Nie było żadnego Wielkiego Wybuchu!- To musisz wiedzieć!

(fot. Eastnews / SPL)

Teoria Wielkiego Wybuchu tłumacząca powstanie wszechświata, tak naprawdę nie mówi o żadnym wielkim wybuchu! Pomyłka sprzed ponad stu lat do dzisiaj wywołuje wiele sporów i niejasności.

Powstanie Teorii Wielkiego Wybuchu zawdzięczamy Eddwinowi Hubble, który w 1929 roku zaobserwował przesuniecie się widma elektromagnetycznego galaktyk w kierunku czerwieni wraz z ich odległością od danej galaktyki. Obserwacja ta oznaczała, że wszechświat nie jest niezmiennym układem, w którym poruszają się galaktyki, lecz układem ciągle rozszerzającym się.
Fakt ten tłumaczono na dwa sposoby, pierwszym była teoria stanu stacjonarnego, która zakładała, że wraz z rozszerzaniem się wszechświata powstaje nowa masa tak, aby gęstość wszechświata pozostała stała, natomiast drugim była teoria dziś znana pod nazwą Teorii Wielkiego Wybuchu.

Teorię tę zapoczątkował Georges-Henri Lemaître i nazwał Hipotezą Pierwszego Atomu, następnie rozwinął ją George Gamowa. Fred Hoyle, który był współtwórcą teorii stanu stacjonarnego, wyśmiewał teorię Gamowa i nazywał teorią wielkiego “bum”, co spowodowało, że do dzisiaj znana jest pod mylną nazwą Teorii Wielkiego Wybuchu.

Co ciekawe, dzięki teorii Gamowa powstała teoria zakładająca jednorodną i izotropową budowę wszechświata. Oznacza to, że wszechświata oglądany z każdego punktu wygląda tak samo. Wydaje się to bezsensowne, ponieważ wiadomo, że nie każda gwiazda posiada system planetarny, tak jak Słońce oraz, że galaktyki nie są takie same. Jednak patrząc na wszechświat w ujęciu makroskopowym, okazuje się, że rozkład materii jest jednorodny. Założenie to oznacza, że nie ma czegoś takiego jak środek wszechświata.

Wróćmy jednak do Teorii Wielkiego Wybuchu. Zakłada ona, że na samym początku cała masa była zgromadzona w jednym punkcie o zerowych rozmiarach oraz nieskończenie dużej gęstości i temperaturze. W takich warunkach nie mogły powstać, żadne znane nam dzisiaj cząstki. Co więcej, do dzisiaj nie wiemy jakie cząstki znajdowały się w tej ściśniętej materii.

Problemem w określeniu dokładnego stanu masy w pierwszym momencie istnienia wszechświata jest brak znajomości praw fizyki jakie wtedy działały i które umożliwiły istnienie punktowej masy o nieskończonej gęstości. Według Teorii Wielkiego Wybuchu w środku masy działał tylko jeden rodzaj siły, z którego następnie wytworzyły się siły rządzące dzisiejszym wszechświatem. Do dzisiaj fizycy starają się znaleźć wytłumaczenie w jaki sposób mogła istnieć ta siła i w jaki sposób łączyła ona w sobie cztery podstawowe siły: elektromagnetyczną, grawitacji oraz słabych i silnych oddziaływań jądrowych.

W pewnym momencie wszechświat zaczął się rozszerzać. Ekspansja masy spowodowała powstanie podstawowych sił oraz wyodrębnienie się pierwszych cząstek. Gdyby nastąpiło to na skutek wybuchu, cząstki mieszczące się w początkowej, skondensowanej materii, po prostu zapełniłyby od razu obszar nowopowstałego wszechświata, nie dając szansy na wyodrębnienie się sił, czy też powstawanie kolejnych cząstek, atomów itd. Aż do powstania galaktyk i wszechświata takiego, jaki znamy teraz. W trakcie ekspansji, nawet zachodzącej bardzo szybko, mogą mieć miejsce np. różnego typu zderzenia cząstek prowadzące do powstania nowej materii.

Jak to się jednak stało, że wszechświat zaczął się rozszerzać? Dzisiejsza nauka jeszcze nie umie znaleźć odpowiedzi na to pytanie, jednak mamy już możliwości badania tego, co się stało po czasie 10-48 sekundy od momentu rozpoczęcia ekspansji.

W ośrodkach badawczych na całym świecie naukowcy próbują odtworzyć pierwsze zderzenia cząstek. Największym ośrodkiem zajmującym się m.in. wyjaśnianiem początków wszechświata jest CERN, znajdujący się na granicy Szwajcarii z Francją. Naukowcy z CERN starają się potwierdzić m.in. hipotezę istnienia bozonu Higgsa, znanego też jako „boska cząstka”. Była to cząstka, która istniała jedynie przez chwilę po rozpoczęciu ekspansji wszechświata i nadała masę nowopowstałym w wyniku zderzeń cząstkom.

Wiadomo, że podczas pierwszej sekundy wszechświat bardzo szybko się rozszerzył oraz schłodził, wtedy też materia podzieliła się na jasną i ciemną materię, następnie jasna materia podzieliła się na materię i antymaterię. Po czasie 10-11 sekundy rozpoczęły się pierwsze zderzenia cząstek oraz jednorodna siła podzieliła się na elektromagnetyczną, grawitacyjną i oddziaływań jądrowych. Powstałe fotony przewyższyły liczebnie pozostałe cząstki, jednak wszechświat ciągle był zbyt gęsty, aby mogły spokojnie się rozchodzić, co oznacza, że ciągle tonął w ciemnościach.

W 0,01 sekundy od momentu rozpoczęcia ekspansji uformowały się protony i neutrony, które stworzyły jądra pierwszych pierwiastków. Po 100 sekundach wszechświat był wypełniony głównie jądrami wodoru (75 proc.) i helu (24 proc.). Wszechświat był ciągle za gorący, aby elektrony mogły połączyć się z jądrami pierwiastków. Nastąpiło to dopiero po 380 000 latach i powstały pierwsze atomy. 100 milionów lat później uformowały się pierwsze galaktyki.

Dzisiaj wszechświat ma około 13-15 miliardów lat oraz temperaturę -270°C i jeszcze wiele miliardów lat istnienia przed sobą.

ab/AP