โดย ทิม ชิลเดอร์ส บาคาร่า เผยแพร่ 11 พฤศจิกายน 2019นักฟิสิกส์อาจไขปริศนาที่ยาวนานหลายทศวรรษว่าจักรวาลของเราเกิดขึ้นได้อย่างไร การตีความของศิลปินเกี่ยวกับบิ๊กแบง (เครดิตภาพ: ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซา/ห้องปฏิบัติการ CI)มีหลุมในเรื่องราวของจักรวาลของเราเกิดขึ้นได้อย่างไร ประการแรกจักรวาลพองตัวอย่างรวดเร็วเหมือนบอลลูน จากนั้นทุกอย่างก็เฟื่องฟูแต่การที่ทั้งสองช่วงเวลานั้นเชื่อมโยงกันอย่างไรทําให้นักฟิสิกส์หลงทาง ตอนนี้การศึกษาใหม่แนะนําวิธีการเชื่อมโยงทั้งสองยุค
ในช่วงแรก จักรวาลเติบโตจากจุดเล็ก ๆ ที่แทบจะไม่มีที่สิ้นสุดเป็นเกือบแปดเหลี่ยม
(นั่นคือ 1 ตามด้วย 27 ศูนย์) เท่าที่มีขนาดน้อยกว่าหนึ่งล้านล้านวินาที ช่วงเวลาเงินเฟ้อนี้ตามมาด้วยช่วงเวลาของการขยายตัวที่ค่อยเป็นค่อยไป แต่รุนแรงมากขึ้นที่เรารู้จักในชื่อบิ๊กแบง ในช่วงบิกแบงลูกไฟที่ร้อนแรงอย่างไม่น่าเชื่อของอนุภาคพื้นฐานเช่นโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอนได้ขยายและทําให้เย็นลงเพื่อสร้างอะตอมดาวและกาแลคซีที่เราเห็นในปัจจุบันทฤษฎีบิ๊กแบงซึ่งอธิบายถึงอัตราเงินเฟ้อของจักรวาลยังคงเป็นคําอธิบายที่ได้รับการสนับสนุนอย่างกว้างขวางที่สุดว่าจักรวาลของเราเริ่มต้นอย่างไร แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงงวยกับช่วงเวลาการขยายตัวที่แตกต่างกันทั้งหมดเหล่านี้เชื่อมโยงกันอย่างไร เพื่อไขปริศนาจักรวาลนี้ทีมนักวิจัยที่ Kenyon College สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และมหาวิทยาลัยไลเดนของเนเธอร์แลนด์ได้จําลองการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญระหว่างอัตราเงินเฟ้อของจักรวาลและบิกแบงซึ่งเป็นช่วงเวลาที่พวกเขาเรียกว่า “การอุ่นซ้ํา”
เกี่ยว ข้อง กับ: จากบิ๊กแบงสู่ปัจจุบัน: ภาพรวมของจักรวาลของเราผ่านกาลเวลา (เปิดในแท็บใหม่)
”ช่วงเวลาอุ่นเครื่องหลังเงินเฟ้อกําหนดเงื่อนไขสําหรับบิกแบงและในบางแง่ก็ทําให้ ‘ปัง’ อยู่ในบิ๊กแบง” เดวิดไกเซอร์ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ MIT กล่าวในแถลงการณ์ “มันเป็นช่วงเวลาสะพานที่นรกทั้งหมดแตกหลวมและสสารทํางานอะไรก็ได้นอกจากวิธีง่ายๆ”
เมื่อเอกภพขยายตัวในชั่วพริบตาของวินาทีในช่วงเงินเฟ้อของจักรวาลสสารที่มีอยู่ทั้งหมดก็ถูกกระจายออกไปทําให้จักรวาลเป็นสถานที่ที่เย็นและว่างเปล่าปราศจากซุปร้อนของอนุภาคที่จําเป็นในการจุดชนวนบิ๊กแบง ในช่วงระยะเวลาการอุ่นใหม่, พลังงานขับเคลื่อนอัตราเงินเฟ้อเชื่อว่าจะสลายตัวเป็นอนุภาค, ราเชลเหงียน, นักศึกษาปริญญาเอกในฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์และผู้เขียนนําของการศึกษากล่าวว่า.
”เมื่ออนุภาคเหล่านั้นถูกผลิตขึ้น พวกมันจะกระเด้งไปรอบ ๆ และกระแทกกัน ถ่ายโอนโมเมนตัมและพลังงาน” เหงียนบอกกับ Live Science “และนั่นคือสิ่งที่ทําให้โลกร้อนและอุ่นจักรวาลเพื่อกําหนดเงื่อนไขเริ่มต้นสําหรับบิกแบง”
ในแบบจําลองของพวกเขาเหงียนและเพื่อนร่วมงานของเธอจําลองพฤติกรรมของสสารรูปแบบแปลกใหม่
ที่เรียกว่า inflatons นักวิทยาศาสตร์คิดว่าอนุภาคสมมุติฐานเหล่านี้คล้ายกับธรรมชาติของ Higgs boson สร้างสนามพลังงานที่ขับเคลื่อนอัตราเงินเฟ้อของจักรวาล แบบจําลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมพลังงานของ inflatons สามารถแจกจ่ายใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อสร้างความหลากหลายของอนุภาคที่จําเป็นในการอุ่นจักรวาล พวกเขาตีพิมพ์ผลของพวกเขา 24 ตุลาคมในวารสารจดหมายทบทวนทางกายภาพ
เบ้าหลอมสําหรับฟิสิกส์พลังงานสูง
”เมื่อเราศึกษาจักรวาลยุคแรก ๆ สิ่งที่เรากําลังทําอยู่จริงๆ คือการทดลองอนุภาคที่อุณหภูมิสูงมากและสูงมาก” ทอม กิบลิน รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ Kenyon College ในโอไฮโอและผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าว “การเปลี่ยนจากช่วงเงินเฟ้อที่หนาวเย็นไปสู่ช่วงเวลาที่ร้อนจัดเป็นช่วงเวลาที่ร้อนจัดเป็นหลักฐานสําคัญบางประการเกี่ยวกับอนุภาคที่มีอยู่จริงในพลังงานที่สูงมากเหล่านี้”
คําถามพื้นฐานหนึ่งที่ทําให้เกิดภัยพิบัติกับนักฟิสิกส์คือแรงโน้มถ่วงมีพฤติกรรมอย่างไรที่พลังงานรุนแรงที่มีอยู่ในช่วงเงินเฟ้อ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์เชื่อว่าสสารทั้งหมดได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงในลักษณะเดียวกันซึ่งความแรงของแรงโน้มถ่วงจะคงที่โดยไม่คํานึงถึงพลังงานของอนุภาค อย่างไรก็ตามเนื่องจากโลกที่แปลกประหลาดของกลศาสตร์ควอนตัมนักวิทยาศาสตร์คิดว่าด้วยพลังงานที่สูงมากสสารจึงตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงแตกต่างกันทีมงานได้รวมสมมติฐานนี้ไว้ในแบบจําลองของพวกเขาโดยการปรับแต่งว่าอนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงอย่างรุนแรงเพียงใด พวกเขาค้นพบว่ายิ่งพวกเขาเพิ่มความแข็งแรงของแรงโน้มถ่วงมากเท่าไหร่ inflatons ก็ยิ่งถ่ายโอนพลังงานเพื่อผลิตอนุภาคสสารร้อนที่พบในสวนสัตว์ในช่วงบิกแบงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น บาคาร่า / 10 อันดับ
