lensivat kaikkiin suuntiin.

Mutta se oli niin voimakas, että fysiikan neljä perusvuorovaikutusta olivat yhtenäisiä noina ensimmäisinä hetkinä.

Teorian tärkein postulaatti 

Koko maailmankaikkeus oli alun perin uskomattoman tiheässä ja kuumassa tilassa ja laajeni sitten yhtäkkiä, kun taas jäähtyi hitaasti. Tämä laajennus jatkuu tänään.

Big Bang ei selitä, kuinka alkuperäinen singulaarisuus syntyi, ja vähemmän sitä, mikä oli ennen sitä. Mitä hän selittää, on se, mitä maailmankaikkeudelle tapahtui alkuaikoina, jolloin singulaarisuus lakkasi olemasta.

Milloin se tapahtui 

Tutkijat arvioivat, että iso räjähdys tapahtui 13.800 miljoonaa vuotta ja ei ole mahdollista tietää, mitä tapahtui aikaisemmin, koska avaruus ja aine yhdessä luotiin täsmällisellä hetkellä.

Missä se tapahtui 

Se ei ollut paikallinen tapahtuma. Osoittautuu, että mitä kaukaisempia esineitä näemme tehokkaimpien kaukoputkien kanssa, sitä enemmän palaamme takaisin aikaan, jolloin iso räjähdys tapahtui, riippumatta siitä, mihin suuntaan näytät. 

Voi palvella sinua: Jännitystyö: Kaava ja yhtälöt, laskenta, harjoitukset

Se tapahtui myöhemmin

Ison räjähdyksen jälkeen lämpötila laski ja muodosti tuntemamme subatomiset hiukkaset: protonit, neutronit ja elektronit, atomien aiheuttamiseksi.

Ison räjähdyksen aikana painovoima syntyi, aineen yhdistämisvoima ja muut perustavanlaatuiset vuorovaikutukset.

Ensimmäiset muodostetut kemialliset elementit olivat vety, yksinkertaisin kaikista ja sitten helium ja litium, nimeltään prosessissa nukleosynteesi. Näiden elementtien valtavat pilvet aiheuttivat ensimmäiset galaksit.

Big Bangin teoreettiset perusteet

Hubble -avaruusteleskooppi syvän kentän kuva maailmankaikkeudesta. Lähde: Wikimedia Commons.

Big Bang perustuu:

-Se Suhteellisuusteorian yhtälöt Einsteinin ehdotukset.

-Hän vakiohiukkasmalli, joka kuvaa aineen rakennetta perushiukkasten ja niiden välisten vuorovaikutusten suhteen.

-Hän kosmologinen periaate, joka toteaa, että maailmankaikkeus on homogeeninen ja isotrooppinen, kun näemme sen suuremmassa mittakaavassa. Tämä tarkoittaa, että sen ominaisuudet ovat identtisiä kaikkiin suuntiin ja fysiikan lait ovat samat millä tahansa puolella.

Tietysti tiedämme, että aineen kertymistä on erotettu paljon vähemmän tiheyden tiloista. Tästä näkökulmasta maailmankaikkeuden ominaisuudet eroavat varmasti. Mutta asteikko, joka kattaa kosmologisen periaatteen.

Kosmologisen periaatteen mukaan maailmankaikkeudessa ei ole keskustaa eikä reunoja tai rajoja, koska etuuskohteita ei yksinkertaisesti ole.

Sitten on päätelty, että maailmankaikkeudella on alkuperää ajoissa ja siten rajallinen ikä, vaikka ei vieläkään ole selvää, onko sen laajennus rajallinen vai ääretön.

Maailmankaikkeuden vaiheet Big Bang -teorian mukaan

Big Bangin mukaan maailmankaikkeuden kehitys. Lähde: Wikimedia Commons.

Tutkijat erottavat kolme suurta vaihetta, ensimmäinen maailmankaikkeudesta Erittäin omaperäinen, toinen itse Primal -maailmankaikkeudesta ja rakenteen muodostuminen. 

Kahden ensimmäisen aikana maailmankaikkeutta hallitsi ensin säteily ja sitten aine. 

Säteilyvaihe

Tämän aikakauden aikana energia oli fotonien muodossa, elementtipartikkelit ilman massaa, jotka muodostavat valon. Heidän ansiosta aineen ja antimater -elektronin parit - Positron, jotka hävitetään, kun ne ovat, säteilevät jälleen energiaa fotonien muodossa.

Jossain vaiheessa asia kuitenkin hallitsi hieman antimateria, mikä myöhemmin johti ensimmäisten subatomisten hiukkasten esiintymiseen.

Kosmologit uskovat, että tämä vaihe kesti noin 700.000 vuotta, ja se erottaa seuraavat ajanjaksot:

Voi palvella sinua: Lineaarinen laajentuminen: Mikä se on, kaava ja kertoimet, esimerkki

Alkuvaihe

Aloita klo 10^-43 Sekuntia ison räjähdyksen jälkeen ja ymmärtää:

-Planck -aikakausi, kun neljä perustavanlaatuista vuorovaikutusta - sähkömagneettiset, vahvat ydin, heikko ja painovoima - muodostivat yhden perustavanlaatuisen voiman. 

-Yhdistymisen aikakausi, joka tapahtui 10^-36 Sekuntia myöhemmin, kun painovoima erottuu muista voimista, mutta muut pysyivät sulautuneet niin kutsuttuun suolistoon (Grand Unified Theory) Kun maailmankaikkeus laajeni ja jäähtyi.

Suuri inflaatio

Klo 10^-36 jopa 10^-33 sekuntia, joissa maailmankaikkeus kokenut kiihtyneen kasvun, jäähdytettiin ja vähensi sen tiheyttä, laajentumisen seurauksena.

Näin maailmankaikkeus kasvoi jostakin vähemmän kuin nastan kärjestä, useiden pohjalta, kuten meidän, kaikki suurella nopeudella.

Hiukkasten muodostuminen

Universumin kasvu vähensi rytmiä pysähtymättä ja ensimmäiset elementtipartikkelit syntyivät: protonit, elektronit ja neutronit.

Valoatomien luominen

Kolmen minuutin kuluttua protonit ja neutronit törmäsivät muodostamaan ensimmäiset ytimet. Sitten nämä ytimet löydettiin ja kevyet atomit muodostuivat.

Valon ulkonäkö

Paradoksaalisesti alkuperäisen maailmankaikkeuden korkeat lämpötilat eivät sallineet valon näkymistä vasta noin 380.000 vuotta ison bangin jälkeen.

Mutta sitten maailmankaikkeus oli jo jäähtynyt tarpeeksi, jotta ne voisivat muodostaa neutraalin vedyn, jonka kanssa valon fotonit - he voivat siirtyä suuriin etäisyyksiin ilman esteitä.

Aineen hallitseminen

Universumi, entinen läpinäkymätön korkean tiheyden vuoksi, tuli läpinäkyväksi säteilyyn ja aineeseen hankkivat hallinnan.

Tällä tavoin muodostuivat ensimmäiset ryhmittymät painovoiman ja maailmankaikkeuden ansiosta nykyisen muodon ansiosta. Se on rakenteen muodostumisen vaihe.

Tähtien ja galaksien muodostuminen

Painovoima romahti kaasupilvit ensimmäisten tähtien muodostamiseksi, jotka liittyivät myöhemmin galakseihin. Asiantuntijat uskovat, että tämä tapahtui noin 400 miljoonaa vuotta ison bangin jälkeen.

Pimeän aineen aika

Universumin laajennus ei ole pysäyttänyt, päinvastoin, se näyttää kiihtyneen.

Nyt tutkijat uskovat, että aiheella on erilainen aihe, jota voimme nähdä, nimeltään pimeä aine, joka on vastuussa tästä nopeutetusta laajenemisesta.

Todiste

WMAP -satelliittikuvien ottaminen tietojen ymmärtämiseksi Big Bang

Säteily kosminen tausta

Big Bang on jopa havaittavissa tänään, huolimatta kuluneesta ajasta, joka tulee maailmankaikkeuden kaukaisimmista paikoista. 

Kosminen mikroaaltosäteilytausta (Kosminen mikroaaltouuni) Kaksi Bell Laboratoriesin tutkijaa: Arno Penzias ja Robert Wilson löysivät sen 1900 -luvun puolivälissä sen vuosisadan puolivälissä.

Se on hehku, joka jätti ison räjähdyksen taakse, jotain, jonka teoria oli jo huomauttanut etukäteen, mutta sitä ei voitu havaita ennen kuin Penzias- ja Wilson -kokeet.

Voi palvella sinua: aallon etenemisnopeus

Hubble-Leitren laki

Vuonna 1929 Edwin Hubble kertoi, että maailmankaikkeus laajenee, ja hän oli kahdeksan vuoden ajan vastuussa tarvittavien tietojen keräämisestä sen testaamiseksi Monte Wilson Observatoryssa, Kalifornia.

Tällä tavalla hän ilmoitti seuraavan lain, jossa nopeus v Sen kanssa galaksit siirtyvät pois meistä, se on verrannollinen etäisyyteen R -, olemus H Hubble vakio:

V = HR

Missä h = 22 x 10^-3 M/(Sterño -valo). Lain yksinkertainen muoto on pätevä, kun kyse on galakseista, jotka eivät ole liian kaukana.

Etäisten galaksien yhtenäinen jakauma

Hubble -avaruusteleskooppi vahvistaa, että kaukaiset galaksit jakautuvat homogeenisesti kosmologisen periaatteen mukaisesti.

Etäisten galaksien ilmeinen suuruus

Mitä suurempi punainen siirtymä, sitä enemmän kaukaisen galaksin ilmeinen suuruus on, mikä tarkoittaa, että sen valon aallonpituus jatketaan matkan aikana laajenevaan maailmankaikkeuden läpi.

Ongelmat ja kriittiset

Teoriassa on monia pimeitä kohtia, esimerkiksi tutkijat eivät vieläkään tiedä, mitä suuri inflaatio laukaisee.

Toisaalta monet asiantuntijat eivät ole tyytyväisiä siihen tosiasiaan.

Kosmologiset teoriat viittaavat tietysti suuriin asteisiin ilmiöihin, ja ne ovat täydellisiä tai hylättyjä uusien löytöjen ansiosta. Tutkijat toivovat ratkaisevansa eroja seuraavina:

Entropia -ongelma

Entropia oli epätavallisen alhainen maailmankaikkeuden ensimmäisten hetkien aikana, ja kosmologit eivät selittäisi entropian kasvua nykyisiin tasoihin.

Horisontti -ongelma

Tämä ongelma viittaa siihen tosiasiaan, että valon nopeus on rajallinen eikä mikään kulje nopeammin kuin hän, mutta alueet, että ison räjähdyksen aikana ei voida olla kosketuksissa heidän erottelunsa vuoksi, osoittautuu, että ne olivat lämpötasapainossa. 

Lentoongelma

Uskotaan, että elämme tasaisessa maailmankaikkeudessa, mutta Big Bang -teoria ei tarjoa fyysistä mekanismia, joka tyydyttävästi selittää syyn.

Magneettiset monopolisongelmat

Big Bangin teoria ennustaa magneettisten monopolien olemassaolon, mutta toistaiseksi niitä ei ole löydetty. Joka kerta kun yritämme, kun magneetti on leikattu, pienempiä magneetit saadaan aina pohjoisen ja eteläisen navan kanssa, eivät koskaan erillisiä magneettisia napoja (monopoleja).

Muita huolenaiheita teoriasta ovat: mistä singulaarisuus on peräisin? Ja miten asia vallitsi antimaterin yläpuolella? O Kuinka ja miksi suuri inflaatio tapahtui? On vielä pitkä tie kuljettavana.

Viitteet

1. Carroll, b. Johdatus nykyaikaiseen astrofysiikkaan. Toinen. Painos. Pearson.
2. Falcón, n. Kriittinen katsaus Big Bangiin. Toipunut: ResearchGate.netto.
3. Siemenet, m. 2011. Tähtitieteen perusta. 11. päivä. Ed. Cengage -oppiminen.
4. Serway, R., Jewett, J. 2019. Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Nide 2. Kymmenesosa. Ed. Cengage -oppiminen.
5. Wikipedia. Mikroaaltouunitausta. Palautettu: on.Wikipedia.org.