INDHOLD:
Før Big Bang: INFLATONFELTET
INFLATIONEN: hypotetisk udvidelse lige før Big Bang
Big Bang? (elementarpartikler)
Et splitsekund efter Big Bang (protoner og neutroner)
Et minut efter Big Bang (kernedannelse)
Ca. 100.000 år efter Big Bang (plasmatilstand og ladede partiker)
380.000 år efter Big Bang (gastilstand og atomer samt EMS)
Stjernerne dannes
Fra stjerner til grundstoffer
Fra stjerner til galakser
Hvad kom først: hønen eller ægget? (ÆGGET!) se endosymbiont teorien
Hvad var der først: masse eller energi? (Energi?)
Før Big Bang: INFLATONFELTET
Intet synligt!
Der var vist et felt som kaldes INFLATONFELT.
Det bestod vist af energi (hvorfra?)
Det bestod vist af stof (hvilket?)
Dette felt var vist ansvarlig for det tidlige Univers udvidelse, som kaldes inflationen.
Lidt ligesom Higgs-feltet er ansvarlig for nogle elementarpartiklers masse,
tyngdefeltet er ansvarlig for tyngdekraften,
det elektriske felt har med ladning at gøre (eller hvordan er det nu lige elektricitet skal forstås?),
det magnetiske felt har med nord- og sydpolen i magneter at gøre,
det elektromagnetiske felt er ansvarlig for fotoner og dermed elektromagnetisk stråling mm,
så er
inflatonfeltet ansvarlig for Universets inflation.
I hvert fald havde dette inflatonfelt energi (hvilken og hvorfra?).
Feltet havde også gravitationseffekt (hvordan?).
Hastigheden i feltet var langt over lys-hastigheden (altså over 300.000 km pr. sekund) og energien var enorm stor.
Inflatonfeltet forårsagede Universets eksponentielle ekspansion kaldet inflationen:
INFLATIONEN: hypotetisk udvidelse lige før Big Bang
Kaldes også “Inflationsepoken”.
Efterhånden som energien (hvorfra) forsvandt i inflationsperioden blev der dannet nogle partikler (hvilke?).
Energi kan ikke forsvinde, så energien blev simpelthen omdannet til masse = partikler (men hvilke?).
Samtidig blev temperaturen vist lavere og lavere.
Det er stadfæstet både i “energibevarelse” (500 f.v.t.):
energi kan ikke forsvinde
og med
Einsteins relativitetsteori (1905):
energi kan omdannes til masse og masse kan omdannes til energi.
Inflationen endte vist med at temperaturen steg igen.
Da inflationen sluttede, begyndte Big Bang.
(Inflationen sluttede i hvert fald før kernesyntesen!)
KONKLUSION:
Citat fra bogen “Universel: en guide til kosmos, af Brian Cox og Jeff Forshaw, 2018 Gyldendal A/S
Inflatonfeltet driver et lille område af rum ud i et voldsomt udbrud af udvidelse; da udvidelsen ophører, henfalder feltet dernæst og fylder det nu meget større univers med det stof, som skulle blive til alt det, som fylder i universet i dag.
BIG BANG ?
Temperaturen var 10E35 grader Celcius
13,8 MILLIARDER ÅR SIDEN
Nu blev nogle tungere partikler (hvilke? måske protoner dannet lige før Big Bang?) omdannet til nogle elementarpartikler.
Denne omdannelse skete vist ved henfald.
Der blev i hvert fald dannet:
LEPTONER (fx. negative elektroner og neutrale neutrinoer),
KVARKER (som opbygger positive protoner og neutrale neutroner),
GLUONER (som “klister” kvarker sammen til hhv. protoner og neutroner),
FOTONER (lyspartikler)
samt
NEUTRINOER
MØRKT STOF (hvad er det?)
Neutrinoer og mørkt stof vekselvirker næsten ikke med de andre partikler.
Higgs-feltet opstod. Feltet gav stofpartiklerne masse.
Naturkræfterne var indtil dette øjeblik forenet i én pulje sammen med tyngdekraften.
Det blev kaldt urkraften.
Nu blev den svage kernekraft adskilt fra den elektromagnetiske kraft.
Urkraften (d.s.s. de 4 naturkræfter):
Den svage kernekraft
Den stærke kernekraft
Den elektromagnetiske kraft
Tyngdekraften
Den svage kernekraft er ansvarlig for betastråling og dermed reaktionerne i alle vores stjerner.
Den svage kernekraft, den stærke kernekraft og den elektromagnetiske kernekraft indgår i “Standardmodellen“
Higgs-feltet gav
KVARKER, LEPTONER samt Z- og W-BOSONERNE masse.
Hvis ikke Higgs-feltet var opstået og gav disse partikler masse, ville partiklerne nok kun have eksisteret som frit levende “enkeltindivider” – akkurat som fotonen altid har levet.
Og så var atomerne ikke blevet til noget.
Og så var der slet ikke blevet stof i det hele taget.
Higgs-bosonen er vekselvirkningspartiklen i Higgs-feltet.
Higgs-bosonen vekselvirker ikke med fotoner og gluoner.
Men de har jo heller ikke nogen masse!
ET SPLITSEKUND EFTER BIG BANG
DE FRIE KVARKER FORSVINDER
På grund af lidt lavere temperatur kunne kvarkerne gå sammen og danne nogle større partikler.
Kvarkerne bindes sammen af gluonerne og danner både protoner og neutroner.
Nukleoner er en fællesbetegnelse for protoner og neutroner.
Universet var ret ensartet mht. til dannelsen af protoner og neutroner rundt omkring.
Men små kvanteforårsagede variationer (hvad er det?) i inflatonfeltet før Big Bang betød vist, at der blev ophobet flest partikler netop her i disse områder.
Under alle omstændigheder blev der samlet mere og mere mørkt stof i disse kvanteforårsagede variationsområder.
Det var her i disse områder, de første stjerner senere blev dannet.
Det var i disse områder galakser blev født.
ET MINUT EFTER BIG BANG
NUKLEO-SYNTESE = kernesyntese
Nu er Universet ca. 1 milliard grader.
Temperaturen i Universet er ekstrem høj.
Men nu er den alligevel faldet lidt mere, så der kan dannes atomkerner.
Atomkerner er altid positive.
Det skyldes protonen, som har en positiv ladning.
Neutronen har ingen ladning.
Neutroner og protoner fandt sammen og dannede positive deuteriumkerner.
Det er en stabil isotop af hydrogen: grundstof nr. 1.
Der blev også dannet en lille smule heliumkerner (grundstof nr. 2) og lithiumkerner (grundstof nr. 3).
HVORFOR KUN ATOMKERNER?
Nu spekulerer du sikkert over, hvorfor der kun blev dannet atomkerner.
Hvorfor blev der ikke dannet atomer?
Elektronerne fandtes jo i mængdevis frit i Universet på dette tidspunkt.
Og vi ved, at elektronens negative ladning er lige så stor som protonens positive ladning.
Vi ved også, at to modsatte ladninger vil tiltrække hinanden.
Så det er et rigtig godt spørgsmål: hvorfor blev der kun dannet atomkerner på det her tidspunkt?
TEMPERATUR OG HASTIGHED
Det skyldes partiklernes hastigheder.
På grund af Universets høje temperatur har alle partikler mega meget fart på.
De støder hele tiden ind i hinanden.
Selv om der er både positive og negative partikler over det hele, så er det fysisk umuligt, at de kobles sammen:
partiklernes hastighed er simpelthen for stor i forhold til den elektriske tiltrækningskraft.
UNIVERSET ER FYLDT MED PLASMA
Universets plasma-indhold kaldes vist nok også Universets “ursuppe”.
Plasma er betegnelsen for partiklers tilstand som ladede partikler med masser af energi og med masser af fart på.
Det tidlige Univers var fyldt med frie atomkerner, elektroner og andre ladede elementarpartikler samt masser af fotoner som fløj afsted og kontinuerligt stødte ind i hinanden og dermed skiftede retninger.
CA. 100.000 ÅR EFTER BIG BANG
Universet udvider sig stadig.
Temperaturen falder lidt efter lidt, men den er stadig så høj, at partiklerne har plasmatilstand.
Der samles stadig mere og mere mørkt stof i de kvanteforårsagede variationsområder.
På grund af tilsvarende forøgelse af tyngdekraften i områderne, tiltrækkes stadig mere og mere stof.
Sådan sker der ellers ikke så meget indtil
380.000 ÅR EFTER BIG BANG
Temperaturen er 3000 Kelvin = 2727 grader Celcius
Nu er temperaturen faldet så meget, at det er muligt for den elektriske tiltrækningskraft at overvinde partiklernes hastigheder:
de positive atomkerner og de negative elektroner bindes sammen, og der dannes nu neutrale atomer.
FRA PLASMATILSTAND TIL GASTILSTAND
Nu ændrede hele Universet status.
Universets plasmatilstand med ladede partikler (især frie negative elektroner og frie positive hydrogenkerner) blev nemlig ændret til en nærmest “gaslignende tilstand” med ladningsmæssige neutrale hydrogenatomer.
FRA FRIE ELEKTRONER OG FRIE ATOMKERNER TIL ATOMET
Fordi atomkernerne går sammen med elektronerne dannes der neutrale atomer.
De neutrale atomer har lige så mange positive protoner i atomkernen, som de har negative elektroner rundt om kernen.
Elektronerne “forsvandt” simpelthen som selvstændige negative partikler, fordi de gik sammen med de positive hydrogenkerner.
Der blev også dannet lidt helium- og lithiumatomer.
UNIVERSETS ÆNDRING GIVER FOTONERNE NY STATUS
Indtil nu har fotonerne svirret rundt omkring i alle retninger.
Retningerne har været bestemt af de sammenstød, der var undgåelige:
alt omkring fotonerne bestod næsten af partikler.
Det var derfor helt umuligt for fotonerne at fortsætte i samme retning i ret lang tid af gangen.
Fotoner er lys, uanset hvor meget energi de har
Alle fotoner har hastigheden 300.000 km pr. sekund (indtil de støder ind i noget).
De har forskellige bølgelængder.
De har derfor forskellige antal bølger pr. sekund (frekvens).
Derfor har nogle fotoner mere energi end andre.
Alt det kan du bagefter læse meget mere om her.
Lige nu er det vigtigt at vide, at disse fotoner ikke har kunne bevæge sig i samme retning i ret lang tid af gangen.
Men efter elektronernes samling omkring atomkernerne, kan fotonerne nu stryge direkte igennem Universet med en hastighed på 300.000 km pr sekund.
Elektromagnetisk stråling
Først 380.000 år efter Big Bang kan fotonerne bevæge sig igennem hele Universet som elektromagnetisk stråling.
Derfor blev Universet først fyldt med lys efter 380.000 år.
Mikrobølgebaggrundsstråling
Vi kan opleve den elektromagnetisk stråling fra dengang som kosmisk mikrobølgebaggrundsstråling her på Jorden i dag.
Det kan du læse meget mere spændende om her.
STJERNERNE DANNES
Nu skal vi have bygget Universet op med både stjerner og planeter.
De “områder” vi beskrev som kvanteforårsagede variationer i inflatonfeltet, blev ved med samle på stof, og blev derfor ved med at vokse.
Den indre centrale del af området blev til sidst så kompakt, at hele området kollapsede indad.
Vi kender fænomenet fra supernovaer i dag.
Dengang betød kollapset dannelsen af et kæmpe trykfyld megavarmt kernefusionskraftværk, som indfangede al hydrogen omkring sig.
Hydrogenatomerne fusionerede med hinanden.
Der blev dannet helium.
100 MILLIONER ÅR EFTER BIG BANG
Stjerner rundt omkring i hele Universet er blevet født.
Den mørke kosmiske periode er slut.
FRA STJERNER TIL GRUNDSTOFFER
De største og dermed tungeste stjerner lever ikke så længe som de mindre stjerner.
Disse tunge stjerner ender deres stjerneliv som en kæmpeeksplosion af energi (de løber efterhånden tør for hydrogenatomer).
Denne sidste energikrampetrækning fra en stjerne er fusionsenergi til dannelsen af grundstoffer som kan indeholde op til 26 protoner i kernerne.
Stjernenes allersidste hydrogenlager betyder, at eksplosionen bliver særdeles voldsom.
Denne allersidste eksplosion spreder de dannede atomkerner og dermed grundstofferne langt ud i Universet.
Samtidig har de allerstørste eksploderende stjerne fusionsenergi nok til også at danne og sprede tungere grundstoffer som fx. sølv- og guldatomer.
FRA STJERNER TIL GALAKSER
GALAKSEN MÆLKEVEJEN
HVORFOR VED VI ALT DET HER?
Det gør vi, fordi partikelacceleratoren LHC i CERN kan afspejle de forhold, der (tilsyneladende) var til stede i splitsekundet efter Big Bang.
Det betyder, at forskerne har fundet ud af, hvilke stofpartikler og vekselvirkningspartikler (elementarpartikler) de formodede energi- og temperaturmæssige forhold kunne danne.
Desuden har forskerne via talrige teoretiske eksperimenter kunne påvise disse partiklers eksistens.
Higgs-bosonen – den partikel der er ansvarlig for Higgs-feltet – blev forudsagt af fysikeren Peter Ware Higgs (1929-2024) i 1962.
Denne partikel er også blevet eksperimentelt påvist i CERN (2012).
Du kan læse meget mere om de enkelte emner, ved at søge i ordlisten under EMS.
Hvad er rekombinationstiden?
ER det 380.000 år efter Big Bang og perioden hvor fotoner begyndte at kunne bevæge sig langt?
MØRT STOF områdekoncentrationerne
50.000 år efter Big Bang: udvidelsen var for hurtig til at mørkt stof kunne klumpe sig sammen.
Så begyndte områderne at vokse og tiltrække alm. stof.
De følgende milliarder år faldt sådanne kæmpe områder sammen og dannede galakser fyldt med stjerner.
Tyngdekraften menes at være årsag til fodelingen af stof med disse tætte kæmpeområder.
Har et rum der udviser sig (inflation) forsynet partikler der opstår ud af ingenting med midler til at ophæve Heisensbergs ubestemthedsrelations dødsgreb?
Hvordan kan virkelige partikler skabes ud af ingenting i et univers der udvider sig?
Krumningsforstyrrelse = adiabatisk perturbation
Oprindelige krusninger i rumtiden er gravitationsbølger i dag?
MULTIVERSET? Inflatorisk multivers?
Inflationsteorien forudsiger, at vores univers er et ud af uendelig mange universer?
Hvad kan forene kvanteteorien (standardmodellen fra partikelfysis)
med den generelle relativitetsteori?
Teorien om Alting?
Strengteorien 10E-35 meter (100 milliarder milliarder gange mindre end en proton)