Büyük Patlav nedir?

Feyerverkten soñ patlav yerini köstermek mümkün: qığılcımlar andan tarqalğan. «Büyük Patlav» adı galaktikalar içün de böyle bir ikâye vaade etken kibi duyula. O alda onıñ merkezini qayda qıdırmalımız?

Sıcaq Büyük Patlav modeli Kâinatnıñ evelki sıcaq ve sıq aldan kenişlep suvuma tarihını tasvirley. Bu, maddenıñ evelden bar boş feza içine patlap tarqaluvı degil ve er şeyniñ mutlaq başlanğıcını isbatlamay. Ölçemeler aslında neni desteklegenini añlamaq içün bu eki farq müimdir. PDG: model ve delilleri, §22.1.

Kâinat tarihını keri sarğanda ne deñişir?

Büyük miqyasta umumiy kenişlemege qoşulğan saalar arasındaki mesafeler arta. Modelni keri sarğanda mesafeler daa kiçik, ortalama sıqlıq ise daa büyük ola. Bu, Yer, atomlar ya da er bir galaktika bugün aynı şekilde sozula degeni degil: bağlı sistemalarnı ayrıca tasvirlemek kerek.

Şavlelenüv de deñişken. Kâinat kenişlegende serbest yol alğan kosmik ışıqnıñ dalğa uzunlığı arta, er bir fotonnıñ energiyası ise azala. Termik şavlelenüv içün bu, daa aşağı araret demektir. Keri baqqanda bizge tanış atomlar uzun müddet neytral qala almağan daa sıcaq muhitke yetemiz. PDG: qırmızıya tayma, 22.5 tenklemi; suvuma, §22.3.1.

Azır yıldızlarnı qutu içine sıqıp qoyğanlarını tasavur etmeñiz. Evelki sıcaq evrede bugünkü galaktikalar toplulığı yoq edi. Kenişleme parçacıqlar, çekirdekler, atomlar ve pek soñra yıldızlarnıñ özü içün şartlarnı deñiştirdi.

Daa büyük acimde şavlelenüv daa suvuq ola

Kenişlemege qoşulğan bir acimniñ eki şartlı alını teñeştereyik. Ekinci alda onıñ üç sızıqlı ölçüsi de eki kere büyük. Qoşma qızdırma olmağanda serbest termik şavlelenüvniñ arareti yarısına tüşe. Şartlı 6000 ve 3000 K-ni alayıq: bular nisbetni añlata, eki tam tarihli kosmik vaqianı degil.

Kenişlegen şartlı acim suvuy

Daa evel

Sızıqlı ölçü: 1
Acim: 1
Fotonlarnıñ arareti: 6000 K
Foton energiyasınıñ sıqlığı: 1

Daa soñ

Sızıqlı ölçü: 2
Acim: 8
Fotonlarnıñ arareti: 3000 K
Foton energiyasınıñ sıqlığı: 1/16

Qoşma qızdırma olmadan kenişlegen şartlı foton gazı. Ekinci kubnıñ qırları eki kere uzun, acmi 8 kere büyük. Kublar seçilgen, kenişlemege qoşulğan acimni bildirir; olar divar ya da bütün Kâinat degil. 6000 ve 3000 K — şartlı misal, tarihli ölçemeler degil. Energiya sıqlığı birinci alğa nisbeten berile.

Şavlelenüv energiyasınıñ sıqlığı ne içün tam 16 kere azaldı? Fotonlar 8 kere büyük acimge yayıldı, er biriniñ energiyası da eki kere azaldı. Bular eki ayrı tesir. Parçacıqları saqlanğan adiy, relativistik olmağan madde içün kütle sıqlığı başqa türlü deñişe: tek acimge ters nisbetli olaraq.

Dallanma · Formulalarnenİhtiyariy · bu qısımnı keçmek mümkün

2, 8 ve 16 qatları qaydan çıqa?

Miqyas çarpanı $a$ büyük miqyastaki mesafelerniñ deñişmesini tasvirley. Onıñ ölçü birligi yoq; eki vaqıttaki qiymetleriniñ nisbeti müim. Qoşma issilik almadan adiabatik kenişlegen foton gazı içün $T\propto a^{-1}$ , acim içün ise $V\propto a^3$ . Demek, $a_2/a_1=2$ olğanda

\begin{aligned} T_2&=T_1/2,\\ V_2&=8V_1. \end{aligned}

Foton energiyasınıñ sıqlığı $u_\gamma$ , $T^4$ -ke nisbetlidir. Onıñ içün

$\frac{u_{\gamma,2}}{u_{\gamma,1}}=\frac{1}{2^4}=\frac{1}{16}.$

Mında araretler kelvinlerde berilgen. Selsiy dereceleriniñ sayısını yarılaştırmaq olmaz: bu şkalanıñ sıfırı başqadır. Bu sade foton qanunını da bütün evelki parçacıq dönüşmelerine tüzeltmesiz yaymaq olmaz; bazı dönüşmeler şavlelenüvge energiya bergen. PDG: 22.40–22.41 tenklemleri ve annigilyatsiya vaqtındaki qızuv, §22.3.3.

Tarihnı farklı izler vastasınen tikleyimiz

Tek kenişleme sıcaq keçmişni belgilemek içün yeterli degil. Başqa közetüvler de aynı ikâyege uyğun kelmeli.

Relikt şavlelenüvi kökyüzüni toldura ve bugün yaklaşık 2,7 K araretli deyerli termik spektrge saip. Evelki sıcaq Kâinatta fotonlar madde ile tekrar-tekrar tesirleşken. Soñra muhit pek daa şeffaf olğan, kenişleme ise ışıqnı mikrodalğa saasına taydırğan. Bu, tek zayıflaşqan bugünkü yıldız ışığı degil. NASA: qadimiy ışıq ve suvuma.

Yengil çekirdeklerniñ bolluğı başqa bir sınav bere. Sıcaq muhitteki çekirdek reaktsiyaları, meselâ, deyteriy ve geliy-4 miqdarlarını ögünden ayta; olarnı astronomik ölçemelernen teñeştereler. Bu, bütün kimyeviy elementler birden peyda olğan degeni degil. Litiy içün standart esap ve bazı közetüvler arasında belli bir uyğunsızlıq saqlana. Cooke: nukleosintez, 1 ve 3.4 bölümleri.

Küçlü delil — «patlav anınıñ» bir kadrı degil, farklı izlerniñ uyğun kelüvidir. Uzaq galaktikalarnı körgen teleskoplar daa soñki vaqıtlarnıñ obyektlerini közeteler. Olar vaqıtnıñ mutlaq başlanğıcını resimge almadı. NASA: Webb ve relikt şavlelenüv missiyaları ne körete.

Sıcaq tarih ve mutlaq başlanğıç — ayrı iddialar

Sade klassik modellerde er sefer daa evelki vaqıtqa dönmek singularlıqqa alıp kele: tasvir sonsuz qiymetler bere ya da devam ettirilemey. Bu, modelniñ sıñırıdır; ölçelgen sonsuz sıcaq noqtadır degeni degil. Pek evelki şartlar içün gravitatsiyanıñ kvant hususiyetlerini esapqa alğan tasvir kerek. Einstein Online: Büyük Patlavnıñ eki manası.

İnflyatsiya — Kâinatnıñ bazı hususiyetlerini añlatqan pek evelki tezleşken kenişleme faraziyesi. O, deliller desteklegen sıcaq keçmişnen bir şey degil; onıñ fizik mehanizmi belgilenmegen. Bütün evelki evreler bir deñce malüm kibi, bir üzülmez «videoyazma» sızmaq doğru olmaz.

Bundan ne «evelden iç bir şey yoq edi», ne de «evelden başqa Kâinat bar edi» degen qatiy netice çıqa. Sıcaq Büyük Patlav kenişleme, suvuma ve bizge tanış madde şekilleriniñ peyda oluvı aqqında sınana bilgen tarih bere. Bu tarix ne içün başlanğanı ve ondan evel bir şey bar olıp olmağanı açıq sualler olaraq qala.

«Sıcaq aldan soñki büyük suvuma» adı belki daa az hatırlanır edi, amma feyerverkni daa az añdırır edi. Delillerni añlamaq içün kökte patlav yerini qıdırmaq yerine ışıq keçmişni nasıl köstergenini baqmaq faydalıraq.