Global Lithuanian Net:    san-taka station:
Visatos pirmapradžio karščio svilinantis speigas  

Visatos praeitį, dabartį ir ateitį bando sužinoti astronomija ir gretutiniai mokslai (kosmologija ir kt.). Aptiktas reliktinis fono spinduliavimas liudija praeityje buvus Didįjį sprogimą. O toje praeityje – raktas į ateities supratimą. Už jo tyrinėjimą 2019 m. skirta Nobelio premija, apie tai žr. >>>>>

Taip pat skaitykite: Jie buvo pirmeiviais...
Išsiderinusi kosmoso muzika

Visata yra sklidina „pirmapradžio" karščio, išlikusio nuo Visatą sukūrusio Didžiojo „Bumbt“ laikų. Tik nepasakysi, kad juo pasišildysi - tai tik 2,728o aukščiau absoliutaus nulio.

Šviesai sklindant baigtiniu greičiu, astronomai žvelgia į praeitį. Mus pasiekusi žvaigždžių šviesa keliavo dešimtis ir net šimtus metų. Artimiausioji Andromedos galaktika randasi „tik“ prieš 3 mln. metų. Kuo tolimesnis objektas, tuo jo regima būsena yra arčiau to slėpiningojo „Bumbt“, kuris įvyko, kaip manoma, maždaug prieš 14 mlrd. metų.

Tirdami reliktinį spinduliavimą (CMBR, žr. Erdvės ratilai) mokslininkai gali „prisiliesti“ prie tų Visatos sąlygų, kurios buvo vos keli tūkstančiai metų po to lemtingojo Visatos įvykio - dar prieš susikuriant žvaigždėms ir galaktikoms.

Didžiojo sprogimo teorijos pagrindas yra besiplečianti Visata (tą faktą trečio dešimtmečio pradžioje atrado Edwin'as Hubble). Bet tai reiškia, kad Visatos tankis nuolat mažėja. Vadinasi tolimoje praeityje Visata buvo tankesnė (o kartu - ir karštesnė!). Kai Visata tebuvo tik vienos milijoninės dabartinės Visatos dydžio, jos vidutinė temperatūra buvo 273 mln. laipsnių (atrodo, aukščiau nulio), o vidutinis tankis - koks, kaip dabar oro prie Žemės.

Fizikų grupė iš Ispanijos, Portugalijos ir Prancūzijos pasiūlė naują Visatos barioninės asimetrijos (materijos perteklių prieš antimateriją) aiškinimą – kad Higso bozonai turi antrininkus. Jie rėmėsi prielaida, kad Higso bozonas nėra vienintelis, kas neprieštarauja eksperimentiniams duomenims, numatantiems bent vieną tokio tipo el. dalelę. Jau senokai kuriamos teorijos, kuriose Higso lauko kvantai gali būti skirtingi.

Naujame modelyje laikoma, kad po Didžiojo sprogimo susidarė dvi skirtingos Higso tipo dalelės, kurių kiekiai skyrėsi. Pradėjus formuotis barionams (protonai, neutronai ir kt. dalelės iš 3 kvarkų), „materialių“ barionų susidarė daugiau nei antidalelių.

Prieš barionų susidarymą privalėjo įvykti elektromagnetinė, silpnosios ir stipriosios sąveikų atsiskyrimas. Karštoje ir tankioje ankstyvojoje Visatoje tie trys laukai buvo neatskiriami ir būtent Higso bozonas buvo svarbus jų atsiskyrimui. Dėl sugebėjimo sąveikauti su silpnojo lauko kvantais (W- ir Z- bozonais), jis jiems suteikė masę, tuo tarpu EM lauko kvantas (fotonas) liko be masės. Taip pat masyvūs (turintys masę) kvantai negalėjo sąveikos perteikti neribotu atstumu apribodami silpno lauko poveikį el. dalelių masteliu. Kadangi skirtingi Higso bozonai skirtingai veikė laukų atsiskyrimo procesą, jų poveikio rezultatas irgi galėjo skirtis.

Beje, hipotezė, kad egzistuoja milžiniškos antimaterija užpildytos visatos dalys (apie tai žr. >>>>>), mažai tikėtina dėl patvirtinančių eksperimentinių duomenų trūkumo.

Be to eksperimentai su HADES*) beaptiko U-bozono, tamsiojo fotono, pėdsakų, tad fizikai jį pašalino iš galimų kandidatų tamsiosios materijos dalelėms. Fizikai naudojo dviejų tipų reakcijas: 1) niobį ir vandenilį bombardavo protonų pluoštais, kas priversdavo susidaryti pjonus; 2) priversdavo susidurti argoną ir kalio chloridą, po ko susidaro eta-mezonai. Buvo manoma, kad tiek pjonui, tiek eta-bozonui gali egzistuoti kanalas skilimui į fotoną ir U-bozoną. Tamsieji fotonai privalėjo skilti į leptonų poras (elektroną ir pozitroną), kurių statistiką analizavo mokslininkai. Hipotetinis U-bozonas privalėjo turėti, skirtingai nuo elektromagnetinio kvanto, nežymią ramybės masę, - maždaug kelių mikroelektronvoltų ir būti neaiškios prigimties tolimojo poveikio jėgos nešėju.

Kadangi didžiąją savo jaunystės dalį Visata praleido labai šiltame lopšyje, tai joje nebuvo jokių atomų - tik elektronų ir branduolių mišinys. Iš to meto ir liko CMBR fotonai. Jų spektras yra vadinamas „terminiu" arba „tamsaus kūno". Ir būtent jį kruopščiai registruoja NASA COBE palydovas.

Didžiojo sprogimo teorijai yra apie 30 metų. Pradžioje Visata buvo nepaprastai karšta ir tanki. CMBR fotonai susidarė vykstant materijos ir antimaterijos anihiliacijai. Pagal Visatos entropijos modelį kiekvieniems 5 mlrd. antikvarkų buvo 5 mlrd.+1 kvarkas. Toli nežymi asimetrija leido susidarytižvaigždėms ir galaktikoms. O Visatai plečiantis šie CMBR fotonai vėso (pagal Gamovo nustatytą termodinamikos dėsnį).

Labiausiai stebina CMBR nepaprastas vienalytiškumas. Danguje yra šviesesnių ir tamsesnių sričių, bet CMBR yra beveik vienodas visomis kryptimis. Ir jei didysis „Bumbt“ sugeba paaiškinti CMBR atsiradimą, jis kelia iš nevilties rankas prieš CMBR vienalytiškumą. Jį aiškinti bando „infliacijos“ teorija (taip pat žr. „Erdvės ratilai“).

CMBR turi labai įdomią istoriją Jį 1941-aisiais visai atsitiktinai atrado A. McKellar'as**), kuris nustatė CN molekulės sužadinimą esant fotonų fonui, kurio temperatūra 2,3o K.

Vėliau jį 1965-aisiais iš naujo atrado A. Penzias ir R. Wilson'as (gavę Nobelio premiją). Jie dirbo „Bell Labs“, kur tyrė mikrobangų panaudojimo ryšiams galimybes. Jie nustatė, kad jų milimetrinių bangų imtuve vienu dažniu fotonų tankis buvo toks pats visomis kryptimis. nenustačius jokio 24 valandų moduliacijos buvo nuspręsta, kad jo prigimtis yra kosmologinė ir kad jis yra visur.

Be to, nuo to laiko, kai buvo nustatyta, kad Visata plečiasi, buvo padaryta keletas teorinių teiginių:

Viskas prasidėjo, kai E. Hubble atrado raudonąjį spektro poslinkį tolimose galaktikose. Jis nustatė tiesinę priklausomybę tarp greičio, kuriuo galaktikos tolsta, ir atstumo iki jų. Kuo objektas toliau, tuo didesnis jo raudonasis poslinkis (t.y. tuo greičiau jis tolsta). Nieko negalėjo paaiškinti ir Einšteino bendroji reliatyvumo teorija.

1934-aisiais R. Tolmanas***) sugretino Visatos plėtrą su termodinamine entropija. Iš to buvo daroma išvada, kad plėtimasis turi atvėsinti bet kurį terminio spekro foną.

1942-aisiais Chandrasekhar'as ir Heinrich'as nustatė temperatūros ir tankio sąlygas Visatos atsiradimo metu, prie kurių Visatoje buvo terminė pusiausvyra. Tačiau didelis Visatos tankis vertė Visatą plėstis nepaprastai sparčiai (kitaip ji būtų pasibaigusi ankstyva katastrofa) - ir todėl pusiausvyros paskaičiavimų negalima daryti (Gamow, 1942, 1946). Besiplečiančioje ir vėstančioje Visatoje fiziniai procesai kito labai sparčiai.

Vėliau (1948-ais) Gamovas teigė, kad esant nepaprastai aukštoms temperatūroms, fotonų energijos kiekis daug kartų viršijo materijos energijos kiekį. Fotonų „radiacija“ suskaldydavo bet kokį branduolį - tad pirmapradė Visata buvo sudaryta tik iš fotonų ir „laisvų“ elementariųjų dalelių. Iš esmės, jis mažai klydo, kai spėjo, kad fono temperatūra turėtų būti 5oK.

Apie išverstą pirštinę...

To, kas nutiko prieš 14 mlrd. m., nuojauta prasidėjo niekingu nutikimu. Į Kalėdinį konkursą, kasmet rengiamą Kembridžo studentų matematikos draugijos, atėjo ir Polis. Jam kliuvo paprastutis uždavinys. Ne, jis nebuvo apie baseiną, į kurį pradžioje pripila vandens, o paskui kažkodėl išpila, o tada vėl pila; ir ne apie traukinius, išvažiuojančius iš punkto A ir kažkodėl negalinčių ramiai pasiekti punkto B. Kembridžo pedagogų fantazija studentams sukūrė uždavinį apie tris žvejus, žvejojusius saloje ir sutemus sugulusius miegoti, taip ir nepasidalinus laimikio. Ešeriai

Paryčiais vienas jų nubudo ir išplaukė į krantą, pasiėmęs trečdalį laimikio. Dalinant jam liko viena žuvis, - ir jisai neturėdamas svarstyklių ir nenorėdamas įžeisti draugų, išmetė tą žuvį į jūrą.

Kiek vėliau prabudo antras žvejys ir, nežinodamas, kad vienas jų jau išplaukė su savo dalimi, irgi likusias žuvis padalijo į tris dalis. Ir jam atliko viena žuvis, kurią taip pat išmetė į jūrą, prieš išplaukdamas į krantą. Paskutinis pabudo trečias žvejys – ir vėl pakartojo tokias pat dalybas – ir jam liko nepadalinta viena žuvis, kuriam irgi kilo mintis ją išmesti į jūrą. Uždavinyje buvo klausiama: kiek mažiausiai žuvų turėjo pagauti žvejai?

Polis palinko prie popieriaus, pašiaušė neklusnius plaukus. Jo lūpų kampiukuose ėmė žaisti gudri šypsenėlė. Ir štai jis, giliai atsidusęs ir neramiai pasimuistęs ant kėdės, atsistojo ir ištiesė atsakymą žiuri. Šis pradėjo eiti per rankas, ir kiekvienas žiuri narys galėjo nustebti pamatęs atsakymą: „Žvejai sugavo minus dvi žuvis!“

Tik žiuri tikriausiai pamanė, kad jaunuolis prisiskaitė pasakų ir įsivaizdavo save tarsi Alisa Stebuklų šalyje – ir neskyrė jam prizo. Tačiau tai jaunajam Poliui nepadarė jokio auklėjamojo poveikio – 1928-ais Polis Dirakas, jau būdamas žinomu fiziku, vėl palinko virš popieriaus lapo, galbūt vėl pašiaušė garbanas (jam tada tebuvo 26-eri) ir išvedė matematinę lygtį, kurioje savo amžininkams siūlė ne kažkokį ten mailių iš neigiamų žuvų, o tik ... neigiamus pasaulius! Priešingus pasaulius... Pasaulius ne iš mums įprastos materijos, o iš antimaterijos!

Bet kad būtume tikslesni, tai reikia pastebėti, kad Dirako lygtyse nebuvo ištiso antipasaulio; jose pasirodė tik mažulytė jo dalelytė, taip sakant, pirmoji kregždutė. Tai tebuvo elektronas – tik teigiamo krūvio! Apie tokį dar niekas nebuvo girdėjęs! Tai visai tas pats kas neigiama žuvis, kitaip sakant nonsensas. Ne tik kad nebuvo girdėta, - tai buvo ir nemandagu. Ir niekas tada nenumanė, kad tai išgarsins Diraką, kad jam bus skirta Nobelio premija ir jis Kembridže gaus fizikos katedrą, kuri kadaise priklausė pačiam Niutonui. O kol kad visi tik gūsčiojo pečiais, o neteisėtą elektroną pavadino pozitronu, kuris ramiai laukė savo laiko, kai jį pagaliau pamatys. Tai nutiko 1932-ais.

Ir jei jau elektronas turi porą, tai turi turėti ir kitos el. dalelės!? Lygtys rodė, kad gamtoje greta materijos privalo vienodomi steisėmis egzistuoti ir antimaterija. Prasidėjo baisi sumaištis... – fizikai mėtė darbus ir ėmėsi pozitronų ir kitų antidalelių gaudynių (visai panašiai, kaip dabar .... pokemonų).

Paruošė Cpt.Astera's advisor  


*) HADES (High-acceptance Di-electron Spectrometer) Helmholco Sunkiųjų jonų tyrimo centre Darmštadte (Vokietija) skirtas atomų tyrimams ekstremaliomis sąlygomis (aukštose temperatūrose ir didelių slėgių).

**) Andrew McKellar (1910-1960) – Kanados astronomas.

Baigė matematiką ir fiziką.1935 m. pradėjo dirbti Dominiono astrofizikinėje observatorijoje, kur atliko tyrimus iš astrofizikos srities. Čia dirbo iki pat savo mirties. Karo metu su žmona tarnavo Karališkame Kanados laivyne, o po karo 1959 m. tapo Kanados Karališkosios astronomų draugijos prezidentu.

Svarbiausias indėlis molekulinės spektroskopijos srityje. Jis pateikė pirmąjį tarpžvaigždinių dujų temperatūros įvertinimą (2,4o K; ją patvirtino vėliau atrastas mikrobanginis spinduliavimas) remdamasis CN linijomis. Tyrė „šaltų“ žvaigždžių molekulinį spektrą ir 1936 m. nustatė, kad anglies žvaigždžių energijos šaltinis yra anglies-azoto branduolinis ciklas. Kai kuriose vėlyvos stadijos žvaigždžių atmosferoje atrado anomaliai aukštą ličio kiekį, o 1940 m. tarpžvaigždinėje erdvėje patvirtino molekulių egzistavimą (tarp jų ir CH, CN ir NaH). Tyrinėjo molekulines kometų emisijas ir 1940 m. paaiškino kai kurias ypatybes saulės spinduliavimo sužadinančiu rezonansu.

Jo vardu pavadintas krateris Mėnulyje bei asteroidas 1929 TD1.

***) Ričardas Tolmanas (Richard Chace Tolman,1881-1948 ) – amerikiečių matematinės fizikos specialistas ir chemikas, kurio specializacija buvo statistinė mechanika. Taip pat prisidėjo prie teorinės kosmologijos vystymo. 1912 m. įvedė reliatyvistinės masės sąvoką, o 1916 m. eksperimente galutinai įrodė, kad elektros srovė yra laidininku judantis elektronų srautas, o šalutiniu eksperimento rezultatu tapo elektrono masės išmatavimas. Išleido statistinės mechanikos vadovėlį (1927), kurioje rėmėsi „senąja“ kvantine mechanika, o 1938 m. parašė visiškai naujus „Statistinės mechanikos principus“, kur išnagrinėjo statistinės mechanikos taikymą tiek klasikinėje, tiek kvantinėje mechanikoje. Vėliau ypač susidomėjo termodinamikos reliatyvistinėse sistemose ir kosmologijoje klausimais, ką išdėstė knygoje „Reliatyvumo teorija, termodinamika ir kosmologija“ (1934). Joje nurodė, kad „visiškai juodo“ kūno spinduliavimas besiplečiančiso Visatos sąlygomis silpsta, tačiau vis tiek išlieka šiluminiu - kas tapo svarbiu pagrindu tiriant reliktinio mikrobangio spinduliavimo savybes.

Šiomis temomis kviečiu paskaityti papildomus straipsnelius:
Jie buvo pirmeiviais...
Išsiderinusi kosmoso muzika
Duokite mums Alcubierre pavarą
Ankstyvoji Visata ir ekzoplanetos
Naujos galimybės žvaigždėlaivio pavarai
Erdvės ratilai: Visatos darinių kilmė - CMBR ir infliacija
Didysis Bum: prieš 400 m. ir dabar - dabarties teorijų ryšis su Viduramžių mistikais;
En-sof - trancendentinė begalybė pasaulio sukūrime
Nepaprastai suderinta Visatos sandara
Platono tobulasis tvėrimas - Platono dialoguose
Pasaulio sukūrimo puslapis - nuorodų rinkinys;
Nepaprasti Visatos skaičiai
Tamsioji materija ir energija
Raudonojo poslinkio kilmė
Lygiagrečiosios visatos
Nepastovios konstantos
Gyvatės žvaigždynas

NSO apsireiškimai ir neįprasti fenomenai Lietuvos danguje ir po juo

Maloniai pasitiksime žinias apie bet kokius Jūsų pastebėtus sunkiai paaiškinamus reiškinius. Juos prašome siųsti el.paštu: san-taka@lithuanian.net arba pateikti šiame puslapyje.

san-taka station

UFO sightings and other phenomenas in/under Lithuanian sky. Please inform us about everything you noticed and find unexplainable in the night sky or even during your night dreams, or in the other fields of life.

Review of our site in English

NSO.LT puslapis
Vartiklis