Karakteristik Teori Big Bang, Tahapan, Bukti, Masalah

Itu teori Big Bang Ini adalah teori kosmologis untuk menjelaskan asal usul alam semesta dan yang saat ini memiliki penerimaan paling banyak di komunitas ilmiah. Menyatakan bahwa alam semesta dimulai dengan ledakan besar, sekitar 13 yang lalu.800 juta tahun, dan sejak itu telah berkembang terus menerus.

Dari ledakan besar ini materi, waktu dan ruang muncul, yang kemudian berubah menjadi galaksi dan sistem bintang, termasuk Bima Sakti kita sendiri, tata surya dan akhirnya untuk diri kita sendiri.

Big Bang atau Ledakan Hebat, Konsepsi Artistik

Teori ini berasal dari tahun 1915, dengan persamaan relativitas Albert Einstein, yang antara lain memprediksi perluasan alam semesta, sebuah fakta yang dengannya ilmuwan Jerman tidak pernah merasa nyaman.

Namun, astronom Belgia George Lemaitre, saat belajar. Pada tahun 1927 Lemaitre menerbitkan sebuah artikel di mana ia mempresentasikan idenya tentang asal usul alam semesta, yang ia sebut "atom asli".

Astronom Amerika.

Kembali ke masa lalu, galaksi tidak diragukan lagi seharusnya jauh lebih dekat dengan mereka saat ini. Dan karena itu seharusnya ada saat bahwa semua materi sangat terkompresi, menempati ruang kecil yang tak terbatas: singularitas.

[TOC]

Karakteristik Teori Big Bang

Ilustrasi Big Bang

Istilah "Big Bang" diciptakan oleh ahli fisika Fred Hoyle pada tahun 1940, yang tidak bersimpati dengan ide itu, jadi dia merujuknya dengan mengejek, memanggilnya "ledakan hebat itu". Hoyle yakin bahwa alam semesta itu stasioner.

Meskipun namanya membuat kita berpikir tentang peristiwa bencana, fisikawan dan kosmolog sekarang percaya bahwa itu tidak hebat, atau bencana dari mana galaksi terbang ke segala arah.

Tapi itu sangat kuat sehingga empat interaksi mendasar dari fisika disatukan selama saat -saat pertama itu.

Postulat Teori Utama 

Seluruh alam semesta awalnya dalam keadaan sangat padat dan panas, dan kemudian diperluas tiba -tiba, sementara didinginkan perlahan. Ekspansi itu berlanjut hingga hari ini.

Big Bang tidak menjelaskan bagaimana singularitas asli muncul, dan lebih sedikit apa yang sebelumnya. Apa yang dia jelaskan adalah apa yang terjadi pada alam semesta selama hari -hari awal di mana singularitas tidak ada lagi.

kapan itu terjadi 

Ilmuwan memperkirakan bahwa Big Bang terjadi 13.800 juta tahun dan tidak mungkin untuk mengetahui apa yang terjadi sebelumnya, sejak waktu, bersama dengan ruang dan materi, diciptakan pada saat yang tepat itu.

Dimana itu terjadi 

Itu bukan acara yang terlokalisasi. Ternyata semakin jauh objek yang kita lihat dengan teleskop yang paling kuat, semakin banyak kita kembali pada saat terjadi ledakan besar, terlepas dari arah yang Anda lihat. 

Dapat melayani Anda: upaya ketegangan: formula dan persamaan, perhitungan, latihan

Itu terjadi nanti

Setelah Big Bang, suhu turun dan membentuk partikel subatomik yang kita tahu: proton, neutron dan elektron, untuk menimbulkan atom.

Selama Big Bang, Gravity muncul, gaya menyatukan daya tarik materi, serta interaksi mendasar lainnya.

Elemen kimia pertama yang terbentuk adalah hidrogen, yang paling sederhana dari semuanya, dan kemudian helium dan lithium, dalam proses yang disebut Nukleosintesis. Dengan awan besar dari elemen -elemen ini memunculkan galaksi pertama.

Dasar -dasar Teoritis Big Bang

Gambar bidang yang dalam dari alam semesta, diambil oleh teleskop ruang angkasa hubble. Sumber: Wikimedia Commons.

Big Bang didasarkan pada:

-Itu Persamaan Teori Relativitas Proposal oleh Einstein.

-Dia Model partikel standar, yang menggambarkan struktur materi dalam hal partikel fundamental dan interaksi di antara mereka.

-Dia Prinsip Kosmologis, yang menyatakan bahwa alam semesta homogen dan isotropik, ketika kita melihatnya dalam skala yang lebih besar. Ini berarti bahwa sifat -sifatnya identik di semua arah dan hukum fisika adalah sama di sisi mana pun.

Tentu saja kita tahu bahwa ada akumulasi materi, dipisahkan oleh ruang kepadatan yang jauh lebih sedikit. Dari sudut pandang itu, sifat -sifat alam semesta tentu berbeda. Tetapi skala yang mencakup prinsip kosmologis jauh lebih besar dari itu.

Menurut prinsip kosmologis, alam semesta tidak memiliki pusat, atau tepi atau batasan, karena tempat preferensial sama sekali tidak ada.

Disimpulkan kemudian, bahwa alam semesta memiliki asal waktu dan karena itu usia yang terbatas, meskipun masih belum jelas apakah ekstensinya terbatas atau tidak terbatas.

Tahapan Semesta Menurut Teori Big Bang

Evolusi alam semesta menurut Big Bang. Sumber: Wikimedia Commons.

Para ilmuwan membedakan tiga tahap utama, yang pertama dari alam semesta Sangat orisinal, yang kedua dari alam semesta primal itu sendiri dan tahap ketiga dari pembentukan struktur. 

Selama dua yang pertama, alam semesta pertama kali didominasi oleh radiasi dan kemudian oleh materi. 

Tahap radiasi

Selama era ini, energi dalam bentuk foton, partikel elementer tanpa massa yang membentuk cahaya. Berkat mereka, pasangan materi dan elektron antimateri - positron, yang dimusnahkan saat mereka, memancarkan energi lagi dalam bentuk foton.

Namun, pada titik tertentu materi ini mendominasi sedikit pada antimateri, yang kemudian mengarah pada penampilan partikel subatomik pertama.

Ahli kosmologi percaya bahwa tahap ini berlangsung sekitar 700.000 tahun, dan membedakan periode berikut:

Dapat melayani Anda: pelebaran linier: apa itu, formula dan koefisien, contoh

Tahap awal

Mulai dari 10^-43 detik setelah ledakan besar terjadi dan mengerti:

-Era Planck, ketika empat interaksi mendasar - elektromagnetik, nuklir yang kuat, lemah dan gravitasi - merupakan gaya fundamental tunggal. 

-Era penyatuan, yang terjadi 10^-36 Detik kemudian, ketika gravitasi terpisah dari kekuatan lain, tetapi yang lain tetap bergabung menjadi apa yang disebut usus (Teori Grand Unified) Saat alam semesta diperluas dan didinginkan.

Inflasi yang hebat

Dari 10^-36 sampai 10^-33 detik, di mana alam semesta mengalami percepatan pertumbuhan, mendinginkan dan mengurangi kepadatannya, sebagai konsekuensi dari ekspansi.

Beginilah cara alam semesta tumbuh dari sesuatu yang kurang dari ujung pin, ke bola seukuran beberapa sol seperti kita, semuanya dengan kecepatan tinggi.

Pembentukan partikel

Pertumbuhan alam semesta menurunkan ritme tanpa berhenti dan partikel elementer pertama muncul: proton, elektron dan neutron.

Penciptaan atom cahaya

Setelah tiga menit, proton dan neutron bertabrakan untuk membentuk inti pertama. Kemudian inti ini ditemukan dan atom ringan terbentuk.

Penampilan cahaya

Secara paradoks, suhu tinggi dari alam semesta asli tidak memungkinkan cahaya muncul sampai sekitar 380.000 tahun setelah Big Bang.

Tapi kemudian alam semesta sudah cukup mendingin untuk memungkinkan pembentukan hidrogen netral, yang dengannya foton -porter cahaya - mereka bisa bergerak ke jarak yang sangat jauh tanpa hambatan.

Dominasi materi

Alam semesta, sebelumnya buram karena kepadatan yang tinggi, menjadi transparan terhadap radiasi dan materi memperoleh dominasi.

Dengan cara ini konglomerat pertama dibentuk, berkat aksi gravitasi dan alam semesta mulai memperoleh bentuk saat ini. Ini adalah tahap pembentukan struktur.

Pembentukan bintang dan galaksi

Gravitasi runtuh awan gas untuk membentuk bintang pertama, yang kemudian dikaitkan di galaksi. Para ahli percaya bahwa ini terjadi sekitar 400 juta tahun setelah Big Bang.

Waktu materi gelap

Perluasan alam semesta tidak berhenti, sebaliknya tampaknya telah dipercepat.

Sekarang para ilmuwan percaya bahwa ada subjek yang berbeda dengan subjek yang dapat kita lihat, disebut materi gelap, yang bertanggung jawab atas ekspansi yang dipercepat ini.

Bukti

Ilustrasi satelit WMAP mengambil data untuk memahami Big Bang

Latar Belakang Kosmik Radiasi

Big Bang bahkan dapat diamati saat ini, meskipun waktu berlalu, melalui radiasi yang berasal dari tempat paling jauh di alam semesta. 

Latar belakang radiasi microwave kosmik (Latar belakang microwave kosmik) Ditemukan pada pertengahan 60 -an abad kedua puluh, oleh dua peneliti dari laboratorium Bell: Arno Penzias dan Robert Wilson.

Ini adalah cahaya yang meninggalkan Big Bang, sesuatu yang telah ditunjukkan teori sebelumnya, tetapi itu tidak dapat dideteksi sampai percobaan Penzias dan Wilson.

Dapat melayani Anda: kecepatan propagasi gelombang

Hukum Hubble-Leitre

Pada tahun 1929 Edwin Hubble mengatakan bahwa alam semesta berkembang, dan selama delapan tahun ia bertanggung jawab untuk mengumpulkan data yang diperlukan untuk mengujinya di Monte Wilson Observatory, California.

Dengan cara ini ia mengucapkan hukum berikut, di mana kecepatannya v Dengan itu galaksi menjauh dari kita, itu sebanding dengan kejauhan R, makhluk H The Hubble Constant:

v = jam

Dimana h = 22 x 10^-3 M/(Sterño Light). Bentuk hukum sederhana ini valid ketika datang ke galaksi yang tidak terlalu jauh.

Distribusi seragam galaksi yang jauh

Teleskop luar angkasa Hubble menegaskan bahwa galaksi yang jauh didistribusikan secara homogen, sesuai dengan prinsip kosmologis.

Besarnya galaksi yang jauh

Semakin besar perpindahan merah, semakin besar besarnya galaksi yang jauh, yang berarti bahwa panjang gelombang cahayanya diperpanjang selama perjalanan melalui alam semesta yang berkembang.

Masalah dan kritis

Dalam teori ada banyak poin yang tetap gelap, misalnya para ilmuwan masih belum tahu apa yang dipicu oleh inflasi besar.

Di sisi lain, banyak ahli tidak puas dengan fakta bahwa sebelum Big Bang tidak ada waktu, materi atau ruang, karena beberapa orang berpikir bahwa waktu selalu ada.

Tentu saja, teori kosmologis menunjukkan fenomena skala besar dan disempurnakan atau dibuang berkat penemuan baru. Para ilmuwan berharap untuk menyelesaikan perbedaan sebagai berikut:

Masalah entropi

Entropi secara abnormal rendah selama saat -saat pertama alam semesta dan ahli kosmologi gagal menjelaskan peningkatan entropi ke tingkat saat ini.

Masalah cakrawala

Masalah ini mengacu pada fakta bahwa kecepatan cahaya terbatas dan tidak ada yang bergerak lebih cepat darinya, namun, daerah bahwa selama Big Bang tidak dapat bersentuhan karena pemisahan mereka, ternyata mereka berada dalam keseimbangan termal. 

Masalah planitas

Dipercayai bahwa kita hidup di alam semesta yang datar, namun teori Big Bang tidak menawarkan mekanisme fisik yang dengan memuaskan menjelaskan alasannya.

Masalah monopoli magnetik

Teori Big Bang memprediksi keberadaan monopol magnetik, tetapi sejauh ini belum ditemukan. Setiap kali kami mencoba, ketika magnet dipotong, magnet yang lebih kecil selalu diperoleh dengan kutub utara dan selatan, tidak pernah memisahkan kutub magnetik (monopol).

Kekhawatiran lain tentang teorinya adalah: dari mana singularitas berasal? Dan bagaimana masalah ini mendominasi di atas antimateri? O Bagaimana dan mengapa inflasi besar terjadi? Masih ada jalan panjang yang harus ditempuh.

Referensi

1. Carroll, b. Pengantar Astrofisika Modern. 2nd. Edisi. Pearson.
2. Falcón, n. Tinjauan Kritis Big Bang. Pulih dari: risetgate.bersih.
3. Biji, m. 2011. Yayasan Astronomi. 11. Ed. Pembelajaran Cengage.
4. Serway, r., Jewett, J. 2019. Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 2. Ke -10. Ed. Pembelajaran Cengage.
5. Wikipedia. Radiasi latar belakang gelombang mikro. Pulih dari: is.Wikipedia.org.