08:57 | 
Publicat de
Batrinu Mihai Andrei |
BIG BANG
Teorii despre producerea Big Bangului
Astronomul american Edwin Hubble a descris universul ca fiind în continuă extindere, dând cosmologilor "o temă pentru acasă". El porneşte de la ideea că la începuturi, cu circa 13,7 miliarde de ani în urmă, universul încă nu exista. Ceea ce a existat a fost doar un punct de o natură cu totul specială, o aşa-numită singularitate, ceva fără dimensiuni dar cu o energie infinită. La momentul "zero" acest punct a ieşit din starea lui de singularitate (încă nu se ştie din ce cauză) şi şi-a manifestat uriaşa energie printr-o inimaginabilă explozie, Big Bangul, care mai continuă şi în ziua de azi. În anul 1940 fizicianul ruso-american George Gamow şi asistenţii săi Ralph Alpher şi Robert Herman au lansat ideea de explozie incandescentă de materie şi energie de la începuturile universului. Numele teoriei "Big Bang" a fost dat dat de astronomul englez Fred Hoyle în 1950.
Sunt trei indicii majore pentru veridicitatea teoriei Big Bangului:
Vârsta celor mai bătrâne stele este de 12-13,2 [1] miliarde de ani, adică ea corespunde parţial cu vechimea Universului.
Analiza luminii emise de galaxii indică faptul că obiectele galactice se îndepărtează unele de altele cu o viteză cu atât mai mare, cu cât sunt mai îndepărtate de Pământ, ceea ce sugerează că galaxiile erau altădată adunate într-o regiune unică a spaţiului;
În ziua de azi, în toate regiunile Universului există o radiaţie de fond ("radiaţie cosmică") foarte slabă, un fel de fosilă, rămăşiţă de pe urma torentelor de căldură şi lumină din primele clipe ale Universului.
Limitele cunoaşterii momentelor de început ale Big Bangului
Astrofizicienii nu pot (încă?) explica apariţia universului la secunda "zero" (momentul iniţial). Ei iau ca punct de plecare momentul 10-43 secunde după explozia originară (Big Bang). La această "vârstă fragedă" tot universul era conţinut într-o sferă de mărime infimă, subnucleară, de numai 10–33 centimetri diametru (nucleul unui atom are ordinul de mărime de 10–13 centimetri). Temperatura la acel stadiu era însă inimaginabil de mare, de ordinul a 1032 grade.
Teoria nu este aplicabila mai devreme de momentul "zero" + 10–43 secunde; pentru că se izbeste de „zidul Planck” (ştiinţa este încă incapabilă să explice comportamentul atomilor în condiţiile în care forţa de gravitaţie devine extremă, aşa cum era cazul în universul de 10–33 centimetri). „Zidul Planck” reprezintă de fapt existenţa limitelor minime fizice ale obiectelor; una din barierele fizice este „quantumul de acţiune” sau aşa-numita "Constantă a lui Planck" = 6,62 10–34 Joule secundă, care reprezintă cea mai mică dintre cantităţile de energie existente în lumea noastră fizică, adică limita divizibilităţii spectrale şi, prin aceasta, limita extremă a oricărei divizibilităţi. Prin analogie există o „lungime ultimă” numită şi „Lungimea lui Planck”, precum şi „Timpul lui Planck”, care este cea mai mică unitate de timp posibilă teoretic.
Cercetări fizico–matematice privind începutul Big Bangului şi cauzele exploziei iniţiale
Există fizicieni şi matematicieni care, pe baza calculelor matematice, caută să găsească explicaţii asupra momentului zero al exploziei iniţiale - Big Bang. Astfel:
Teoria / fizica cuantică a permis unor cercetători fizicieni să emită o serie de teorii referitoare la cauza care a determinat Big Bangul. Demonstraţiile făcute în cadrul şi pe baza teoriei fizicii cuantice, conform cărora o particulă elementară poate fi detectată în două locuri în acelaşi timp (de unde şi concluzia că particula este într-o permanentă vibraţie), au generat ideea că spaţiul şi timpul sunt abstracţiuni, iluzii ale gândirii omului.
Există şi teoria "supragravitaţiei", bazată pe faptul că forţa gravitaţională este mult prea slabă în raport cu forţa electromagnetică sau cu alte forţe (deşi în Univers ea se manifestă ca o forţă deosebit de mare şi atotcuprinzătoare). Aceasta a postulat că gravitaţia se scurge într-un "univers paralel" şi că forţa gravitaţională ce rămâne în universul nostru este mult diminuată.
Ambele teorii au condus la dezvoltarea „teoriei membranelor” sau Teoria M şi au permis concluzia că în lumea reală trebuie să fie mult mai multe dimensiuni decât cele trei din universul nostru, şi că deci există mai multe universuri.
Într-un laborator din SUA s-a reprodus într-o experienţă, pentru o milionime de secundă (10–7 secunde), modul cum ar fi fost starea materiei imediat după Big Bang. Ideea este că Big Bangul a făcut să explodeze punctul ce conţinea o enormă cantitate de energie şi care, datorită condiţiilor, a început să se transforme în materie – „supa primordială” care nici teoretic nu poate fi bine definită. Materia rezultată imediat după Big Bang (supa primordială) a fost denumită plasma; experimentul în care s-a obţinut această plasmă a constat într-un bombardament de particule de aur greu şi de deuteriu (izotop al hidrogenului) [BBC- emisiune din 28.06.2003 ora 8:15 - www.bbc.ro].
Consecinţele Big Bang-ului
Gamow şi studenţii săi au ajuns la concluzia că unele elemente chimice din universul de azi provin din primele timpuri ale formării acestuia. Unele radiaţii se presupun că datează din perioada Big Bangului şi încă mai circulă prin univers. S-a mai descoperit că cele mai uşoare elemente, ca hidrogenul, deuteriul şi heliul, au fost primele elemente în univers, iar celelalte elemente mai grele s-au format ulterior. Cercetătorii susţin că elementele mai grele decât heliul şi mai uşoare decât fierul s-au format în procesul nuclear în stele, iar elementele mai grele decât fierul s-au format în urma exploziilor supernovelor.
Expansiunea şi contracţia universului
Două scenarii posibile au fost propuse pentru a descrie viitorul Universului: Astfel, în prima variantă, Universul are un început la singularitate, urmat de o fază de expansiune; dacă masa galaxiilor depăşeşte un anumit prag, aşa-numita masă critică, forţa de gravitaţie va putea depăşi inerţia initială şi va duce în cele din urmă la încetinirea expansiunii, apoi galaxiile vor începe să se mişte una spre cealaltă, Universul sfârşind printr-o contracţie într-o altă singularitatea, eveniment numit Big Crunch (marea contracţie). Cealaltă posibilitate era ca masa materiei din Univers să nu ajungă la valoarea necesară pentru a invinge viteza iniţială, în care caz expansiunea ar continua la infinit, intr-o rată tot mai lentă, dar care nu va ajunge niciodată la zero.
Totuşi, observaţii recente indică că Universul posedă o rată de expansiune în continuă acceleraţie - altfel spus, se extinde din ce in ce mai repede. Explicaţia pare a fi prezenţa unei forme de energie ( "energia neagră" ) care nu a fost luată în calcul pana atunci.
