مجرة - Majarah
طريقك الى العالم

ما هو الإنفجار العظيم وكيف حدث

كيف حدث الانفجار العظيم 

في العصور الوسطى في عام 1225 ، قدم عالم اللاهوت البريطاني روبرت كروس ورقة بحثية عن طبيعة المادة والكون. يصف De Luce (On Light) ولادة الكون بأنه انفجار يتسبب في تبلور النجوم والكواكب وتشكيلها.

في الأشهر القليلة الأولى من عام 1610 ، استخدم جاليليو جاليلي تلسكوبًا لاكتشاف أربعة أقمار تدور حول المشتري ونشر ملاحظاته ، واصفًا حركة الكواكب وأن الأرض ليست مركز الكون. . بعد سبعة وسبعين عامًا ، وصف نيوتن الحركة على نطاق واسع في جميع أنحاء الكون. ظهر توسع الكون لأول مرة في قصيدة نشرها داروين عام 1791 ، واصفة الكون بأنه دائري ومتوسع ؛ وفي عام 1848 ، اقترح الآن نظامًا دائريًا مشابهًا في قصيدته "يوريكا: قصيدة نثر". الشعر والنثر ليسا عملاً علميًا ، فقد تم تجاهلها من قبل المجتمع العلمي وغالبًا ما يسيء فهمها من قبل النقاد الأدبيين ، ولكن تمت إعادة تقييمها مؤخرًا على أنهما تحف علمية.

ما هو الانفجار العظيم 

الانفجار العظيم في علم الكونيات الفيزيائي هو النظرية الرئيسية التي تشرح أصل الكون. تستند النظرية إلى فكرة أن الكون كان في حالة حارة وكثيفة في الماضي ، وأنه يتمدد ، وكان الكون يومًا ما جزءًا واحدًا في بداية ولادته. حددت بعض التقديرات الحديثة هذه اللحظة عند 13.8 مليار سنة ، والتي تعتبر عمر الكون. بعد التمدد الأول ، يتم تبريد الكون بدرجة كافية لتشكيل جسيمات دون ذرية مثل البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. على الرغم من أن النوى الذرية البسيطة قد تشكلت في غضون ثلاث دقائق بعد الانفجار العظيم ، فقد استغرق الأمر آلاف السنين لتكوين ذرات متعادلة كهربائيًا. معظم الذرات التي تم إطلاقها من الانفجار العظيم كانت من الهيدروجين والهيليوم وكمية صغيرة من الليثيوم. يتم بعد ذلك لف السحب العملاقة لهذه العناصر الأساسية جاذبيًا لتشكيل النجوم والمجرات ، بينما تتشكل العناصر الأثقل من خلال تفاعلات الاندماج النجمي أو أثناء تكوين المستعر الأعظم.

تصور العلماء للانفجار العظيم

تصور أينشتاين

اعتقد أينشتاين نفسه في البداية أن الكون مستقر ، ولا يتمدد ولا يتقلص ، ولكن عندما اكتشف أن معادلة الكون تشير ضمنيًا إلى كون متوسع أو متقلص ، لم تعجبه هذه الفكرة ، لذلك أضاف إلى المعادلة A ثابت. دعا الثابت الكوني ، ووظيفة هذا الثابت هو إنشاء معادلة. يشير إلى الكون الثابت ، والطريقة هي إيجاد توازن بين الجاذبية وقوى المقاومة الأخرى ، ثم بعد اكتشاف أن الكون قد توسع ، سحب أينشتاين فكرته ، وحذف الثابت من المعادلة ، واعترف بأنها كانت حياته. أكبر خطأ.

رؤية ادوين هابل

قام عالم الفلك هابل باكتشاف ضخم في عام 1929. وجد أن ضوء المجرات البعيدة كان يتجه نحو اللون الأحمر ، مما أكد أن المجرات كانت تبتعد عن بعضها البعض ، وهذا هو الحال عادة. مجرة أندروميدا ، التي تبعد 2.2 مليون سنة ضوئية ، هي أقرب مجرة ​​كبيرة. بالنسبة لنا ، مجرة ​​أندروميدا تجذبنا ، ووجد أيضًا أن المجرات البعيدة تتحرك بسرعة أكبر ، مما يؤكد أن الكون يتمدد (قانون هابل)

التسلسل الزمني للانفجار العظيم 

يقودنا تتبع تمدد الكون بمرور الوقت إلى حقيقة أن الكون الماضي كان كثيفًا وساخنًا للغاية. تمثل هذه التفرد انهيار النسبية العامة في تطبيقها ، ولا يمكننا تتبع هذا التفرد على وجه اليقين بعد نهاية فترة بلانك. يشار إلى هذه التفرد أحيانًا باسم "الانفجار العظيم" ، ولكن المصطلح قد يشير أيضًا إلى الحالة الأولى ، وهي الحالة الأكثر سخونة وكثافة ، وتعتبر اللحظة التي وُلد فيها الكون. وفقًا لقياسات التمدد مقارنة بنموذج المستعر الأعظم من النوع A ، والتقلبات الحرارية في إشعاع الخلفية الكونية وقياسات الارتباط بين المجرات ، يمكن تقدير عمر الكون ، والذي يقدر بحوالي 13.798 ± 0.037 مليون سنة . توافق هذه المقاييس الثلاثة مستقل عن بعضها البعض ، مما يدعم بقوة نموذج Lambda-CDM ، الذي يصف محتويات الكون بالتفصيل.

نشأة الكون

كل الأفكار المتعلقة بالتشكيل المبكر للكون جاءت من التكهنات ، وذلك بسبب عدم فهمنا لطبيعة الجسيمات الأولية التي تشكلت في بداية الطاقة العالية ، وطاقتها تفوق ما ندرسه في الجسيمات اليوم. مسرع. في هذا الصدد ، تختلف آراء الباحثين والعلماء اختلافًا كبيرًا. هناك تصورات ونماذج مختلفة ، مثل الحالة الأولية التي اقترحها هارتل هوكينج ، مثل نموذج التضاريس على شكل سلسلة ، ونموذج الانتفاخ الكوني ، وتصور عمود الهواء. تندمج بعض هذه الأفكار مع البعض الآخر ، بينما يختلف البعض الآخر.

فترة بلانك

دورة بلانك هي الفترة من 10-43 إلى 10-35 ثانية بعد الانفجار العظيم ، والتي تنخفض خلالها درجة الحرارة من 1032 كلفن إلى 1027 كلفن.10-43 ثانية

فترة بلانك الزمنية معروفة ، وفي هذا الوقت ، تم فصل الجاذبية (الجاذبية) عن القوى الثلاث الأخرى ، وتسمى هذه القوى الثلاث مجتمعة القوى الإلكترونية. يجب أن تفهم النظرية الكاملة للجاذبية الكمومية مثل نظرية الأوتار الفائقة كل هذه الأحداث المبكرة جدًا ، لكن التفسير الذي قدمته نظرية الأوتار لا يزال محدودًا. هنا ، قُدّر قطر الكون في لحظة عمر الكون بما يتراوح بين 10 و 35 مترًا ، وهو ما يسمى بطول بلانك.

10-36 ثانية

يتم فصل قوة التفاعل القوي عن قوة الإلكترون ، لذلك يتكون الأخير من نوعين فقط من القوى: التفاعل الكهرومغناطيسي والتفاعل الضعيف.

من المعتقد بشكل عام أن الجسيمات الأولية المرتبطة والمترابطة مع تفاعل قوي أثقل من الجسيمات المرتبطة القوتين الأخريين ، لذلك تعتبر متكونة متكتلة في مرحلة مبكرة.

عصر التوحيد

تغطي هذه الفترة الزمنية الفترة ما بين 10-35 و10-12 ثانية بعد الانفجار العظيم. يقدر انخفاض درجة الحرارة خلال هذه الفترة بما يتراوح بين 1027 كلفن و 1015 كلفن

في الفترة الزمنية من 10 إلى 35 ثانية إلى 10 إلى 33 مترًا ، يُعتقد أن المساحة تتوسع إلى الحجم المقدر: من 10 إلى 32 مترًا إلى 10 إلى 22 مترًا. هذه الفترة الزمنية مهمة للغاية لتركيب المادة ، لأن التفاعل الكهرومغناطيسي وسلوك التفاعل الضعيف المادة والمادة المضادة متماثلان ، لأن هاتين القوتين متحدتان ويجب أن تتصرف كقوة واحدة. تقترح النظرية الموحدة الرئيسية أن هذه الحالة المشتركة لهاتين القوتين تسمح بتكوين جسيمات ثقيلة تسمى بوزون هيجز ، ويؤدي تفاعل الجسيمات إلى تكوين مادة أكثر من المادة المضادة. في المراحل اللاحقة ، عندما يحدث الانفصال ، من المستحيل التأكد من أن المادة تتشكل في شكل أغلبية يتجاوز المادة المضادة ، لأن مواجهة كل جسيم ستؤدي إلى فنائها ، أو بعبارة أخرى ، تحولها الثاني إلى طاقة.

مرحلة التأقلم الضعيفة

من 10 إلى 36 إلى 10 إلى 12 ثانية بعد الانفجار العظيم

خلال هذه الفترة ، تنخفض درجة حرارة الكون إلى 1028 كلفن ، وهو ما يفصل التوتر (قوى التفاعل الكهرومغناطيسي القوية والضعيفة. ستؤدي مرحلة الفصل هذه إلى توسع الكون مع زيادة حجم الكون). بعد ذلك ، الجسيمات كونه في حالة طاقة عالية ، فإنه سينتج عددًا كبيرًا من الجسيمات الثقيلة والغريبة ، بما في ذلك بوزونات W و Z ، بالإضافة إلى بوزون هيغز الافتراضي.

مرحلة التوسع

تُظهر هذه الصورة تشكيل الكون (الجزء المرئي) منذ الانفجار العظيم (على اليسار) حتى الآن.

حدث تضخم هائل ما بين 10 إلى 36 ثانية إلى 10 إلى 32 ثانية بعد الانفجار العظيم.

نحن لا نعرف بالضبط متى سيحدث التورم. من المفترض أن يكون الكون أثناء عملية التوسع مسطحًا ، أي أن انحناء الفضاء المتري يكون مسطحًا ، لذا فهو يشكل طورًا موزعًا بشكل موحد يتمدد بسرعة عالية ، يتم خلالها تكوين جزيئات البنية الكونية الأولى. يتم تحويل بعض طاقة عدد كبير من الفوتونات إلى جسيمات غير مستقرة ، مثل الكواركات و الهادرونات الثقيلة ، والتي تتحلل بسرعة.

وفقًا لإحدى الفرضيات ، كان الكون باردًا نسبيًا وفارغًا قبل دخوله مرحلة التضخم ، ومع نهاية الانفجار ، أدى تغير الطور إلى حرارة شديدة وطاقة عالية مرتبطة بالمرحلة الأولى من الانفجار العظيم. تضخم اقتصادي.

الحرارة آخذة في الارتفاع

أثناء الارتفاع الجديد في درجة الحرارة ، تنتهي مرحلة التضخم السريع ، وتتحلل الطاقة الكامنة المتضخمة إلى بلازما شديدة الحرارة من الكواركات و الغلوونات. إذا اعتقدنا أن الوحدة العظيمة للقوانين الطبيعية هي حقيقة عالمنا ، فإن توسع الكون سيحدث حتمًا في مرحلة الوحدة. تشير المرحلة الموحدة إلى مرحلة يُفترض فيها أن جميع القوى الطبيعية قد اندمجت ، ثم تبدأ في الانقسام إلى قوة الجاذبية ، والقوة القوية ، والقوة الكهرومغناطيسية ، وما إلى ذلك. بعد فترة التوحيد ، يجب كسر التناظر (أي القوة و "قوة الوحدة" تنفصلان عن بعضهما البعض و تشكلان بالطريقة التي نجدها بها الآن) ، وإلا فلا بد من وجود أقطاب مغناطيسية مختلفة في الكون المرئي . في ذلك الوقت ، كان الكون مليئًا بالإشعاع والكواركات والإلكترونات والنيوترونات.

تخليق الباريون

لا يوجد دليل يفسر ظاهرة وجود العديد من الباريونات في الكون بدون أجسام مضادة للباريونات (وفقًا لخبرتنا المعملية ، مشكلة تحويل الطاقة إلى جسيمين متعاكسين ، هذه هي تجربتنا عندما يتم إنشاء زوج أشعة جاما يمكن أن يكون تحول إلى إلكترون ، والعكس هو بوزيترون) ، أحدهما شحنة سالبة والآخر شحنة موجبة. من أجل تفسير عدم وجود الباريونات المضادة ، يجب استيفاء الشروط التي أشار إليها العالم الروسي زاخاروف في فترة ما بعد التوسع. على الرغم من أن التجارب على الجسيمات قد شهدت تصورات قد تؤدي إلى هذه الظروف ، فإن نتائج هذه التجارب تظهر أن درجة التناظر أصغر بكثير من الفاصل الكبير الذي يفسر التناظر في الكون المرئي.

التناظر في تكوين المادة والمادة المضادة هو مبدأ علمي ، مما يعني أنه لا يوجد فرق بين المادة والمادة المضادة ، أي أنه من خلال الانفجار العظيم ، شكلت المادة والمادة المضادة نفس العدد. البروتون و البروتون والإلكترون والبوزيترون المعاكس والنيوترينو ومقاومة النيوترينو. ومع ذلك ، في كون مكون من مادة ، لا يمكننا العثور على أي علامات لتجمعات المادة المضادة. تسبب لقاء المادة والمادة المضادة في إبادتهم على الفور وتحويلهم إلى طاقة مشعة. ولهذا يعتقد زاخاروف أن التناسق في تكوين المواد الخام غير مكتمل ، وأن هذه الظاهرة أو الفرضية هي "انكسار لمبدأ تناظر الجسيمات".

مرحلة الكوارك

ما بين 10 إلى 12 ثانية إلى 10 إلى 6 ثوانٍ بعد الانفجار العظيم.

يمكن اعتبار أنه مع الانكسار المتماثل للقوة الضعيفة بعد نهاية مرحلة التفاعل الضعيف ، تبدأ الجسيمات الأولية في الحصول على كتلة من خلال نموذج هيغز ، وقد حصل بوزون هيغز (الذي تم افتراضه وتأكيده رسميًا في عام 2012) على حجمه. الجودة. نفس الشيء ينطبق على الجودة. في هذه المرحلة ، جميع التفاعلات الأساسية ، مثل الجاذبية والتفاعل الكهرومغناطيسي والتفاعل القوي والتفاعل الضعيف ، لها خصائصها. ومع ذلك ، لا تزال درجة حرارة الكون مرتفعة للغاية ، ولا يمكن للكواركات أن تتحد مع بعضها البعض لتكوين الهادرونات.

مرحلة الهادرونات

بين 10-6 ثوانٍ وثانية واحدة بعد الانفجار العظيم.

يصبح الكون الناشئ باردًا ، مما يسمح للكواركات والبلازما القولونية بالاندماج لتكوين الهادرونات (الهادرونات هي مجموعة من الجسيمات الأولية أكبر من الإلكترونات والميزونات) ، بما في ذلك باريونات ، مثل البروتونات والنيوترونات. بعد ثانية واحدة من الانفجار العظيم ، يمكن النيوترينوات أن تنفصل عن بعضها وتبدأ في التحرك بحرية في الفضاء. خلفية النيوترينوات الكونية - على الرغم من أنه من غير المحتمل قياسها - تعادل إشعاع الخلفية الكونية الميكروي الذي سيظهر في المستقبل.

 

لما لا تترك تعليق