Big Bang Theory Kenmerken, fasen, bewijs, problemen

De oerknaltheorie Het is een kosmologische theorie om de oorsprong van het universum te verklaren en degene die momenteel de meeste acceptatie heeft in de wetenschappelijke gemeenschap. Stelt dat het universum begon met een grote explosie, ongeveer 13 geleden.800 miljoen jaar, en sindsdien breidt het zich continu uit.

Uit deze grote explosie ontstond de kwestie, tijd en ruimte, die vervolgens veranderde in sterrenstelsels en sterrenstelsels, inclusief onze eigen Melkweg, het zonnestelsel en uiteindelijk voor onszelf.

De oerknal of grote explosie, artistieke conceptie

De theorie had zijn oorsprong in 1915, met de vergelijkingen van de relativiteitstheorie van Albert Einstein, die onder andere de uitbreiding van het universum voorspellen, een feit waarmee de Duitse wetenschapper zich nooit op zijn gemak voelde.

De Belgische astronoom George Lemaitre, echter, tijdens het studeren. In 1927 publiceerde Lemaitre een artikel waarin hij zijn ideeën presenteerde over de oorsprong van het universum, dat hij "The Original Atom" noemde.

Amerikaanse astronom.

Terug in de tijd moeten sterrenstelsels ongetwijfeld veel dichter bij wat ze vandaag zijn. En daarom had er een moment moeten zijn dat alle materie ongelooflijk gecomprimeerd was, een oneindig kleine ruimte in beslag nam: een singulariteit.

[TOC]

Kenmerken van de Big Bang Theory

Big Bang illustratie

De term "Big Bang" werd bedacht door natuurkundige Fred Hoyle in 1940, die niet sympathiseerde met het idee, dus verwees hij naar haar spottend en noemde haar "die grote explosie". Hoyle was ervan overtuigd dat het universum stationair was.

Hoewel zijn naam ons ertoe brengt na te denken over een catastrofaal evenement, geloven natuurkundigen en kosmologen nu dat het noch groot was, noch een cataclysm van waaruit sterrenstelsels in alle richtingen vlogen.

Maar het was zo krachtig dat de vier fundamentele interacties van de fysica tijdens die eerste momenten verenigd waren.

Hoofdpostulaat van theorie 

Het hele universum was oorspronkelijk in een ongelooflijk dichte en hete toestand, en breidde zich vervolgens plotseling uit, terwijl hij langzaam werd afgekoeld. Die uitbreiding gaat vandaag door.

De oerknal legt niet uit hoe de oorspronkelijke singulariteit is ontstaan, en minder wat ervoor was. Wat hij uitlegt, is wat er met het universum is gebeurd in de vroege dagen waarin de singulariteit niet meer is.

Wanneer is het gebeurd 

Wetenschappers schatten dat de oerknal plaatsvond 13.800 miljoen jaar en het is niet mogelijk om te weten wat er eerder gebeurde, sinds tijd, samen met ruimte en materie, op dat precieze moment zijn gemaakt.

Waar het gebeurde 

Het was geen gelokaliseerde gebeurtenis. Het blijkt dat hoe verder weg de objecten die we zien met de krachtigste telescopen, hoe meer we teruggaan in de tijd dat de oerknal plaatsvond, ongeacht de richting waarin je kijkt. 

Kan u van dienst zijn: spanningsinspanning: formule en vergelijkingen, berekening, oefeningen

Dat gebeurde later

Na de oerknal daalde en vormde de temperatuur en vormde de subatomaire deeltjes die we kennen: protonen, neutronen en elektronen, om aanleiding te geven tot de atomen.

Tijdens de oerknal ontstond de zwaartekracht, de kracht van het verenigen van de aantrekkingskracht van materie, evenals de andere fundamentele interacties.

De eerste gevormde chemische elementen waren waterstof, de eenvoudigste van allemaal, en vervolgens helium en lithium, in een proces dat wordt genoemd nucleosynthese. Met de tijd dat immense wolken van deze elementen aanleiding gaven tot de eerste sterrenstelsels.

Theoretische basisprincipes van de oerknal

Diep veldbeeld van het universum, genomen door de Hubble Space Telescope. Bron: Wikimedia Commons.

De oerknal is gebaseerd op:

-De Vergelijkingen van relativiteitstheorie voorstellen door Einstein.

-Hij Standaard deeltjesmodel, die de structuur van materie beschrijft in termen van de fundamentele deeltjes en de interacties daartussen.

-Hij kosmologisch principe, die stelt dat het universum homogeen en isotropisch is, wanneer we het op grotere schaal zien. Dit betekent dat de eigenschappen in alle richtingen identiek zijn en dat de natuurwetten aan elke kant hetzelfde zijn.

Natuurlijk weten we dat er accumulaties van materie zijn, gescheiden door ruimtes van veel minder dichtheid. Vanuit dat oogpunt verschillen de eigenschappen van het universum zeker. Maar de schaal die het kosmologische principe bestrijkt, is veel groter dan dat.

Volgens het kosmologische principe heeft het universum geen centrum, noch randen of limieten, omdat preferentiële plaatsen gewoon niet bestaan.

Er wordt dan geconcludeerd dat het universum een ​​oorsprong heeft in de tijd en daarom een ​​eindige leeftijd, hoewel het nog steeds niet duidelijk is of de uitbreiding ervan eindig of oneindig is.

Stadia van het universum volgens de Big Bang Theory

De evolutie van het universum volgens de oerknal. Bron: Wikimedia Commons.

Wetenschappers onderscheiden drie grote fasen, de eerste van een universum Heel origineel, de tweede van het primaire universum zelf en de derde fase van de Structuurvorming. 

Tijdens de eerste twee werd het universum voor het eerst gedomineerd door straling en vervolgens door materie. 

Stralingsstadium

Tijdens dit tijdperk was energie in de vorm van fotonen, elementaire deeltjes zonder massa die het licht vormen. Dankzij hen, de paren van materie en antimaterie -elektron - positron, die worden vernietigd wanneer ze dat zijn, die opnieuw energie uitzenden in de vorm van fotonen.

Op een gegeven moment overheerste de materie echter enigszins op antimaterie, wat later leidde tot het uiterlijk van de eerste subatomaire deeltjes.

Kosmologen zijn van mening dat dit stadium ongeveer 700 duurde.000 jaar, en het onderscheidt de volgende periodes:

Kan u van dienst zijn: lineaire verwijding: wat is het, formule en coëfficiënten, bijvoorbeeld

Beginstadium

Begin vanaf 10^-43 seconden nadat de oerknal plaatsvond en begrijpt:

-Planck -tijdperk, toen de vier fundamentele interacties - elektromagnetische, sterke nucleaire, zwakke en zwaartekracht - een enkele fundamentele kracht vormden. 

-Het tijdperk van eenwording, dat plaatsvond 10^-36 Seconden later, wanneer de zwaartekracht scheidt van de andere krachten, maar de anderen bleven samengevoegd tot wat darm wordt genoemd (Grand Unified Theory) Terwijl het universum zich uitbreidde en afgekoeld.

De grote inflatie

Vanaf 10^-36 tot 10^-33 Seconden, waarin het universum de groei van versnelde groei heeft ervaren, koelde en verminderde zijn dichtheid, als gevolg van expansie.

Dit is hoe het universum groeide van iets minder dan het puntje van een pen, tot een bol ter grootte van verschillende zolen zoals de onze, alles met hoge snelheid.

Deeltjesvorming

De groei van het universum verminderde zijn ritme zonder te stoppen en de eerste elementaire deeltjes kwamen naar voren: protonen, elektronen en neutronen.

Creatie van lichte atomen

Na drie minuten botsten protonen en neutronen om de eerste kernen te vormen. Toen werden deze kernen gevonden en werden de lichtatomen gevormd.

Uiterlijk van licht

Paradoxaal genoeg stond de hoge temperaturen van het oorspronkelijke universum niet toe dat het licht zou verschijnen tot ongeveer 380.000 jaar na de oerknal.

Maar toen was het universum al voldoende afgekoeld om de vorming van neutrale waterstof, waarmee de fotonen -portiers van het licht mogelijk waren - ze konden zonder obstakels tot grote afstanden bewegen.

Domination of Matter

Het universum, voorheen ondoorzichtig vanwege de hoge dichtheid, werd transparant voor straling en materie verwierf de overheersing.

Op deze manier werden de eerste conglomeraten gevormd, dankzij de actie van de zwaartekracht en het universum begon de huidige vorm te verwerven. Het is het stadium van structuurvorming.

Vorming van sterren en sterrenstelsels

Gravity stortte gaswolken in om de eerste sterren te vormen, die later werden geassocieerd in sterrenstelsels. Experts geloven dat dit ongeveer 400 miljoen jaar na de oerknal is gebeurd.

Tijd van donkere materie

De uitbreiding van het universum is niet gestopt, integendeel, het lijkt te zijn versneld.

Nu geloven wetenschappers dat er een ander onderwerp is van het onderwerp dat we kunnen zien, geroepen donkere materie, die verantwoordelijk is voor deze versnelde uitbreiding.

Bewijs

WMAP Satellite Illustratie die gegevens neemt om de oerknal te begrijpen

Straling kosmische achtergrond

De oerknal is vandaag zelfs waarneembaar, ondanks de tijd die is verstreken, door de straling die afkomstig is van de meest verre plaatsen in het universum. 

De kosmische microgolfstralingsachtergrond (Kosmische magnetron achtergrond) Het werd ontdekt in het midden van de jaren 60 van de twintigste eeuw, door twee onderzoekers van Bell Laboratories: Arno Penzias en Robert Wilson.

Het is de gloed die de oerknal achterliet, iets waar de theorie al van tevoren op had gewezen, maar die niet kon worden gedetecteerd tot Penzias en Wilson Experimenten.

Kan u van dienst zijn: snelheid van verspreiding van een golf

De wet van Hubble-Leitre

In 1929 zei Edwin Hubble dat het universum zich uitbreidt en acht jaar lang was hij verantwoordelijk voor het verzamelen van de nodige gegevens om het te testen op de Monte Wilson Observatory, Californië.

Op deze manier kondigde hij de volgende wet uit, waarin de snelheid v Daarmee gaan de sterrenstelsels van ons af, het is evenredig met de afstand R, wezen H De Hubble -constante:

V = HR

Waar h = 22 x 10^-3 M/(Sterño Light). Deze eenvoudige vorm van de wet is geldig als het gaat om sterrenstelsels, niet al te verre.

Uniforme verdeling van verre sterrenstelsels

Hubble Space Telescope bevestigt dat verre sterrenstelsels homogeen worden verdeeld, in overeenstemming met het kosmologische principe.

Schijnbare omvang van verre sterrenstelsels

Hoe groter de rode verplaatsing, hoe meer de schijnbare omvang van een verre melkweg, wat betekent dat de golflengte van het licht wordt uitgebreid tijdens de reis door een groeiend universum.

Problemen en kritisch

In de theorie zijn er veel punten die donker blijven, bijvoorbeeld wetenschappers weten nog steeds niet wat de grote inflatie heeft geactiveerd.

Aan de andere kant zijn veel experts niet tevreden met het feit dat er vóór de oerknal geen tijd, materie of ruimte was, omdat sommigen denken dat de tijd altijd heeft bestaan.

Natuurlijk wijzen kosmologische theorieën op grootschalige fenomenen en zijn ze geperfectioneerd of weggegooid dankzij nieuwe ontdekkingen. Wetenschappers hopen discrepanties als volgende te beslechten:

Entropieprobleem

Entropie was abnormaal laag tijdens de eerste momenten van het universum en kosmologen kunnen de toename van de entropie tot het huidige niveau niet verklaren.

Horizon -probleem

Dit probleem verwijst naar het feit dat de snelheid van het licht eindig is en niets sneller reist dan zij, maar regio's die tijdens de oerknal niet in contact konden zijn vanwege hun scheiding, blijkt dat ze in thermisch evenwicht waren. 

Planiteitsprobleem

Er wordt aangenomen dat we in een vlak universum leven, maar de Big Bang -theorie biedt geen fysiek mechanisme dat de reden naar tevredenheid verklaart.

Magnetische monopolieproblemen

Big Bang's theorie voorspelt het bestaan ​​van magnetische monopoles, maar tot nu toe zijn ze niet gevonden. Elke keer dat we proberen, wanneer een magneet wordt verdeeld, worden kleinere magneten altijd verkregen met noord- en zuidpalen, nooit magnetische polen (monopoles).

Andere zorgen over de theorie zijn: waar komt singulariteit vandaan? En hoe overheerste de kwestie boven de antimaterie? O hoe en waarom de grote inflatie is gebeurd? Er is nog een lange weg te gaan.

Referenties

1. Carroll, B. Een inleiding tot moderne astrofysica. 2e. Editie. Pearson.
2. Falcón, n. Kritische beoordeling van de oerknal. Hersteld van: ResearchGate.netto.
3. Zaden, m. 2011. Stichtingen van astronomie. 11e. ED. Cengage leren.
4. Serway, r., Jewett, J. 20199999999999999999999999999999999999999111 2019 2019 20199999 E moetene9999191999998311133113331322111152222222111231311111111111122111111111121111111111111111111111111111 -11111111111a's11111a's1a's1a's1a's1a's1a's D1a's Dam dat ’TO. Natuurkunde voor wetenschap en engineering. Deel 2. 10e. ED. Cengage leren.
5. Wikipedia. Microwave Achtergrondstraling. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.