iklerin kazanmasında kritik önem arzettiği görüşündedir.





Büyük Patlama kronolojisi

Büyük Patlama Kronolojisi, Evrenin kronolojisi büyük patlama kozmolojisine göre evrenin geçmiş ve geleceğini tanımlar.  Planck çağından beri evrenin egemen bilimsel modellere göre nasıl geliştiğini kozmolojik koordinatların zaman parametrelerini kullanarak açıklar. Evren'in genişlemesi 13,8 milyar yıl önce başlamış olduğu tahmin edilmektedir. Evrenin kronolojisini özetlemek için 4 ana parçaya ayırmak uygundur.

Evrenin çok erken safhalarında, Planck çağından kozmik enflasyona kadar ya da kozmik zamanın ilk pikosaniyelerinden itibaren bu süre şu andaki parçacık fiziğindeki deney

kavrayışının ötesinde aktil teori araştırma alanıdır.

Erken evren, kuark çağından foton çağına kadar, ya da kozmik zaman ilk 380.000 yılında  tanıdık kuvvetler ve temel parçacıklar ortaya çıktı ancak evren plazma durumunda takip eden "karanlık çağda" 380.000 yılından 150 milyon yıla kadar kaldı. Bu durumda evren şeffaf olmasına rağmen büyük ölçeklerde yapılar henüz oluşmamıştı.

yaklaşık 150 milyon yıl yıldız evrimi, galaksi oluşumu ve evrimi ve galaksi kümeleri ve üstkümelerin oluşumu da dahil olmak üzere büyük ölçekli yapı oluşumu günümüze kadar sürdü. Galaksimizin ince bir disk olarak oluşması yaklaşık 5 milyar (9 Gya) yıl sürdü. Güneş sistemimizin oluşması yaklasık 9.2 miylar (4.6 Gya) yıl sürdü. Bu oluşumla birlikte dünya üzerindeki hayatın doğması yaklaşık 9.8 milyar (4 Gya) yıl sürdü.

Uzak bir gelecekte yıldızların oluşumunun durmasından sonra evrenin nihai kadarı için çeşitli senaryolar vardır.

Evrenin en erken dönemini ilgilendiren tüm fikirler (evrendoğum) kuramsaldır. Bugün, hiçbir parçacık hızlandırıcı deneyi, dönemi anlamayı sağlayacak şiddetteki enerjilere ulaşamamaktadır. İleri sürülen tüm senaryolar, temel farklılıklar göstermektedir. Bu senaryolara örnek olarak; Hartle-Hawking ilk durumu, sicim durumu (manzarası), Bran enflasyonu, sicim gaz kozmolojisi ve the ekspirotik evren verilebilir. Bu örneklerden bazıları birbiriyle bağdaşır.

Planck çağı (enflasyonun olmadığı) büyük patlama kozmolojisinde yüksek sıcaklığın bulunduğu dönemde dört temel  kuvvetin elektromanyetizm yerçekimi zayıf nükleer etkileşim ve güçlü nükleer etkileşimin  olduğu dönemdir. Bu büyük sıcaklarda fizik adına çok az şey anlaşılabilir. Farklı hipotezler farklı senaryolar sunar. Geleneksel büyük patlama kozmolojisi bu andan önce yerçekimsel tekilliğin olduğunu tahmin eder. Ancak bu teori genel göreliliğe ve kuantum etkilerinin yıkılmasına bel bağlar.

Enfasyon kozmolojisinde enflasyonun sonundan önceki zamanda ( büyük patlamadan sonra aşağı yukarı 10 saniye) geleneksel büyük patlama çizgisini takip etmez.

Planck çağını formüle etmek için birçok model girişimde bulundu. Bunlardan bir tanesi kurgusal fikirler sunan "Yeni fizik"tir.  Örnek olarak Harttle-Hawking başlangıç durumu, sicim gaz kozmolojisi ve ekpyrotic evren bulunmaktadır.

Evren Planck döneminden çıkıp genişlemeye ve soğumaya başlayınca yer çekimi kuvveti, diğer temel kuvvetler olan elektromanyetizma ile zayıf nükleer kuvvetten, yani gauge etkileşimlerinden ayrılarak farklılaşmaya başlamıştır. Hatta fizik, bu dönemde bu temel kuvvetlerin, dünyanın gözlenen güçlerini üretmeyi durduran Standart Model'in gauge grubunu da kapsayan çok daha büyük bir gruba dahil olduğu büyük birleşme ile açıklanabilir. Kaldı ki nükleer enerjinin zayıf nükleer kuvvetten kopmasıyla bu büyük birleşme de bozulmuştur. Bu durum, patlama ardından genişleme olur olmaz görülmüştür. Bazı teorilere göre de bu olay manyetik tekkutupları yaratmıştır. Güçlü etkileşim ve zayıf etkileşimin büyük birleşme kuramı, bu dönemde sadece Higgs bozonu parçacığının görülmesinin beklenebileceğini anlatır.

Evrenin sıcaklığı yeterince düşük iken geleneksel büyük patlama kozmolojisine göre, elektrozayıf çağ, Büyük Patlama'nın ardından 10 saniye sonra başladı.  Evrenin sıcaklığı güçlü kuvveti elektro zayıf kuvvetten ayıracak kadar elektro zayıf çağ başladı. Enflasyon kozmolojisinde elektro zayıf çağ enflasyon çağı yaklaşık olarak 10 saniyede son bulduğunda başladı

Büyük patlamadan sonra 10 saniye sonra başladı.

Kozmik enflasyon enflasyon denilen hipotez alan tarafından ivmelenerek genişlemesiyle üretilen bir çağdır. Bu çağdaki özellikler Higgs alanı ve karanlık enerji ile benzerlikler gösterir. Genişleme yavaşlarken homojenlikten gelen sapmalar büyüdü ve evreni daha kaotik bir hale getirdi. Genişlemenin hızlanmasıyla evren daha homojen bir hale geldi. Geçmişteki uzun süre devam eden enflasyon genişlemesi evrendeki yüksek derecedeki homojenliği açıklar. Enflasyondan önceki durumda evren aşırı derecede düzensiz olmasına rağmen, bugün bile gözlemlenen büyük ölçeklerde  homojenlik gözükür.

Enflasyon alanı büyük patlama genişlemesinde başlayan sıradan bir nokta olarak adlandırılan  "yeniden ısınma" sıradan parçacıkların içine doğru bozunmaya başlayınca, enflasyon sona erdi. Yeniden ısınma süresi genellikle büyük patlamadan sonraki zaman diye anılır. Bu öyle bir zamana değinir ki o zamanda geleneksek kozmoloji (enflasyon olmayan) büyük patlama tekilliği ile evrenin sıcaklığının düşmesi arasında geçmiştir. Enflasyon kozmolojisinden geleneksel büyük patlama meydana gelmedi.

En basit enflasyona ait modellere göre, enflasyon Big Bang'den sonra yaklaşık 10 saniyeye karşılık gelen bir sıcaklıkta sona erdi. Yukarıda açıklandığı gibi, bu enflasyon çağı 10 saniyeden az  sürdü anlamına gelmez. Aslında, evrenin gözlenen homojenliğini açıklamak için, bu süre 10 saniyeden daha uzun olmalıdır. Enflasyon Kozmolojisinde en erken anlam dolu zaman "Büyük patlamadan sonrasında" enflasyonun bittiği zamandır.

17 Mart 2014 tarihinde, BICEP2 işbirliği ile astrofizikçiler enflasyon yerçekimi dalgalarının  B-mode güç spekturumunda keşfedildiğini duyurdular. Bu keşif enflasyon teorisi için açık deneysel bir kanıt olarak yorumlandı. Ancak, Haziran 19, 2014 tarihinde, enflasyon bulgularının rapor edilmesiyle güven düştü  ve son olarak, 2 Şubat 2015'te, BICEP2/Keck ve Planck uydusunun ortak veri analizleriyle B-mode larının keşfi için istatistiklerin çok düşük olduğu yorumlandı ve bunun sebebinin Samanyolundaki kutuplaşmış tozlara dayandırdılar.

Günümüzde evrendeki baryonlarının miktarının anti baryonlara göre neden bu kadar çok olduğunu açıklayacak yeterli  gözlemsel bir kanıt yoktur. Bu fenomen için  kozmolojik enflasyonun bitmesinden bir süre sonra gözlemlerde sayılacak olan adayın Sakharov koşullarını tatmin etmesi  gerekmektedir. Parçacık fiziği Bu koşullar altında karşılaşmış asimetriler için bu simetrilerin evrende gözlemlenen baryon ve anti baryonlardan  sayılabilmesi için deneysel olarak çok küçük olduğunu söyler.

kozmik enflasyon sona erdikten sonra, evren kuark-gluon plazması ile doldu. Bu noktadan itibaren evrenin erken aşması fizik tarafından daha iyi anlaşılmaktadır ve enerji kuark çağındaki enerjiler direkt olarak deneylere cevap verebilir.

Eğer süpersimetri evrenimizin bir özelliği ise, o zaman enerji  1 TeV (elektro zayıf simetri ölçeği) daha düşük bir noktada kırılamaz. Parçacıkların kütleleri ve onların süper partnerleri hiçbir şekilde  bilinen parçacıkların gözlenemeyen süper partnerlerine eşit olamaz.

"Büyük patlamadan sonra 10 saniye ile 10  saniye arasında."

Evrenin sıcaklığı belirli birçok yüksek enerji seviyesinin altına düştüğünde Higgs alanının kendiliğinden beklenen vacum değerini kazanır. Bu değer ki elektrozayıf gauge simetrisini kırar. Bu kırılmayla ilgili iki etki görülür.

1. Zayıf kuvvet ve elektromanyetik kuvvet ve kendi bozonlarının farklı bir şekilde açıkça günümüz evreninde farklı dizilerde görülür.

2.  Higgs mekanizması vasıtasıyla, bütün element parçacıkları Higgs alanıyla etkileşiminden kütle kazanır.

Bu çağın sonunda, temel etkileşimlerden olarak yerçekimi, elektromanyetizma, güçlü etkileşim ve zayıf etkileşim temel etkileşimleri artık bugünkü biçimlerini almış ve temel parçacıklar kütlelerini kazanmış olur. Ancak hala evrenin sıcaklığı quarkların bükülerek hadronları oluşturması için çok sıcaktır.

"Büyük patlamadan sonra 10 saniye ile 1 saniye arasında olmuştur."

Evreni oluşturan kuark-gluon plazmalar hadronlara kadar soğumaya devam etti. Bunlara proton ve nötronlardan oluşan baryonlarda dahildir. Büyük patlsmadan yaklaşık 1 saniye sonra nötrino çiftleri ayrışarak uzay boyunca serbestçe harekete başladı. Nötrino enerjileri gözlemleyebilmek için çok düşük olduğundan dolayı kozmik nötrino arka planı kozmik mikro dalgaların arka planına benzer. Ancak kozmik nötrino arka planlarının var olduğuna dair kesin bir kanıt yoktur.

"Büyük patlamadan sonra 1 saniye ile 10 saniye arasında olmuştur."

Hadronların ve anti-hadronların büyük  çoğunluğu birbirlerini hadron çağının sonunda ortadan kaldırmıştır. Lepton ve anti leptonların evrenin geri kalan kütlesine egemen olmasını sağlamıştır. Büyük patlamadan yaklaşık 10 saniye sonra evrenin sıcaklığı yeni lepton ve anti lepton çiftlerinin birbirini yok edemeyeceği noktaya kadar düşmüştür. Geriye küçük lepton kalıntıları kalmıştır.

"Büyük patlamadan sonra 10 saniye ile 380.000 yılları arasında olmuştur."

Lepton ve anti leptonların birbirini yok etmelerinden sonra lepton çağının sonunda  evrendeki enerjiye fotonlar tarafından egemen olundu. Bu fotonlar hala sık sık yüktü protonlar, elektronlar ve (son olarak) hala yüklü protonlar, elektronlar ve (sonunda) çekirdeklerle etkileşime girdiler ve bunu önündeki 380.000 yıl boyunca yapmaya devam ettiler.

"Büyük patlamadan sonra 3 dakika ile 20 dakika arasında olmuştur."

Foton çağı sırasında evrenin sıcaklığı atomik çekirdeklerin oluşmaya başladığı noktaya kadar düştü. Protonlar ve nötronlar nükleer füzyon süresince atom çekirdekleri için birleşmeye başladı. Serbest nötronlar protonlarla birleşerek döteryumu oluşturdu. Döteryum hızla füzyona helyum-4 ile füzyona girdi. Evrenin yoğunluğunun ve sıcaklığının nükleosentezin devam edemeyeceği noktaya kadar düşmesiyle nükleosentez sadece 17 boyunca devam etti. Bu zamana kadar bütün nötronlar helyum-4 çeki