تئوری بیگ بنگ چیست ؟ با ما در کیمیانو همراه باشید
تئوری بیگ بنگ به انفجار یک هسته اتم در اثر گرانش شدید ناشی از فشردگی اشاره می‌کند. این تئوری به چگونگی پیدایش جهان در اثر انفجار هسته اتم می‌پردازد.
در ادامه مطلب با کیمیانو همراه باشید تا بیشتر از این تئوری آگاهی به دست آورید.
تئوری بیگ بنگ چیست؟
این تئوری همانطور که اشاره کردیم به یک انفجار بزرگ اشاره می‌کند. از آن جایی که کل جهان درون هسته اتمی فشرده شده بوده است، در اثر دمای بسیار بالای آن، انفجار بزرگ رخ داده است.
بعد از انفجار کل هستی شروع به انبساط می‌کند و از دمای آن کاسته می‌شود. انبساط به نحوی بوده است که ذره‌ای به کوچکی اتم در کسری از ثانیه به اندازه زمین بزرگ می‌شود. نور آغاز کائنات بوده است و بعد از نور ماده به وجود آمده است.
تشعشعات که از این انفجار به وجود آمدند هنوز به شکل امواج ضعیف ماکروویو وجود دارند و از زمین می‌توان آن‌ها را ردیابی کرد و به آن‌ها امواج پس زمینه ماکروویو پس زمینه کیهانی می‌گویند.
نظریه هابل در مورد انبساط کیهان
امروزه پذیرفته شده است که مفاهیمی فضا، زمان، ماده، انرژی و قوانین طبیعت با این انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند. چیزی که تئوری بیگ بنگ را ثابت می‌کند، قانون انبساط کیهان هابل است.
«ادوین هابل» در سال ۱۹۲۹ از طریق یافته‌های خود و بررسی پدیده انتقال به سرخ ۲۴ کهکشان و مقایسه آن‌ها با یکدیگر نتیجه‌گیری کرد کهکشان‌هایی که در فاصله طولانی‌تر قرار دارند، با سرعت بیشتری دور می‌شوند.
دانشمندان با توجه به این موضوع نتیجه گرفتند که اگر جهان درحال انبساط است، پس احتمالا سرآغازی دارد. اگر در گذشته‌های دور این کهکشان‌ها به زمین خیلی نزدیک‌تر بودند، بنابراین این مفهوم قابل نتیجه‌گیری است که حرکت تمام کهکشان‌ها از یک حجم کوچک شروع شده است.
ثابت هابل
ثابت هابل که یکی از مهم‌ترین ثابت‌ها در علم شناخت کهکشان‌ها است، نشان می‌دهد که انبساط جهان با چه سرعتی در حال رخ دادن است. ثابت هابل در واقع به این نکته اشاره می‌کند که هرچه فاصله بیشتر باشد، سرعت فاصله گرفتن آن جرم از ما نیز بیشتر خواهد بود.
تخمین سن کیهان
یکی از نتایج فعالیت‌های هابل تخمین سن کیهان بود. یکی از روش‌های تست کردن این تخمین پیدا کردن کهن‌ترین جسم در کهکشان است که این جسم باید سنی بین ۱۰ تا ۱۵ میلیارد سال و نه بیشتر داشته باشد.
از دیگر راه‌های تست این تخمین بررسی فعالیت‌های رادیو‌اکتیوی ایزوتوپ اورانیوم است. قدیمی‌ترین ایزوتوپ‌های شکل گرفته توسط فعالیت‌های هسته‌ای ابر نو اختر‌ها ۱۰ میلیارد سال سن دارند، که از این یافته‌ها متوجه می‌شویم قدمت به دست آمده با تخمین‌های هابل در مورد سن کیهان مطابقت دارد.
تئوری بیگ بنگ و سنتز هسته‌ای
برای توضیح آغاز جهان توسط تئوری بیگ بنگ ابتدا باید به این سوال پاسخ داده شود که ذرات، اتم‌ها و ترکیبات چگونه تشکیل شده‌اند.
در سال ۱۹۴۶، «جورج گاموف» یکی از دانشجویان فریدمن اینطور مطرح کرد که همجوشی هسته‌ای ابتدا باید زمانی اتفاق افتاده باشد که در کیهان اولیه دما بسیار بالا بوده است. این فرآیند به اسم سنتز هسته‌ای شناخته می‌شود.
سنتز هسته‌ای منجر به تولید هلیوم و دوتریوم از مقدار بسیار زیاد پروتون‌ها و نوترون‌های پر انرژی کیهان اولیه شده است.
براساس مدل سنتز هسته‌ای تئوری بیگ بنگ دانشمندان تخمین زدند که حدود یک چهارم جرم کیهان در ابتدا به هلیوم تبدیل شده است. در حالی که باقیمانده حجم به هیدروژن تبدیل شده است.
اکسیژن یکی از عناصری است که به عنوان یک شاخص در اندازه‌گیری سطح فعالیت ستاره بررسی می‌شود.
مقدار اکسیژن موجود در ستاره شاخصی برای مشخص کردن میزان سنتز هسته‌ای ستاره است، چون در واقع ستاره‌ها به دنبال همجوشی هسته‌ای هیدروژن عناصر سنگین‌تری از جمله اکسیژن، نیتروژن، کربن و هلیوم را به وجود می‌آورند.
مقدار اولیه هلیوم مورد نیاز برای شکل‌گیری یک کهکشان در حدود ۲۴ درصد است که این موضوع مهر تایید روی تئوری سنتز هسته‌ای بیگ بنگ می‌زند.
دوترویم که یکی از ایزوتوپ‌های هیدروژن با یک پروتون و نوترون به شمار می‌رود، عنصر دیگری است که تئوری سنتز هسته‌ای را بیشتر مطرح می‌کند.
این عنصر به این دلیل که در دمای بالا ستاره‌ها به یک پروتون و نوترون تجزیه می‌شوند، نمی‌تواند داخل ستاره‌ها شکل گیرد. در نتیجه از آن جایی که امکان تشکیل دوتریوم در ستاره وجود ندارد، در ابتدای هستی این عنصر تشکیل شده است.
بر این اساس فراوانی دو عنصر هلیوم و دوتریوم موجود در جهان مدرک دیگری برای آغاز با دمای بالای کیهان است که این انفجار پرقدرت با تئوری بیگ بنگ سازگاری دارد.
خط زمانی تئوری بیگ بنگ
از زمان به وجود آمدن جهان هستی تا به امروز حدود ۸۲/۱۳ میلیارد سال گذشته است. ذره‌های مانند نوترون و پروتون که در فیزیک آن‌ها را باریوم می‌شناسیم، در کسری از ثانیه بعد از اتفاق افتادن انفجار به وجود آمدند. کیهان هنگامی که یک ثانیه یا کسری از ثانیه سن داشت بسیار داغ بوده است.
یک ثانیه بعد از بیگ بنگ
بعد از عبور از چند مرحله ویژه و کم شدن تدریجی دما در زمان ده به توان منفی ۱۲ چهار نیروی بنیادی به وجود آمد.
از طرفی در زمان ده به توان منفی ۶ دما آنقدر پایین آمده است که شرایط برای شکل گیری هسته فراهم شده است و در این زمان عناصر طبیعی از جمله هلیوم و هیدروژن تشکیل شده‌اند.
بعد از گذشت حدود ۳۰۰ هزار سال از لحظه آفرینش، کیهان برای فوتون‌ها شفاف و تابش از ماده جدا شده است. بعد از به وجود آمدن اتم‌ها، گرانش باعث تغییر چگالی‌های موضعی شد و در نتیجه ستاره‌ها شکل گرفته‌اند.
