Kan forskere genskabe big bang?

Ifølge big bang teorien, for milliarder af år siden spænder hele universet over et område med nul volumen og uendelig tæthed. Derefter, dette område udvidet, fordobling i størrelse hundredvis af gange på mindre end et sekund. I de tidligste øjeblikke, universet var fyldt med energi, meget af det i form af intens varme. Da universet voksede og afkøledes, noget af denne energi omdannes til stof.

Når vi taler om byggestenene i sagen, vi koncentrerer os normalt om atomer . Atomer består af en kerne der indeholder mindst en positivt ladet subatomær partikel kaldet a proton . Kernen kan også indeholde en eller flere neutralt ladede partikler kaldet neutroner . Negativt ladede partikler kaldes elektroner omgiver kernen, bevæger sig hurtigt rundt om det inden for rammerne af en energiskal .

Men i de tidligste faser af big bang, atomer ikke kunne dannes. Universet var for tæt og varmt. Faktisk, i de tidligste øjeblikke af det første sekund af big bang, selv protoner og neutroner kunne ikke dannes. Big bang teoretikere mener, at universet var fuld af subatomære partikler som neutrinoer , partikler uden masse, eller kvarker , elementarpartikler, der binder sig sammen for at skabe større partikler som protoner eller neutroner.

Forskere kalder den kraft, der holder kvarker sammen for at danne større partikler stærk atomkraft . Det er så stærkt, at under normale omstændigheder, vi kan slet ikke observere kvarker. Det er fordi kvarkerne binder så tæt sammen, at vi ikke let kan adskille dem. I mange år, det eneste bevis på, at der overhovedet fandtes kvarker, kom fra matematiske modeller for, hvordan universet fungerer. Modellerne krævede tilstedeværelse af partikler som kvarker for at give mening.

I dag, forskere har formået at tage partikler som protoner og neutroner og nedbryde dem i kvarker og gluoner - partikler uden masse, der medierer kraften mellem kvarker. Kvarkerne og gluonerne forbliver adskilt i kun brøkdele af et sekund, før de henfalder, men det er længe nok til, at forskere kan observere dem ved hjælp af kraftfuldt udstyr.

Hvordan gør forskere dette og genskaber de virkelig big bang? Bliv ved med at læse for at finde ud af det.

Big Bang i laboratoriet

Verden af ​​subatomære partikelstudier er paradoksal. Forskere bruger nogle af verdens største maskiner til at studere nogle af de mindste partikler, vi kender til. De enheder, de bruger, er ekstremt sofistikerede og præcise, alligevel stoler de på en næsten voldsom tilgang. Disse metoder og anordninger tillader forskere at få et glimt af, hvordan det tidlige univers kunne have set ud.

Måden forskere ser på de små partikler af stof, der udgør subatomære partikler som protoner og neutroner, er både elegant og primitiv. De smadrer subatomære partikler rigtig hårdt mod hinanden og ser på de stykker, der er tilovers. At gøre dette, de skal bruge kraftfulde maskiner kaldet partikelacceleratorer .

Partikelacceleratorer skyder modstridende bjælker af subatomære partikler som protoner mod hinanden. Nogle acceleratorer er cirkulære, mens andre er lineære. De kan være meget store - cirkulære acceleratorer kan måle miles på tværs i diameter. Acceleratorerne bruger magneter til at accelerere protonstrålerne, når de bevæger sig gennem små rør. Når protonstrålerne når en vis hastighed, speederen fører dem ind i et kollisionsforløb. Når partiklerne kolliderer, de går i stykker i deres bestanddele - f.eks. kvarker.

Disse subatomære partikler henfalder i brøkdele af et sekund. Kun ved hjælp af kraftfulde computere kan forskere håbe på at opdage tilstedeværelsen af ​​en kvark. I 2006, et team af forskere ved University of California, Riverside rapporterede at opdage en topkvark , den mest massive af de seks slags kvarker. Holdet havde brugt en partikelaccelerator til at forårsage en kollision mellem en proton og en anti-proton . De opdagede tilstedeværelsen af ​​kvarken, efter at den allerede var forfaldet. Forfaldsprocessen efterlod en identificerbar elektronisk signatur [kilde:University of California, Riverside].

Betyder det, at forskere kan genskabe big bang? Ikke helt. I stedet, forskere håber, at de kan simulere tilstanden i de tidligste øjeblikke i universet. Det indebærer at skabe en varm, tæt område af materie og energi. Ved at studere disse forhold, forskere kan muligvis lære mere om, hvordan vores univers udviklede sig. Men de kan ikke genskabe den periode med hurtig ekspansion, som vi kalder big bang.

I det mindste, ikke endnu.

For at lære mere om big bang og andre videnskabelige teorier, se på linkene på den næste side.

Forskere kategoriserer kvarker i seks forskellige varianter:

• ned
• Charme
• Mærkelig
• Top
• Bund

Så vidt forskere kan bestemme, kvarker binder kun sammen i kombinationer af to, tre eller fem kvarker. Forskellige kombinationer af kvarkbindinger skaber forskellige slags stof.

Masser mere information

relaterede artikler

• Hvordan kan astronomer måle, hvor langt væk en stjerne er?
• Sådan fungerer sorte huller
• Sådan fungerer Dark Matter
• Sådan fungerer galakser
• Hvor længe kan et menneske overleve i det ydre rum?
• Sådan fungerer Mælkevejen
• Sådan fungerer NASA
• Sådan fungerer raketmotorer
• Sådan fungerer satellitter
• Sådan fungerer stjerner
• Er der et hul i universet?

Flere store links

• Dårlig astronomi
• Ned Wrights Cosmology Tutorial

Kilder

• "Big Bang Theory - En oversigt." Alt om videnskab. http://www.big-bang-theory.com/
• Hawking, Stephen. "En kort tidshistorie." Bantam bøger. New York. 1998.
• Bakke, Karl. "NMSU-forskere hjælper med at genskabe Big Bang-forhold." New Mexico State University. 9. maj kl. 2005. http://www.nmsu.edu/~ucomm/Releases/2005/may/phenix.htm
• Nave, R. "Kvarker." Hyperfysik, Georgia State University. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html
• Nebehay, Stephanie. "Fysikernes rekreationsbetingelser" Big Bang "." Space.com. 9. februar kl. 2000. http://www.space.com/scienceastronomy/generalscience/physicists_bigbang_000209_wg.html
• Pittalwala, Iqbal. "UCR-ledet forskningsteam opdager 'Top Quark, 'en grundlæggende bestanddel af materie.' University of California, Riverside. 13. december kl. 2006. http://www.newsroom.ucr.edu/cgi-bin/display.cgi?id=1477
• Shestople, Paul. "Big Bang Cosmology Primer." University of California, Berkeley. 24. december kl. 1997. http://cosmology.berkeley.edu/Education/IUP/Big_Bang_Primer.html
• Smoot, George F. "The Strong Nuclear Force." Smoot Group. http://aether.lbl.gov/elements/stellar/strong/strong.html
• "Universe 101:Big Bang Theory." NASA. http://map.gsfc.nasa.gov/universe/bb_theory.html
• Weiss, P. "Smeltende kerner genskaber Big Bang bouillon-kvark-gluonplasma." Science News. 19. februar kl. 2000. http://findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_8_157/ai_60115120
• Wright, Edward L. "Kosmologiundervisning". Hentet 2. juni, 2008. Sidst ændret 27. maj, 2008. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm