Kas notika pirmajās mikrosekundēs pēc Lielā sprādziena?

Satura rādītājs:

Kas notika pirmajās mikrosekundēs pēc Lielā sprādziena?
Kas notika pirmajās mikrosekundēs pēc Lielā sprādziena?
Anonim

Kopenhāgenas universitātes pētnieki ir noskaidrojuši, kas notika ar noteikta veida plazmu - pašu pirmo matēriju Visumā - pirmajā mikrosekundē pēc Lielā sprādziena. Viņu atklājums atklāj daļu no mīklas par Visuma evolūciju, kādu mēs to pazīstam šodien: mūsdienu zinātne saka, ka apmēram pirms 14 miljardiem gadu mūsu Visums pārgāja no daudz karstāka un blīvāka stāvokļa uz radikāli paplašinošu stāvokli - procesu, ko sauc par Lielais sprādziens. Un, lai gan mēs zinām, ka šī straujā izplešanās radīja daļiņas, atomus, zvaigznes, galaktikas un dzīvību uz mūsu planētas, detaļas par to, kā tieši piedzima Visums, joprojām nav zināmas. Jaunais darbs, pēc tā autoru domām, izgaismo pašus pirmos visu lietu eksistences mirkļus. Iegūtie rezultāti ļāva pētniekiem soli pa solim atjaunot agrīnā Visuma evolūciju - ar CERN Lielā hadronu paātrinātāja palīdzību fiziķi spēja atjaunot šo niecīgo laika logu, kurā viss Visums bija salīdzinoši kompakts.

Kā radās Visums?

Vispamatotākā teorija par mūsu Visuma izcelsmi saka, ka tā ir dzimusi Lielā sprādziena procesā. Pie šāda secinājuma pētnieki nonāca, vērojot galaktikas - tās attālinās no mūsējiem milzīgā ātrumā visos virzienos, it kā sena sprādzienbīstama spēka vadītas.

Beļģu priesteris vārdā Žoržs Lemaitrs pirmo reizi ierosināja Lielā sprādziena teoriju 20. gados, liekot domāt, ka Visums sākās ar vienu atomu. Šī ideja tika izstrādāta, pateicoties Edvīna Habla novērojumiem, kā arī 60. gados atklātajam kosmiskā mikroviļņu fona starojumam (relikvijas starojums vai Lielā sprādziena atbalss), ko veica Arno Penziass un Roberts Vilsons.

Image
Image

CMB ir mikroviļņu fona starojums, kas visos virzienos ir vienāds. Ir spektrs, kas raksturīgs absolūti melnam ķermenim ~ 2,7 K temperatūrā.

Turpmākais zinātnieku darbs palīdzēja noskaidrot Lielā sprādziena tempu. Lūk, ko National Geographic par to raksta:

“Pirmajās sekundes daļās Visums bija ļoti kompakts - mazāk nekā miljons miljardu miljardu miljardu liels viens atoms. Šādā neiedomājami blīvā enerģijas stāvoklī tiek uzskatīts, ka četri fundamentālie spēki - gravitācija, elektromagnētisms un spēcīga un vāja kodolenerģijas mijiedarbība - tika apvienoti vienā veselumā. Tomēr, kā tieši tas notika, kā arī tas, kā gravitācija darbojas subatomiskā mērogā, šodien paliek noslēpums.

Pētnieki arī atzīmē, ka laika gaitā un matērijas dzesēšanā Visumā sāka veidoties daudzveidīgāki daļiņu veidi, kas galu galā kondensējās zvaigznēs un galaktikās. Jāatzīmē, ka laikā, kad Visums bija sekundes miljardā daļa, tas bija pietiekami atdzisis, lai četri fundamentālie spēki atdalītos viens no otra, ļaujot veidoties fundamentālām daļiņām.

Image
Image

Iepriekšējie pētījumi šajā jomā ir pierādījuši, ka kvarka-gluona plazma patiešām pastāv.

Un tomēr Visumā nebija pietiekami karsts, un daudzām mūsdienās zināmajām daļiņām (piemēram, protonam) vienkārši nebija laika veidoties. Vēlāk, Visumam turpinot paplašināties, šī applaucētā karstā pirmatnējā zupa, ko sauc par kvarka-gluona plazmu, turpināja atdzist. Tā mēs nonākam pie interesantākās lietas - nesen pētnieki no CERN, kas strādāja Lielajā hadronu paātrinātājā, spēja atjaunot kvarka -gluona plazmu.

Pati pirmā matērija Visumā

Tātad ar kvarka-gluona plazmu pētnieki domā vielu, kas pastāvēja pirmajā mikrosekundē pēc Lielā sprādziena. Pētnieki atzīmē, ka plazmu, kas sastāv no kvarkiem un gluoniem, atdalīja karstā Visuma izplešanās, pēc kuras kvarka paliekas tika pārveidotas par tā sauktajiem hadroniem.

Hadrons ar trim kvarkiem veido protonu, kas ir daļa no atomu kodoliem. Šie kodoli ir celtniecības bloki, kas veido Zemi, sevi un Visumu mums apkārt.

Kā noskaidroja zinātniskā darba autori, kvarka-gluona plazma (QGP) atradās Lielā sprādziena pirmajās 0, 000001 sekundēs un pēc tam pazuda Visuma paplašināšanās dēļ. Bet ar CERN LHC palīdzību pētnieki varēja atjaunot šo pirmo lietu un izsekot, kas ar to notika.

“Sadursme ar lielu ātrumu saduras ar plazmas joniem - gandrīz kā gaismas ātrums. Tas ļauj mums redzēt, kā QGP no savas matērijas ir kļuvusi par atomu kodoliem un dzīvības pamatelementiem,”portālam Phys.org sacīja vadošais autors Ju Džu.

Image
Image

Piena Ceļa galaktika ir viens no simtiem miljardu

Ilgu laiku pētnieki domāja, ka plazma ir gāzes forma, taču jauna analīze apstiprināja, ka plazma ir gluda un tai ir gluda, mīksta tekstūra, piemēram, ūdenim. Ir pierādītas arī jaunas detaļas, kas parāda, ka plazma laika gaitā ir mainījusi savu formu, kas ir pārsteidzoši un ļoti atšķiras no jebkuras citas zināmas vielas.

Tas ir interesanti: ko zinātnieki zina par Visuma vecumu un paplašināšanos?

“Katrs atklājums ir ķieģelis, kas palielina mūsu iespējas uzzināt patiesību par Lielo sprādzienu. Mums vajadzēja apmēram 20 gadus, lai saprastu, ka kvarka-gluona plazma bija šķidra, pirms tā pārvērtās par hadroniem un dzīvības pamatelementiem. Tāpēc mūsu jaunās zināšanas par nepārtraukti mainīgo plazmas uzvedību ir īsts izrāviens, - raksta pētījuma autori.

Ieteicams: