Co se stalo v prvních mikrosekundách po Velkém třesku?

Obsah:

Co se stalo v prvních mikrosekundách po Velkém třesku?
Co se stalo v prvních mikrosekundách po Velkém třesku?
Anonim

Vědci z kodaňské univerzity zjistili, co se stalo s určitým typem plazmy - úplně první hmotou ve vesmíru - během první mikrosekundy po Velkém třesku. Jejich objev odkrývá kousek skládačky o vývoji vesmíru, jak ho známe dnes: moderní věda říká, že asi před 14 miliardami let přešel náš vesmír z mnohem teplejšího a hustšího stavu do radikálně expandujícího - proces zvaný Velký třesk. A přestože víme, že tato rychlá expanze dala vzniknout částicím, atomům, hvězdám, galaxiím a životu na naší planetě, podrobnosti o tom, jak přesně se vesmír zrodil, jsou stále neznámé. Nové dílo podle jeho autorů osvětluje úplně první okamžiky existence všech věcí. Získané výsledky umožnily vědcům krok za krokem obnovit vývoj raného vesmíru - pomocí Velkého hadronového urychlovače v CERNu byli fyzici schopni znovu vytvořit to malé časové okno, ve kterém byl celý vesmír relativně kompaktní.

Jak vznikl vesmír?

Nejvíce podložená teorie původu našeho vesmíru říká, že se zrodila v procesu Velkého třesku. Vědci k tomuto závěru došli pozorováním galaxií - vzdalují se od té naší obrovskou rychlostí ve všech směrech, jako by je pohánila prastará výbušná síla.

Belgický kněz jménem Georges Lemaitre poprvé navrhl teorii velkého třesku ve 20. letech minulého století, což naznačuje, že vesmír začínal s jediným atomem. Tato myšlenka byla vyvinuta díky pozorování Edwina Hubbla a také díky objevu kosmického mikrovlnného záření na pozadí (reliktní záření nebo ozvěna Velkého třesku) v 60. letech Arna Penziase a Roberta Wilsona.

Image
Image

CMB je mikrovlnné záření na pozadí, které je ve všech směrech stejné. Má spektrum charakteristické pro absolutně černé těleso při teplotě ~ 2,7 K.

Další práce vědců pomohla objasnit tempo Velkého třesku. Zde o tom píše National Geographic:

"V prvních zlomcích sekundy své existence byl vesmír velmi kompaktní - jeden atom měl velikost menší než milion miliard miliard miliard miliard miliard." V tak nepředstavitelně hustém energetickém stavu se věří, že čtyři základní síly - gravitace, elektromagnetismus a silné a slabé jaderné interakce - byly sloučeny do jednoho celku. Jak se to přesně stalo a jak gravitace funguje v subatomickém měřítku, však dnes zůstává záhadou.

Vědci také poznamenávají, že v průběhu času a ochlazování hmoty ve vesmíru se začaly tvořit rozmanitější druhy částic, které nakonec kondenzovaly do hvězd a galaxií. Je pozoruhodné, že v době, kdy byl vesmír starý miliardtinu sekundy, se ochladil natolik, že se od sebe oddělily čtyři základní síly, což umožnilo vytvoření základních částic.

Image
Image

Předchozí výzkum v této oblasti prokázal, že kvark-gluonová plazma existuje.

A přesto ve vesmíru nebylo dost horko a mnoho dnes známých částic (například proton) prostě nemělo čas se zformovat. Později, když se vesmír dál rozpínal, tato spařující horká prvotní polévka zvaná kvark-gluonová plazma nadále chladla. Tím se dostáváme k tomu nejzajímavějšímu - v poslední době se vědcům z CERN pracujícím na Large Hadron Collider podařilo znovu vytvořit kvark -gluonovou plazmu.

Úplně první hmota ve vesmíru

Vědci tedy myslí kvark-gluonovou plazmu hmotu, která existovala během první mikrosekundy po Velkém třesku. Vědci poznamenávají, že plazma, sestávající z kvarků a gluonů, byla oddělena horkou expanzí vesmíru, načež byly zbytky kvarku transformovány do takzvaných hadronů.

Hadron se třemi kvarky tvoří proton, který je součástí atomových jader. Tato jádra jsou stavebními kameny, které tvoří Zemi, nás a vesmír kolem nás.

Jak zjistili autoři vědecké práce, kvark-gluonová plazma (QGP) byla přítomna v prvních 0 00 0001 sekundách Velkého třesku a poté zmizela v důsledku expanze vesmíru. Ale s pomocí LHC v CERNu se vědcům podařilo tuto první hmotu znovu vytvořit a vysledovat, co se s ní stalo.

"Srážeč sráží ionty z plazmy vysokou rychlostí - téměř jako rychlost světla." To nám umožňuje vidět, jak se QGP vyvinul z vlastní hmoty do atomových jader a stavebních kamenů života, “řekl hlavní autor Yu Zhou pro Phys.org.

Image
Image

Galaxie Mléčná dráha je jednou ze stovek miliard stejných

Vědci si dlouho mysleli, že plazma je forma plynu, ale nová analýza potvrdila, že plazma byla hladká a měla hladkou měkkou strukturu jako voda. Byly také ukázány nové detaily, které ukazují, že plazma v průběhu času změnila svůj tvar, což je překvapivé a velmi odlišné od jakékoli jiné známé hmoty.

To je zajímavé: Co vědí vědci o stáří a expanzi vesmíru?

"Každý objev je cihla, která zvyšuje naše šance dozvědět se pravdu o Velkém třesku." Trvalo nám asi 20 let, než jsme zjistili, že kvark-gluonová plazma byla tekutina, než se proměnila v hadrony a stavební kameny života. Proto jsou naše nové znalosti o neustále se měnícím chování plazmy skutečným průlomem, “- píší autoři studie.

Doporučuje: