Big+Bang

=Big Bang – Smällen=

En kortslutning i det tomma intet för 13,7 miljarder år sedan skapade ett universum. Likt en ballong som blåstes upp, föddes ett kosmos på en bråkdels sekund. Big Bang är idag den allmänt accepterade teorin för skapandet av vårt universum. Den person som först presenterade teorin om universums skapande, genom Einsteins relativitetsteori och Hubbles lag var fysikern och astronomen Georges Lemaitre. Den häpnadsväckande teorin visades i en uppsats skriven 1931 av Lemaitre, som då var en belgisk präst och kosmolog. Astronomer hade då mycket svårt att tro på universums konstanta utvidgande. Det antogs befängt att hela vårt universum skapats av en stor smäll. Big-Bang teorin delas in i nio epoker:

Planckepoken 0 – 10^-43 sekunder
Universums diameter: 10-^35m Temperatur: 10^32 Kelvin I historien om universums skapande, är denna era den första, och än idag en gåta. Kosmologer antar att tyngdkraften, den starka och svaga kärnkraften, och den elektromagnetiska kraften, med samlingsnamnet ”de fyra naturkrafterna” var sammansvetsade i ett förenat fält. När tyngdkraften dras loss från de andra naturkrafterna slutar denna era. Vi denna tidpunkt existerade inte ens elektroner. Epoken är uppkallad efter fysikern Max Planck, på grund av hans forskning inom kvantmekaniken. Denna forskning handlar om föreningarna mellan de fyra naturkrafterna, och beskrivningen av interaktioner i universum.

Grand enande epoken 10^-43 -10^-36 sekunder
Universums diameter: 10^-30 m Temperatur: 10^27 Kelvin Universum hade nu volym mindre än en kvark. Temperaturen hade även blivit jämförbar med de stora enhetliga teorierna, och kunde därför mätas. En temperatur på 10^27 Kelvin innehåller 10^12 gånger mer energi än i de största partikelacceleratorer. De fyra naturkrafterna, bortsett från tyngdkraften förenades i ett separat fält, den stora förenade energin, vilken nu uppnådde 10^15 GeV. Universum var nu lika stort som en proton.

=**Inflationsepoken 10^-36 – 10^-12 sekunder**=

Universums diameter: 10^-26 Temperatur; 10^25 Kelvin Detta är en period i universums utveckling, då en mycket hastig exponentiell tillväxt pågick. Volymen ökade sammantaget med faktorn på minst 10^78. Troligen utlöstes denna tillväxt genom en fasövergång, då materia övergår från en form till en annan. Ett negativt tryck bildades då och gav upphov till en drivande kraft som i sin tur utvidgade universum. Storleken var nu som en grapefrukt. Av denna anledning kallas därför denna tillväxtperiod för inflationsepoken. De elementarpartiklar som fanns kvar från grand enandeepoken spreds ut i hela universum, det negativa trycket (energin) frigjordes, vilket gjorde att elementarpartiklarna omvandlades till kvarkar, antikvarkar och gluoner. =Kvarkepoken 10^-12 sekunder=

Universums diameter; 10^11 m Temperatur: 10^16 grader Universums temperatur är fortfarande för hög för att partiklar ska bilda kvarkar men under denna epok har partiklar fått sin massa med Higgs metod där symetribrott skapar en mätbar enhet. Gravitationen har tagit sin nuvarande form precis som de tre ytterligare krafterna: elektromagnetiska kraften, starka växelverkan och svaga växelverkan.

Hadronepoken 10^-6 sekunder Universums diameter: 10^14 m Temperatur: 10^13 grader Det nyskapade universum har nu kylts ner så pass mycket att den starka växelverkan, kärnkraften, kan fånga de tidigare Higgs partiklar och skapa kvarkar vilket i sin tur skapar protoner och neutroner. Leptonepoken 1 sekunder Universums diameter: 1 ljusår Temperatur: flera miljarder Under denna period dominerade leptonerna massan i universum. Hadronerna hade utplånats och leptonerna kunde, efterson temperaturen fortfarande var tillräckligt hög, skapa leptoner och anti-leptoner. Det rådde termisk jämvikt mellan dessa. Ungefär 10 sekunder efter att Big Bang skett hade temperaturen sjunkig till den nivån att leptoner och anti-leptoner inte längre bildades. De förintade istället varandra genom reaktioner.

Fotonepoken 10 sekunder Universums diameter; 100 Ljusår Temperatur; 3000 Kelvin efter 300'000 år Fotonepoken startade då de flesta leptoner och anti-leptoner hade neutraliserats, ungefär tio sekunder efter Big Bang. De hade nu förintat varandra och universum dominerades istället av fotoner. Atomkärnor skapades på grund av att temperaturen sänktes så pass mycket att nukleosyntes kunde äga rum. Nukelosyntes innebär att nukleoner och subatomära partiklar tillsammans bildar atomkärnor, t.ex. protoner och neutroner genom fusion. Vid slutet av denna epok så var temperaturen så låg att atomkärnorna slogs ihop med elektroner och bildade de enklaste atomerna. Resultatet blev att fotonerna blev passiva, universum blev genomskinligt och bakgrundsstrålningen blev till.

= Mörka Åldern 150 miljoner år =

Universums diameter; Flera 100 miljoner ljusår Temperatur; 18 Kelvin Det fanns en tid mellan Big Bang och nutiden då inga stjärnor hade hunnit uppstå än. Denna tid kallades den mörka åldern (Dark Ages). Innan frikopplingen skedde i universum så reagerade de flesta fotoner med elektroner eller protoner i fotonen, vilket bildade baryon-vätska. Det ledde till att universum blev täckande och dimmigt som följd. Det är stjärnorna som skapar grundelementen, men vad skapade då de första stjärnorna? Baryonisk materia blir endast neutralt när de får elektroner, då de bestod av joniserat plasma. När plasman neutraliserades så blev universum genomskinligt och ljus av 21 centimeters radie av neutralt väte bildades. Det är detta som kallas rekombination och ledde i sin tur till den kosmiska bakgrundsstrålningen. Den mörka åldern slutar då den första stjärnan bildas, dvs ~400 miljoner år sedan.

= Återjoniseringen 800 miljoner år =

Universums diameter; 200 miljarder ljusår Temperatur; ~3 Kelvin Återjoniseringen står för den tid då galaxer och kvasarer bildades, och är den andra stora förändringen av gas i universum. Den mesta delen av baryonen bestod av vätgas, så var detta vändpunkten då vätgasen joniserades, vilket blir en proton. Återjonisering sker då det finns tillräckligt mycket energi för att tvinga vätgas att bli plasma. Detta skedde först ca. 400’000 år efter Big Bang och orsakade universum till att bli ogenomskinligt. Idag har däremot materian spätts ut i en så pass stor grad, via spriding av universum att interaktionerna blir mycket mindre frekventa. På så vis så blev universum fyllt med låg-densitets joniserad vätgas som är transparent, vilket det är idag.