Evrenimizin nasıl ortaya çıktığı hikayesinde bir delik var. Birincisi, evren bir balon gibi hızla şişti. Sonra her şey patladı.
Ancak bu iki dönemin birbirine nasıl bağlı olduğu fizikçileri kaçırdı. Şimdi, yeni bir çalışma iki dönemi birbirine bağlamak için bir yol önermektedir.
İlk dönemde, evren neredeyse sonsuz küçük bir noktadan saniyenin trilyonda birinden daha küçük bir boyutta yaklaşık bir octillion'a (bu 1 ve ardından 27 sıfır) ulaştı. Bu enflasyon dönemini, Big Bang olarak bildiğimiz daha kademeli fakat şiddetli bir genişleme dönemi izledi. Büyük Patlama sırasında, proton, nötron ve elektron gibi temel parçacıkların inanılmaz derecede sıcak bir ateş topu, bugün gördüğümüz atomları, yıldızları ve galaksileri oluşturmak için genişledi ve soğutuldu.
Kozmik enflasyonu tanımlayan Big Bang teorisi, evrenimizin nasıl başladığına dair en geniş çapta desteklenen açıklama olmaya devam etmekle birlikte, bilim adamları hala bu tamamen farklı genişleme dönemlerinin nasıl birbirine bağlı olduğu konusunda şaşkına dönmüş durumdalar. Bu kozmik muameleyi çözmek için Kenyon Koleji, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Hollanda Leiden Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, kozmik enflasyon ve "Yeniden ısıtma" olarak adlandırdıkları bir dönem olan Big Bang arasındaki kritik geçişi simüle etti.
MIT'de fizik profesörü David Kaiser yaptığı açıklamada, "Enflasyon sonrası yeniden ısıtma süresi Big Bang için koşulları belirliyor ve bir anlamda 'Bang'i Big Bang'e koyuyor." "Bu cehennem, tüm cehennemin koptuğu ve maddenin basit bir şekilde davrantığı bir dönem."
Evren kozmik enflasyon sırasında bir saniyelik bir hızla genişlediğinde, mevcut tüm madde yayıldı ve evreni soğuk ve boş bir yer bırakarak, Big Bang'i ateşlemek için gereken sıcak parçacık çorbası içermedi. Illinois Üniversitesi'nde fizik doktora öğrencisi ve çalışmanın baş yazarı Rachel Nguyen, yeniden ısıtma döneminde enerji itici enflasyonun parçacıklara dönüştüğüne inanılıyor.
Nguyen, “Bu parçacıklar üretildiğinde, zıplıyorlar ve momentum ve enerjiyi aktararak birbirlerine çarpıyorlar,” dedi Nguyen Canlı Bilim'e. "Ve Büyük Patlama için başlangıç koşullarını belirlemek için evreni ısıyla ısıtan ve yeniden ısıtan da budur."
Nguyen ve meslektaşları, modellerinde, şişme denilen egzotik formların davranışını simüle ettiler. Bilim adamları, doğadaki Higgs bozonuna benzer bu varsayımsal parçacıkların kozmik enflasyonu sürükleyen enerji alanını yarattığını düşünüyorlar. Onların modeli, doğru koşullar altında, inflatonların enerjisinin, evreni yeniden ısıtmak için gereken parçacıkların çeşitliliğini yaratmak için verimli bir şekilde yeniden dağıtılabileceğini gösterdi. 24 Ekim tarihli sonuçlarını Fiziksel İnceleme Mektupları dergisinde yayınladılar.
Yüksek enerjili fizik için bir pota
Ohio'daki Kenyon College'da fizik profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Tom Giblin, "Erken evreni incelerken, gerçekten yaptığımız şey çok, çok yüksek sıcaklıklarda bir parçacık deneyi." Dedi. "Soğuk enflasyon döneminden sıcak döneme geçiş, bu son derece yüksek enerjilerde gerçekte hangi parçacıkların var olduğuna dair bazı önemli kanıtlar içermelidir."
Fizikçileri rahatsız eden temel bir soru, yerçekiminin enflasyon sırasında var olan aşırı enerjilerde nasıl davrandığıdır. Albert Einstein'ın genel görelilik teorisinde, tüm maddenin, parçacığın enerjisine bakılmaksızın, yerçekiminin gücünün sabit olduğu yerçekiminden aynı şekilde etkilendiğine inanılmaktadır. Bununla birlikte, kuantum mekaniğinin garip dünyası nedeniyle, bilim adamları çok yüksek enerjilerde maddenin yer çekimine farklı tepki verdiğini düşünüyorlar.
Ekip, bu varsayımı, parçacıkların yerçekimi ile ne kadar güçlü etkileşime girdiğini ayarlayarak modellerine dahil etti. Yerçekimi gücünü arttıkça, şişirmelerin, Big Bang sırasında bulunan sıcak madde parçacıklarının hayvanat bahçesini üretmek için daha verimli bir şekilde enerji aktardıklarını keşfettiler.
Şimdi, modellerini evrende bir yerde payanda etmek için kanıt bulmaları gerekiyor.
"Evren çok karmaşık şekillerde kodlanmış birçok sır barındırıyor," dedi Giblin Live Science'a. "Bir kod çözme cihazı ile evrenin bilgisini almanın bir yolunu bularak gerçekliğin doğası hakkında bilgi edinmek bizim işimizdir. Simülasyonları kullanarak evrenin neye benzeyebileceğine dair tahminlerde bulunmaktayız. Bu yeniden ısıtma süresi, evrende bir yerde bir iz bırakmalıdır. Sadece bulmamız gerekiyor. "
Ancak bu izini bulmak zor olabilir. Evrenin en eski bakışımız, Büyük Patlama'dan sonra kozmik mikrodalga arka planı (CMB) olarak adlandırılan birkaç yüz bin yıl sonra kalan bir radyasyon balonu. Yine de SPK, doğumun ilk kritik saniyeleri sırasında yalnızca evrenin durumuna işaret eder. Giblin gibi fizikçiler, yerçekimi dalgalarının gelecekteki gözlemlerinin nihai ipuçlarını sağlayacağını umuyorlar.
