Store bang teoriegenskaper, stadier, bevis, problemer

De Big Bang teorien Det er en kosmologisk teori å forklare universets opprinnelse og den som for øyeblikket har mest aksept i det vitenskapelige samfunnet. Uttaler at universet begynte med en stor eksplosjon, for omtrent 13 siden.800 millioner år, og siden har det utvidet seg kontinuerlig.

Fra denne store eksplosjonen oppsto saken, det oppsto tid og rom, som deretter forvandlet til galakser og stjernersystemer, inkludert vår egen Melkevei, solsystemet og til slutt for oss selv.

Big Bang eller Great Explosion, Artistic Conception

Teorien hadde sin opprinnelse i 1915, med ligningene av relativiteten til Albert Einstein, som blant annet forutsier utvidelsen av universet, et faktum som den tyske forskeren aldri følte seg komfortabel.

Imidlertid, belgiske astronom George Lemaitre, når studier. I 1927 publiserte Lemaitre en artikkel der han presenterte ideene sine om universets opprinnelse, som han kalte "det originale atom".

Amerikansk astronom.

Når du går tilbake i tid, burde galakser utvilsomt ha vært mye nærmere det de er i dag i dag. Og derfor burde det ha vært et øyeblikk som all materie var utrolig komprimert, og okkuperte et uendelig lite rom: en singularitet.

[TOC]

Kjennetegn på Big Bang -teorien

Big Bang -illustrasjon

Begrepet "Big Bang" ble myntet av fysikeren Fred Hoyle i 1940, som ikke sympatiserte med ideen, så han henviste til henne hånlig, og kalte henne "den store eksplosjonen". Hoyle var overbevist om at universet var stasjonært.

Selv om navnet hans fører til at vi tenker på en katastrofal hendelse, mener fysikere og kosmologer nå at det verken var stor, eller en katastrofe som galakser fløy i alle retninger.

Men det var så kraftig at de fire grunnleggende interaksjonene mellom fysikk var enhetlige i de første øyeblikkene.

Hovedpostulat av teori 

Hele universet var opprinnelig i en utrolig tett og varm tilstand, og utvidet seg deretter plutselig, mens de ble avkjølt sakte. Den utvidelsen fortsetter i dag.

Big Bang forklarer ikke hvordan den opprinnelige singulariteten oppsto, og mindre hva som var før den. Det han forklarer er det som skjedde med universet i løpet av de første dagene der singulariteten sluttet å være.

Når skjedde det 

Forskere anslår at Big Bang skjedde 13.800 millioner år, og det er ikke mulig å vite hva som skjedde før, siden tiden, sammen med rom og materie, ble skapt i det nøyaktige øyeblikket.

Hvor det skjedde 

Det var ikke en lokalisert hendelse. Det viser seg at jo fjernere gjenstandene vi ser med de kraftigste teleskopene, jo mer går vi tilbake i tiden da Big Bang skjedde, uavhengig av retningen du ser. 

Kan tjene deg: Spenningsinnsats: Formel og ligninger, beregning, øvelser

Det skjedde senere

Etter det store smellet, falt temperaturen ned og dannet de subatomiske partiklene vi kjenner: protoner, nøytroner og elektroner, for å gi opphav til atomene.

Under Big Bang oppsto tyngdekraften, kraften til å samlende tiltrekning av materie, så vel som de andre grunnleggende interaksjonene.

De første kjemiske elementene som ble dannet var hydrogen, det enkleste av alle, og deretter helium og litium, i en prosess som ble kalt Nukleosyntese. Med tid enorme skyer av disse elementene ga opphav til de første galaksene.

Teoretiske grunnleggende om Big Bang

Dypt feltbilde av universet, tatt av Hubble -romteleskopet. Kilde: Wikimedia Commons.

Big Bang er basert på:

-De Ligninger av relativitetsteori Forslag fra Einstein.

-Han Standard partikkelmodell, som beskriver strukturen til materie når det gjelder de grunnleggende partiklene og interaksjonene mellom dem.

-Han Kosmologisk prinsipp, som sier at universet er homogent og isotropisk, når vi ser det i større skala. Dette betyr at dens egenskaper er identiske i alle retninger og fysikkens lover er de samme på hvilken som helst side.

Vi vet selvfølgelig at det er ansamlinger av materie, atskilt med rom med mye mindre tetthet. Fra det synspunktet er universets egenskaper absolutt forskjellige. Men skalaen som dekker det kosmologiske prinsippet er mye større enn det.

I henhold til det kosmologiske prinsippet har universet ikke et senter, heller ikke kanter eller grenser, fordi fortrinnsretter rett og slett ikke eksisterer.

Det konkluderes da med at universet har opprinnelse i tid og derfor en begrenset tidsalder, selv om det fremdeles ikke er klart om utvidelsen er begrenset eller uendelig.

Stadier av universet i henhold til Big Bang -teorien

Evolusjonen av universet i henhold til Big Bang. Kilde: Wikimedia Commons.

Forskere skiller tre store stadier, den første av et univers Veldig original, det andre av det primære universet selv og den tredje fasen av Strukturdannelse. 

I løpet av de to første ble universet først dominert av stråling og deretter av materie. 

Strålingsstadiet

I løpet av denne epoken var energi i form av fotoner, elementære partikler uten masse som utgjør lyset. Takket være dem, paret av materie og antimatterelektron - Positron, som blir tilintetgjort når de er, og avgir igjen energi i form av fotoner.

På et tidspunkt dominerte saken seg imidlertid litt på antimaterialet, noe som senere førte til utseendet til de første subatomiske partiklene.

Kosmologer mener at dette stadiet varte rundt 700.000 år, og det skiller følgende perioder:

Kan tjene deg: lineær utvidelse: hva er det, formel og koeffisienter, eksempel

Det første stadiet

Start fra 10^-43 sekunder etter at Big Bang skjedde og forstår:

-Planck -tiden, da de fire grunnleggende interaksjonene - elektromagnetisk, sterk kjernefysisk, svak og tyngdekraft - utgjorde en enkelt grunnleggende kraft. 

-Foreningens tid, som skjedde 10^-36 Sekunder senere, når tyngdekraften skiller seg fra de andre styrkene, men de andre forble slått sammen til det som kalles tarm (Grand Unified Theory) Mens universet utvidet og avkjølt.

Den store inflasjonen

Fra 10^-36 opp til 10^-33 Sekunder, der universet opplevde akselerert vekst, avkjølte og reduserte tettheten, som en konsekvens av utvidelsen.

Slik vokste universet fra noe mindre enn spissen av en pinne, til en sfære på størrelse med flere såler som vårt, alt i høy hastighet.

Partikkeldannelse

Veksten av universet reduserte rytmen uten å stoppe, og de første elementære partiklene dukket opp: protoner, elektroner og nøytroner.

Opprettelse av lette atomer

Etter tre minutter kolliderte protoner og nøytroner for å danne de første kjernene. Deretter ble disse kjernene funnet og lysatomene ble dannet.

Lysutseende

Paradoksalt nok tillot de høye temperaturene i det opprinnelige universet ikke lyset å vises før 380.000 år etter Big Bang.

Men da hadde universet allerede avkjølt nok til å tillate dannelse av nøytralt hydrogen, som fotonene -portører av lyset - de kunne bevege seg til store avstander uten hindringer.

Dominans av materie

Universet, tidligere ugjennomsiktig på grunn av den høye tettheten, ble gjennomsiktig for stråling og materie skaffet seg overvekt.

På denne måten ble de første konglomeratene dannet, takket være tyngdekraften og universet begynte å skaffe seg gjeldende form. Det er stadiet med strukturdannelse.

Dannelse av stjerner og galakser

Tyngdekraften kollapset gassskyer for å danne de første stjernene, som senere ble assosiert i galakser. Eksperter mener at dette skjedde omtrent 400 millioner år etter Big Bang.

Tid for mørk materie

Utvidelsen av universet har ikke stoppet, tvert imot ser det ut til å ha akselerert.

Nå tror forskere at det er et annet emne for emnet vi kan se, kalt mørk materie, som er ansvarlig for denne akselererte utvidelsen.

Bevis

WMAP -satellittillustrasjon tar data for å forstå det store smellet

Strålingskosmisk bakgrunn

Big Bang er til og med observerbar i dag, til tross for tiden som gikk, gjennom strålingen som kommer fra de fjerneste stedene i universet. 

Den kosmiske mikrobølgestrålingsbakgrunnen (Kosmisk mikrobølgeovnbakgrunn) Det ble oppdaget på midten av 60 -tallet av det tjuende århundre, av to forskere fra Bell Laboratories: Arno Penzias og Robert Wilson.

Det er gløden som etterlot Big Bang, noe som teorien allerede hadde påpekt på forhånd, men som ikke kunne oppdages før Penzias og Wilson eksperimenter.

Kan tjene deg: hastigheten på forplantning av en bølge

Hubble-Leitres lov

I 1929 sa Edwin Hubble at universet utvides, og i åtte år var han ansvarlig for å samle de nødvendige dataene for å teste dem på Monte Wilson Observatory, California.

På denne måten uttalte han følgende lov, der hastigheten v Med at galaksene beveger seg bort fra oss, er det proporsjonalt med avstanden R, å være H Hubble konstant:

V = HR

Hvor h = 22 x 10^-3 M/(Sterño Light). Denne enkle lovformen er gyldig når det gjelder galakser som ikke er så fjern.

Ensartet fordeling av fjerne galakser

Hubble -romteleskop bekrefter at fjerne galakser er fordelt homogent, i samsvar med det kosmologiske prinsippet.

Tilsynelatende størrelsen på fjerne galakser

Jo større den røde forskyvningen er, desto mer er den tilsynelatende størrelsen på en fjern galakse, noe som betyr at bølgelengden til lyset blir forlenget under turen gjennom et ekspanderende univers.

Problemer og kritiske

I teorien er det mange punkter som forblir mørke, for eksempel vet forskere fremdeles ikke hva den store inflasjonen utløses.

På den annen side er mange eksperter ikke fornøyd med det faktum at det før Big Bang ikke var tid, materie eller plass, siden noen tror at tiden alltid har eksistert.

Kosmologiske teorier peker selvfølgelig på store fenomener og blir perfeksjonert eller kastet takket være nye funn. Forskere håper å avgjøre avvik som følgende:

Entropiproblem

Entropi var unormalt lavt i de første øyeblikkene av universet, og kosmologer klarer ikke å forklare økningen i entropi til dagens nivå.

Horisontproblem

Dette problemet refererer til det faktum at lysets hastighet er begrenset og ingenting reiser raskere enn henne, men regioner som under Big Bang ikke kunne være i kontakt på grunn av deres separasjon, viser det seg at de var i termisk likevekt. 

Planitetsproblem

Det antas at vi lever i et flatt univers, men Big Bang -teorien tilbyr ikke en fysisk mekanisme som tilfredsstillende forklarer grunnen.

Magnetiske monopolproblemer

Big Bangs teori spår eksistensen av magnetiske monopoler, men så langt er de ikke funnet. Hver gang vi prøver, når en magnet er seksjonert, oppnås mindre magneter alltid med nord- og sørstolper, aldri separate magnetiske stolper (monopol).

Andre bekymringer for teorien er: hvor stammet singularitet fra? Og hvordan dominerte saken over antimaterialet? O Hvordan og hvorfor den store inflasjonen skjedde? Det er fortsatt en lang vei å gå.

Referanser

1. Carroll, f. En introduksjon til moderne astrofysikk. 2. Utgave. Pearson.
2. Falcón, n. Kritisk gjennomgang av Big Bang. Gjenopprettet fra: ResearchGate.nett.
3. Frø, m. 2011. Foundations of Astronomy. 11. Ed. Cengage Learning.
4. Serway, r., Jewett, J. 2019. Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 2. 10. Ed. Cengage Learning.
5. Wikipedia. Mikrobølgeovn bakgrunnsstråling. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.