Vývoj častíc od veľkého tresku až po dnes
Vývoj častíc od veľkého tresku až po dnes
V dvadsiatom storočí sa prijalo tvrdenie, že Vesmír a všetko
v ňom pochádza z počiatočného horúceho Big Bangu (Veľkého Tresku). Postupne ako sa Vesmír rozpínal a chladol sa začali objavovať
častice, ktoré vytvárajú hmotu a formovala sa jej štruktúra, na takú aká je teraz, z atómov na galaxie.
Počas prvých okamihoch po
Big Bangu, prvotná hmota Vesmíru prešla cez štádium nazvaný kvark-gluónová plazma (ďalej QGP z angličtiny Quark-Gluon Plasma), je to veľmi
horúca a hustá zmes častíc, ktoré nazývame kvarky a gluóny. V tom čase, keď bol Vesmír len desať mikrosekúnd starý, táto QGP
„zmrzla“ na vytvorenie protónov a neutrónov, ktoré dnes môžeme nájsť v jadre atómov. V dnešnej dobe ostávajú kvarky a gluóny
uväznené vo vnútri protónov a neutrónov.
Pred tým nebolo nič, absolútna ničota, ktorú si my ľudia ani nevieme predstaviť.
Malé zrnko superhustej a nepredstaviteľne horúcej hmoty vybuchlo v obrovskom záblesku energie, pri ktorej vznikol dokonca i priestor ako taký.
Jeho rozpínanie pokračuje až po dnes.
O celom ďalšom vývoji vesmíru sa rozhodlo v prvej sekunde jeho existencie. Toto obdobie,
zanedbateľne krátke podľa bežných merítok, bolo priam nabité dôležitými kozmickými udalosťami
10-43 sekundy:
proces začína. Pri teplote 1032 ˚C dochádza vo Vesmíre, ktorý má podobu nepatrného bodu o rozmere 10-32 centimetra k neustálemu vznikaniu a
zanikaniu častíc a antičastíc a k prvej významnej udalosti: oddeľuje sa gravitácia a stáva sa samostatnou silou. Toto oddelenie je jedným z
"fázových prechodov", pri ktorých sily vo vesmíre postupne "vymŕzajú" z pôvodnej jednotnej interakcie podľa toho, ako
klesá teplota.
10-32 sekundy: začína inflácia. Silná interakcia začína zamŕzať a v okolitom vákuu sa objavujú
kvantové bubliny. Jedna z nich sa začne obrovskou rýchlosťou rozpínať. Náš dnešný viditeľný vesmír má v nej podobu tenisovej loptičky.
Všetky sily s výnimkou gravitácie sú doteraz zjednotené, keď si však symetrické vákuum naraz "uvedomí", že je nestabilné, a
zbaví sa prebytočnej energie. Tým vznikajú nové častice a silná interakcia "vymŕza". (Inflácia: Kvantová bublina vytvára
zvláštnu oblasť v podchladenom vesmíre a rozpína sa milióny miliónov krát rýchlejšie, ako je rýchlosť svetla. Na konci inflácie sa
prebytočná energia rozptýli do priestoru, čo zvýši teplotu a nechá vzniknúť novú hmotu.)
10-32 sekundy: inflácia sa
zastavuje. Vesmír prechádza na omnoho pomalšie, i keď stále ešte nepredstaviteľne mohutné rozpínanie podľa pôvodnej teórie veľkého
tresku. Sú v ňom dva typy častíc: kvarky, ktoré cítia silnú interakciu , a leptóny (najľahšie častice: elektrón, pozitrón, neutríno a
antineutríno), ktoré cítia doteraz nerozlíšenú elektroslabú interakciu.
10-11 sekundy: rozdelenie elektroslabej
interakcie. Teplota poklesla na 1015 ˚C, čo predstavuje ďalší "bod mrazu". Elektroslabá interakcia sa pri procese narušenia symetrie
delí na samostatnú elektromagnetickú silu a slabú interakciu. Nosiče slabej interakcie - častice W a Z - sa stávajú ťažkými, zatiaľ čo
nosič elektromagnetizmu, fotón, má nulovú hmotnosť.
10-6 sekundy: zmiznutie kvarkov. Kvarky a antikvarky sa až do tejto
chvíle voľne pohybovali priestorom, vytvárali sa, anihilovali a interagovali s ďalšími časticami. Potom, čo sa vesmír ochladil na 1013 ˚C,
už nie je dosť energie na to, aby kvarky voľne vznikali. Doteraz existujúce pary pokračujú v anihilácii a vyzerá to, že kvarky zmiznú
navždy.
10-4 sekundy: vytvárajú sa baryóny. Vesmír sa zväčšil asi na veľkosť našej slnečnej sústavy. Pri ďalšom
poklese teploty sa zastavuje anihilácia a ostávajúce kvarky sa skladajú na protóny a neutróny. (baryóny: súhrnný názov pre nukleón -
protón a neutrón v jadre atómu)
1 sekunda: únik neutrín. Neutrína, na ktoré pôsobí iba slabá interakcia, boli do
tejto chvíle veľmi aktívne. Na konci prvej sekundy je však slabá interakcia tak slabá, že nemá nad neutrínami takmer žiadnu moc, a neutrína
sa voľne rozlietajú. Sú vo vesmíre až dodnes. (neutríno: elektricky nenabitá elementárna hmotná častica bez magnetického momentu)
100 sekúnd: prvé prvky. Protóny a neutróny spolu reagujú a vznikajú jadrá hélia. Ďalších približne 100 000 rokov sa
nedeje nič zaujímavé. Vodík, hélium a nepatrné množstvo ďalších ľahkých jadier, zmiešané s elektrónmi a žiarením, postupne chladnú
na teplotu rozžeraveného železa vo vysokej peci.
300 000 rokov: vo vesmíre sa rozjasní. Elektróny sa začínajú
zväzovať s jadrami. Vznikajú prvé atómy. Žiarenie nemá už dosť sily, aby atómy rozbíjalo, a nie je teda pohlcované. Vesmír sa stáva
priehľadný a je vyplnený svetlom.
1 miliarda rokov. Formujú sa prvé galaxie a vesmír začína vyzerať povedome.
15 miliárd rokov. Dnešný vesmír - tak, ako ho poznáme v kozmických i atómových merítkach.
Zones.sk – Zóny pre každého študenta