Evren "Büyük Patlama" da mı ortaya çıktı? "Büyük Patlama" nasıl ortaya çıktı?
"Adının dışında, Big Bang Teorisi gerçek bir patlama teorisi değil, aslında sadece bir patlamanın sonuçlarıyla ilgili bir teoridir." - Alan Gus
Evrenin kökeni hakkında konuştuğumuzda, hep Big Bang teorisinden söz ederiz. Bu teorinin adı, kelimenin tam anlamıyla bize, evrenin patladığı ve bir noktadan doğduğu hissini veriyor. Aslında, durum böyle değil. Yok " "Tekillik" ve hiçbir şey patlamaz. Bu teori, geçmişte daha yüksek bir sıcaklığa, daha fazla yoğunluğa ve daha hızlı genişlemeye sahip olan bir evren durumuna atıfta bulunur.
Başka bir deyişle, erken evrendeki tüm maddeler arasındaki mesafe daha yakındı, radyasyonun dalga boyu daha kısaydı, enerji daha yüksekti ve tabii ki sıcaklık daha yüksekti.
Uzak geçmişe dönüp baktığımızda, ne mevcut organik moleküller ne de organik molekülleri ve kayalık gezegenleri oluşturan ağır elementler var olmayacak Belli bir aşamada bile evrende yıldız ve galaksi oluşmamıştır.
Geriye dönüp bakarsanız, evren belirli bir sıcaklığa ulaştığında nötr atomlar oluşamaz, çünkü yüksek enerjili radyasyon herhangi bir nötr atomu iyonlaştırabilir.
Nötr atomlardan önce, yüksek sıcaklıklar atom çekirdeklerini ayırarak proton ve nötronlardan oluşan bir iyon denizi oluşturabilir.
Evren daha yüksek bir sıcaklıkta ve daha yüksek yoğunlukta olsa bile, protonlar ve nötronlar kuarklara ve gluonlara ayrışacaklar.Bu zamanda, evrendeki yüksek enerjili radyasyon parçacıklarının çarpışması kendiliğinden eşit miktarda madde ve antimadde çifti üretebilir. Peki bundan önceki evren neydi? Geriye doğru izlemeye devam edebilir miyiz?
Aslında Big Bang teorisi bize evrenin erken durumunun sınırlı olduğunu söylüyor. Geçmişte ancak sınırlı bir zamana geri dönebiliriz, çünkü "evrenimizin" 13.8 milyar yıl önce bir tekillikten başlamadığına inanıyoruz. Hala termal büyük patlamadan önce bir durum var: Evren enflasyonunun aşaması Bu aşamadan sonra, termal büyük patlama durumu doğdu.
Evren şişmesi, evrenin katlanarak genişlediği bir aşamadır. Bu aşamada, evrendeki enerji madde, antimadde, radyasyon ve uzayın kendi içsel enerjisinin bir parçasından (bugünün karanlık enerjisi) oluşmaz, ancak tamamen uzayın kendi içsel enerjisi tarafından yönetilir.
Bu zamanda uzay üssel olarak genişler ve vakum enerjisinin kuantum dalgalanmaları da tüm evrene yayılır ve enerji yoğunluğunda küçük kusurlara neden olur.
Enflasyon sona erdiğinde, evren yeniden ısınma aşamasından geçti ve bu vakum enerjisinin bir kısmı madde / antimadde / radyasyona aktarıldı Bu, termal büyük patlamanın başlangıcıdır.
Kuantum dalgalanmalarının neden olduğu madde / antimadde / radyasyon yoğunluğu dağılımındaki küçük kusur, evrendeki tüm kozmik yapıların (galaksi kümeleri, galaksiler, yıldızlar ve biz insanlar) tohumudur.
Öyleyse soru şu, kozmik enflasyon nasıl gerçekleşti?
Planck'tan (kozmik mikrodalga fon radyasyonundaki dalgalanmaları ölçen bir uydu) gelen verilere göre, en basit yavaş yuvarlanan enflasyon modeli, veriler tarafından en çok desteklenen modeldir. Enflasyonu belirli bir dağ türü olarak ifade edebiliriz, dağın tepesinde olduğunda enflasyon meydana gelir; dağdan vadiye doğru yuvarlandığında enflasyon biter ve yeniden ısınma süreci gerçekleşir.Büyük Patlama'yı biliyoruz. başladı.
Yukarıdaki grafik, evrenin şişmesine neden olan kuantum alanının potansiyel enerjisini temsil etmektedir (dikey eksen enerjiyle ilgilidir ve yatay eksen gelişigüzeldir), ancak:
- Bu alanın gerçek bir kuantum alanı olup olmadığını bilmiyoruz. Eğer öyleyse, onunla ilgili bir parçacık olmalı: henüz keşfetmediğimiz bir şişkinlik.
- Bir kuantum alan ise, enflasyon modelini skaler alan olarak ifade ederiz. Ancak skaler bir alan olması gerekmez; spinor, vektör veya tensör alanı olabilir, ancak basit olması için skaler olarak modelledik.
- Bir alanın düz kısımdan başlaması için hiçbir sebep yoktur, prensip olarak herhangi bir yerden başlayabilir. Evrenin şişirilmesinin istenen etkiye ulaşması için ona düz kısımdan başlamaya ihtiyacımız var.
- Aslında, evrenin normal çalışabilmesi için kuantum alan potansiyel enerjisinin merkezi düz kısmının çok düz olması gerekir.
Yukarıdaki resim, mavi renkte gösterilen ters bir paraboldür, ancak üst kısmı yeterince düz değildir. Şişirme, evreni genişletmek, uzayın eğriliğini düzleştirmek ve evreni her yerde aynı sıcaklığa germek için yeterli zamana ihtiyaç duyduğundan, ancak bu şekilde dağdan aşağı yuvarlanabilir, enerjiyi maddeye / antimadde / radyasyona dönüştürebilir ve bildiğimiz şeyi yaratabilir. Evren!
Peki kozmik enflasyon nasıl gerçekleşti? Bu konudaki en sıkıntılı şey, evrenin şişirilmesinin, evrenin varlığına dair tüm bilgileri enflasyondan önce silmiş olmasıdır. 10 ^ -36'dan 10 ^ -20 saniyeye fırlayan fırtına dışında, daha önce ne olduğu hakkında hiçbir şey bilmiyoruz.
Daha önce ne olduğu hakkında konuşmak istiyoruz, örneğin, enflasyonun ilk aşamalarında, evrenin şişmesine ne sebep oldu?
Şişirme döneminde evren değiştiğinde, yukarıdaki şeklin sol tarafı potansiyel enerjinin değişen şeklini göstermektedir. Bir sistemin enerjisi zamanla azaldığında, fiziğin birçok dalında bu tür pek çok olasılık vardır (madde / radyasyonun hakim olduğu, zamanla değişen bir evrende olan budur!). Evren daha erken bir zamanda daha yüksek bir enerjideyken, farklı uzay bölgelerinin farklı potansiyel enerji değerlerine sahip olması daha olasıdır, ancak bunlar ayırt edilemez. Sanki resmin sağ tarafını noktalı çizgiye kadar bir çeşit sıvı ile dolduruyorsunuz.
Çoğu bölgede, enerji seviyesinin (noktalı çizginin seviyesi) düşmesine izin verilirse, herhangi bir enflasyon meydana gelmeyecek veya yanlış tipte enflasyon meydana gelecektir.
Evrenin belirli bir alanı üstel genişleme yaşadığında, her üstel olarak genişleyen alanda daha fazla evren üretilecektir. Başka şekillerde genişleyen alanlar sular altında kalacak. Örneğin, radyasyonun hakim olduğu bir uzay-zaman bölgesinden başlarsanız ve belirli bir miktarda enerjiye sahipseniz, kapladığı alan hacmi zamanla artacaktır. Sıra şu şekildedir:
1, 2.8, 5.2, 8, 11.2, ...
Öte yandan, aynı alan, enflasyonun hakim olduğu uzay-zaman ise ve tam olarak aynı enerjiye sahipse, kapladığı alanın hacmi bu sırada artacaktır:
1, 8, 64, 512, 4096 ...
Her iki dizinin de sonsuz olma eğiliminde olduğunu görebilirsiniz, ancak bunlardan biri diğerinden çok daha hızlıdır! Şimdi hızla yükselen potansiyele dönelim.
Evren başlangıçta şişirici potansiyel enerjinin düz kısmından başlarsa, yavaş yuvarlanacak ve böylece yüksek potansiyel enerjide daha fazla süre kalacaktır.İlk evren sadece çok küçük bir kısım olsa bile, ancak düz kısımdan başlayarak olmayacaktır. Bir saniye sonra, evren çok geniş bir alana genişleyecektir.
Yukarıdakiler, enflasyonun klasik bir alan olduğunu varsayar, ancak enflasyon muhtemelen bir kuantum alan olacaktır. Daha ilginç hale gelen budur.
Çünkü kuantum alanı zamanla yayılacaktır! Bu, kuantum difüzyon etkisi nedeniyle, bazı yeni oluşan bölgelerin genişleme alanının önceki potansiyel enerjiden daha yüksek olacağı anlamına gelir!
Bu, aniden yükselişin tek bir yerde olmayacağı ve aynı zamanda bitmeyeceği anlamına gelir. Bir yerdeki dalgalanmanın yarattığı alan, öncekinden daha yüksek potansiyel enerjiye sahiptir ve bu da yeni bir dalgalanmaya yol açacaktır. Aşağıdaki resim küçük bir uzaydan başlıyor ve sürekli yeni mekanlar yaratıyor.Bu süreçte bazı bölgelerde meydana gelen patlama büyük bir termal patlama oluşturuyor ve bir evren doğarken, diğer yerlerde hala patlamalar oluyor. Bu, çoklu evrenin başlangıcıdır.
Ama evrenin patlaması gerçekten sonsuz mu? Roketten önce başka eyaletler var mı? Evreni doğuran enerjiyi başlangıçta ne yarattı? Aslında, bu soruların cevapları artık evrenimizde mevcut değil.
Şimdilik, bu sadece Büyük Patlama'nın kökeni hakkında bildiklerimiz değil, aynı zamanda öğrenebileceğimizi düşündüğümüz şeyler. Enflasyonun nasıl başladığına dair tüm bilgiler de dahil olmak üzere, evrenin enflasyonundan önceki her şey, enflasyonun doğası tarafından silindi. Evrenimizdeki bilgi miktar ve zaman olarak sınırlıdır, daha önce ne olursa olsun, zamanla geçmişte sonsuza dek yok olacaktır.
