En naturfaglærer forklarer: The Big Bang Theory

Filosofer og lærde gjennom århundrer har viet tiden sin til å tenke på rom for å finne svar på et av de viktigste spørsmålene i menneskets eksistens – hvordan utviklet universet seg og ble til, og hva kan bli dets fremtid? Vår forståelse av kosmos har utviklet seg betydelig over tid, men hver innsikt har kastet opp nye spørsmål og nye mysterier.

Kjøp nå | Vår beste abonnementsplan har nå en spesialpris

Den utbredte troen er at universet ble til for nesten 13,8 milliarder år siden med en massiv eksplosjon kjent som “Big Bang”. Dette er også den mest anerkjente forestillingen om vår eksistens og utviklingen av universet vårt.

Opprinnelsen til Big Bang-teorien kan spores til den fremtredende vitenskapsmannen Edwin Hubble som ikke bare oppdaget at det finnes andre galakser enn Melkeveien, men også at vi lever i et stadig voksende univers der alle galakser beveger seg bort – jo lenger galakse, jo raskere trekker den seg tilbake! Disse dyptgripende implikasjonene om universet ble også foreslått av Georges Lemaître, en belgisk kosmolog og katolsk prest, som regnes som faren til Big Bang teorien.

Universet utvider seg kontinuerlig. Hvis vi går tilbake i tid, var universet mindre i fortiden, og når vi når tid lik null, kollapser alt synlig univers ned til et uendelig lite volum med uendelig tetthet og uendelig temperatur. Dette er det fysikere betegner som singularitet eller uratom. Det var ingen plass og ingen tid og så var det et Big Bang. Selv om rusk under en eksplosjon flyr ut og spredte seg ujevnt i forskjellige avstander fra eksplosjonssenteret, skjøt Big Bang ut samme mengde materiale, over samme avstand i alle retninger og fødte et homogent univers i rom og tid. Dermed var det som skjedde verken stort eller med et smell. Hva som utløste dette, vet vi kanskje aldri så singularitet og fysikklover som vi kjenner dem ikke blandes.

Det vi vet er at etter Big Bang begynte verdensrommet å utvide seg og kjøle seg ned med en hastighet raskere enn lyset. Perioden da dette skjedde er identifisert som inflasjon periode. Det er vanskelig å fastslå hva som forårsaket inflasjonen, men den varte bare i svært kort tid. Så fortsatte universet å kysse og utvider seg fortsatt.

Som univers fortsatte å ekspandere og ble kjøligere, energi begynte å bli omdannet til materie, antimaterie, partikler og stråling. Det første stoffet som ble dannet var fundamentale partikler som kvarker og bosoner som kondenserte og skaper protoner og nøytroner. Dannelsen av atomer tok lang tid da elektroner som er grunnleggende for strukturen til et atom ikke kunne smelte sammen med ionene og var involvert i uopphørlige kollisjoner med fotoner, partiklene som lager lys. Da det endelig ble dannet atomer og elementer som hydrogen og helium, ble universet gjennomsiktig fra sitt tidligere ugjennomsiktige utseende.

Etter hvert som universet fortsatte å utvide seg og ble kjøligere, begynte energi å bli omdannet til materie, antimaterie, partikler og stråling (Kilde: Pixabay)

Tyngdekraften trakk sammen klumper av materie og ble i løpet av omtrent 100 millioner år tett og varm nok til å starte kjernefysisk fusjon med fødselen av de første stjernene. I ytterligere 600 millioner år ble galakser dannet etterfulgt av planeter og solsystemet. Universet slik vi ser det begynte å ta form.

Forskere har overbevisende empiriske bevis på dette Det store smellet i form av Cosmic Microwave Background-stråling (CMB) som ble oppdaget i 1965. Da universet hadde avkjølt seg nok til å danne atomer, ble en enorm mengde lys frigjort ut i rommet og det har reist gjennom universet siden uforminsket og disse primordiale fotoner kan sees på som CMB. CMB er altså lyset som ble sluppet ut i universet 380 000 år etter Big Bang. Den var 3000 grader Celsius da den ble utgitt og er nå bare 2,7 grader over absolutt null på grunn av kontinuerlig ekspansjon.

Kosmologer har ivrig målt CMB med høyere og høyere presisjon som passer med konseptet Big Bang. Ved å bruke ligninger av generell relativitet og kjernefysikk har vi beregnet hvor mye helium, beryllium og litium som skulle ha blitt dannet, og vi finner at resultatene stemmer overens med mengdene som faktisk finnes i universet. Dessuten har eksperimenter utført ved å akselerere protoner til lysets hastighet i Large Hadron Collider ved CERN med suksess produsert kvarker, gluonplasma som eksisterte kort tid etter Big Bang. Disse observasjonene tjener som et overbevisende argument til fordel for Big Bang.

For å oppsummere forklarer ikke Big Bang-teorien det nøyaktige, nøyaktige skapelsesøyeblikket, den forklarer ting etter skapelsesøyeblikket av universet. Imidlertid er det mange deler som mangler også. Vi har ikke den fjerneste anelse om hva som skjedde i de første øyeblikkene av Big Bang. Etter Big Bang ble både materie og antimaterie skapt. Etter hvert som universet avkjølte og utvidet seg, burde materie og antimaterie ha ødelagt hverandre. Dette ville ha etterlatt oss med et univers uten noen galakser, stjerner, planeter eller liv, noe som tydeligvis ikke er tilfelle. Dermed var det på en eller annen måte en ubalanse mellom materie og antimaterie som vi ikke forstår.

Vi har også visst en stund nå at 5/6 av all materie i universet er mørk materie, men vi har ingen anelse om hva det er. Plassen utvides ikke bare, den akselererer. Det er som om du kaster en ball oppover, ballen fortsetter ikke bare å gå opp, men hastigheten øker i stedet for å bremse og til slutt falle ned. Denne observasjonen er kreditert mørk energi og vi vet ikke hvorfor den eksisterer eller hva den er.

Vitenskap tilbyr en fascinerende og solid fortelling for historier rundt skapelsen av univers men den er ikke komplett. Å utforske det ukjente og skyve grensen til vår nåværende uvitenhet er hva vitenskap handler om, og denne ekspedisjonen for sannhetssøk skal fortsette. Å avdekke universets mysterium fortsetter å være en interessant saga.

(Forfatteren er PGT- Fysikk ved Shiv Nadar School, Noida.)

For alt det siste Foreldrenyheternedlasting Indian Express-appen.