Powstanie Wszechświata

oraz
Początek i
kres
Powstanie Wszechświata szacuje się na 13,
75 mld lat temu.
 Na początku jego wymiary były bardzo
małe, a jego gęstość bardzo duża i
temperatura niezwykle wysoka. Ponieważ w
tej niezmiernie małej objętości panowała
ekstremalnie wysoka temperatura i
niewyobrażalnie duże ciśnienie, to doszło do
wybuchu nazywanego Wielkim Wybuchem.
Wyłonił się z niego Wszechświat (przestrzeń, czas, materia, energia i
oddziaływania).



Według teorii względności, w miarę rozszerzania wszechświata,
długość fali każdego fotonu ( nośnika fali elektormagnetycznej )
powoli się zwiększa, co zmniejsza jednocześnie jego energię. Tym
samym im dłużej dany foton istnieje, tym bardziej jest
przesunięty ku czerwieni. W miarę rozszerzania się wszechświata
energia promieniowania maleje szybciej niż energia materii.
Można z tego wnioskować, że choć obecnie większość energii ma
postać materii, w przeszłości większość była w postaci
promieniowania.
Z pierwotnej materii, której natury nie znamy, w miarę upływu
czasu zaczęły powstawać pierwsze cząstki materii, które
nazywamy cząstkami prawdziwie elementarnymi – elektrony i
kwarki. Gdy energia kwarków na skutek stygnięcia ,z powodu
rozszerzajacego sie Wszechświata zmalała i działające między
nimi siły mogły połączyć je ze sobą, powstały pierwsze protony,
które później razem z elektronami utworzyły atomy najlżejszych
pierwiastków, jakim jest wodór i hel.
Chociaż Wszechświat wciąż się rozszerzał i rozszerza się nadal,
oba pierwiastki zebrały się w olbrzymie obłoki gazowe, z których
ostatecznie powstały galaktyki, a w nich narodziły się pierwsze
gwiazdy.

Początek ekspansji Wszechświata nazywamy
właśnie Wielkim Wybuchem. Istniej kilka
najważniejszych etapów w ewolucji
Wszechświata zwanych erami.
Era Plancka (od 0 do 10-43sekundy)
Era plazmy kwarkowo - gluonowej (hadronowa) od
10-43sekundy do 10-4sekundy)
Era leptonowa (od 10-4sekundy do 10 sekund)
Era promieniowania (od 10 sekund do 300 000 lat)
Era gwiazdowa (galaktyczna) (od 300 000 lat do
dzisiaj)



Od 0 do 10-43sekundy
W pierwszych 10-43 sekundy przy gęstość
większej od 1097 kg/m3 einstenowska teoria
grawitacji nie obowiązuje i nie umiemy opisać
zjawisk jakie wtedy zachodziły. W
początkowych erach występowała zdecydowana
dominacja energii nad materią.
Na zakończenie ery Plancka temperatura
wynosiła 1032 kelwinów.




Od 10-43 do 10-44 sekundy
Wszystkie oddziaływania, z wyjątkiem grawitacyjnego, czyli
elektromagnetyczne, słabe i silne miały jednakowe znaczenie
i były nieodróżnialne. Między tymi oddziaływaniami
występowała symetria. Ten okres nazywa się wielką
unifikacją. Symetria została złamana w chwili 10-35 sekundy.
Od 10-35 do 10-33 sekundy wyzwolona energia spowodowała
gwałtowne przyspieszenie ekspansji Wszechświata, które
trwa do dziś
Od czasu 10-33 sekundy ekspansja stała się znacznie
wolniejsza, ale Wszechświat nadal zmniejszał swą gęstość i
stygnął. Temperatura jednak była na tyle wysoka, że
występowały wszystkie typy kwarków i była taka sama ilość
antykwarków. Zachodziła u nich anihilacja.


Od 10-4 sekundy do 10 sekund
Pod koniec tej ery zaczęły rozpadać się
neutrony. Część z nich uniknęła zagładzie, łącząc
się z protonami w jądra. Najpierw powstały
jądra deuteru, z nich helu-3, a następnie jądra
helu-4 . W tym czasie nie było warunków do
powstania ciężkich jąder.



Od 10 sekund do 300 000 lat
Po około 10 sekund elektrony i ich antycząstki zanihilowały,
pozostawiając niewielką nadwyżkę elektronów.
Zaczęła się era promieniowania, w której Wszechświat był wypełniony
głównie fotonami z niewielką domieszką protonów i neutronów, oraz
minimalnymi ilościami helu. Po około 10000 lat od Wielkiego Wybuchu
energia zawarta w promieniowaniu stała się mniejsza od energii
związanej z materią. Po około 300000 latach temperatura spadła do
wartości 3000 kelwinów.


Od 300 000 lat do dzisiaj
Od uwolnienia promieniowania aż do
chwili, w której pojawiły się pierwsze
gwiazdy (100 mln lat od Wielkiego
Wybuchu), we Wszechświecie
panowała niemal ciemność (epoka
ciemności). Pod osłoną ciemności
toczyły się procesy, które
doprowadziły do powstania galaktyk.


Im dalej znajduje się galaktyka od Ziemi, tym większą
ma prędkość i tym szybciej oddala się od
obserwatora.
Friedmann stwierdził, że rozszerzanie się
wszechświata przypomina nadmuchiwanie cętkowanego
balonu: w miarę jego powiększania się odległość
między dwiema dowolnymi cętkami wzrasta
niezależnie od tego, w którym miejscu balonu się one
znajdują; a zatem żadna z nich nie może być uznana
za centrum. W dodatku im większa odległość między
nimi, tym szybciej się od siebie oddalają.


Wszechświat może rozserzać się w
nieskończoność.
Jednakże "ucieczka" galaktyk jest na tyle
wolna, że grawitacja może zatrzymać
rozszerzanie się Wszechświata . Galaktyki
zaczęłyby się zbliżać do siebie, a wszechświat
zacząłby się kurczyć. Kiedy materia zostałaby
ściśnięta w bardzo mały punkt o ogromnej
gęstości, nastąpiłaby Wielka Zapaść.
Wszechświat mógłby cyklicznie kurczyć się i
rozszerzać.
Ralph Alpher i Robert Herman, obliczyli, że
promieniowanie wczesnego wszechświata powinno
przenikać cały kosmos. Wysunęli przypuszczenie, iż takie
szczątkowe promieniowanie nadal istnieje. Mieli rację. W
1965 roku Arno Penzias i Robert Wilson, wypróbowywali
czuły detektor mikrofalowy. Rejestrował on dziwny szum,
który nie pochodził z żadnego konkretnego kierunku.
Szum był reliktowym promieniowaniem kosmicznym.
Dalsze badania przeprowadzone przez innych uczonych
to potwierdziły, a fotony składające się na nie są
najstarsze w kosmosie i istnieją od ponad 10 mld lat.


Karolina Szabłowska
Natalia Piotrowska kl.
3GB