Mavzu: Olamning paydo bo‘lishi va evolyusiyasi. Katta portlash va infillyatsiya nazariyalari

Katta portlash (inglizcha: Big Bang) nazariyasi amaldagi kosmologik model boʻlib, olam rivojlanishining erta bosqichlarini tasvirlaydi.^[1] Bu nazariyaga binoan Katta portlash taxminan 13,798 ± 0.021 milliard yil oldin sodir boʻlgan;^{[2][3][4][5][6][7]} bu koʻrsatkich olam yoshi deb hisoblanadi.^{[8][9][10][11]} Bundan keyin olam oʻta issiq va zich holatda boʻlib, keskin kengayishni boshlagan. Boshlangʻich kengayishdan soʻng olam energiyaning turli subatom zarrachalar, jumladan proton, neytron va elektronlarga aylanishi uchun yetarli darajada sovugan. Sodda atom yadrolari tezda shakllangan boʻlishi mumkin, biroq birinchi elektrik neytral atomlar yuzaga kelishi uchun minglab yillar kerak boʻlgan. Kimyoviy unsurlardan birinchi boʻlib vodorod, keyin geliy va litiy mahsul boʻlgan. Ushbu ibtidoiy unsurlarning ulkan bulutlari keyinchalik gravitatsiya orqali yulduz va galaktikalarni shakllantirish uchun yigʻilgan; ogʻirroq unsurlar esa yulduzlarda yoki oʻta yangi yulduzlar portlashlarida sintezlangan.
Katta portlash sinchiklab tekshirilgan ilmiy nazariyadir va ilmiy hamjamiyat tomonidan keng qabul qilingan. U yengil unsurlar koʻpligi, qoldiq nurlanish, koinot tuzilishi va Ia tipli oʻta yangi yulduzlarning Hubble diagrammasi kabi kuzatiladigan turli fenomenlarni batafsil izohlaydi.^[12] Katta portlashning negiz gʻoyalari — kengayish, erta issiq holat, geliy va galaktikalar shakllanishi - bu va boshqa kuzatishlardan kelib chiqib, har qanday kosmologik modeldan mustaqildir. Galaktika toʻplamlari orasidagi masofalar hozirda kattalashib borishidan oʻtmishda hamma narsa bir-biriga yaqinroq boʻlgani haqidagi xulosaga olib kelgan. Bu gʻoya ekstremal zichlik va haroratlargacha olib borilib,^[13][14][15] bunday holatlarda tajribalar olib borish uchun katta zarracha tezlatgichlari qurilgan, natijada bu ilmiy model toʻliqroq ishlab chiqilgan. Boshqa tomondan, bu tezlatgichlarning juda baland energiyalar fizikasini tadqiq qilish uchun qobiliyatlari cheklangan. Kengayishning mutlaq ilk lahzasiga oid dalillar juda kam. Shunday qilib, Katta portlash nazariyasi bu ilk holatni izohlay olmaydi; biroq u olamning shu lahzadan keyingi umumiy evolutsiyasini tasvirlaydi va tushuntiradi.
Katta portlash nazariyasi ildizlari Georges Lemaître tomonidan oʻrtaga tashlangan „ibtidoiy atom gipotezasiga“ borib taqaladi. Vaqt oʻtishi bilan olimlar uning gʻoyalari asosida zamonaviy sintez nazariyasini qurishdi. Katta portlash modeli Albert Einstein'ning umumiy nisbiylik nazariyasi va fazoning bir xilligi va izotropiyasi kabi tushunchalarga tayanadi. Asosiy tenglamalar Aleksandr Fridman tomonidan taʼriflangan. 1929-yili Edwin Hubble uzoq galaktikalargacha masofalar ularning qizil surilishiga mutanosib ekanini aniqladi - bu gʻoya Lemaître tomonidan 1927-yili olgʻa surilgan edi. Hubble'ning kuzatuvi barcha uzoq galaktika va klasterlar kuzatuv nuqtamizdan qochayotgan koʻrinma tezlikka ega ekanini koʻrsatdi: galaktika qancha uzoq boʻlsa, koʻrinma tezligi shunchalik yuqori.^[16]
Ilmiy hamjamiyat bir vaqtlar Katta portlash va Sobit olam nazariyalari tarafdorlariga ajralgan boʻlsa,^[17] 1964-yil qoldiq nurlanish kashfiyoti va ayniqsa uning spektri (yaʼni, har toʻlqin uzunligida oʻlchangan nurlanish miqdori) mutlaq qora jism termal nurlanishiga mos kelishi aniqlanganidan keyin koʻpchilik olimlar kuzatuvlarga Katta portlash ssenariylaridan biri eng mos kelishiga iqror boʻlishdi. Shundan buyon Lambda-CDM modeli zamonaviy nazariy kosmologiya tadqiqotlari tuzilmasi boʻlib xizmat qilgani uchun astrofiziklar Katta portlash modeli va uning parametrizatsiyasiga keng koʻlamli kuzatuv va nazariy qoʻshimchalar qilishdi.


Inflyatsiya nazariyasi kvant fizikasidan va zarralar fizikasidan olingan fikrlar katta olovdan keyin koinotning dastlabki daqiqalarini kashf etishga olib keladi. Inflyatsiya nazariyasiga ko'ra, koinot beqaror energiya davlatida yaratilgan bo'lib, u koinotni tezkor ravishda kengayishiga majbur qildi. Birinchisi, koinot kutilganidan ancha kattaroq, biz teleskoplar bilan kuzatadigan hajmdan ancha kattaroq.
Boshqa bir natija shuni nazarda tutadiki, bu nazariya, energiyaning bir xil taqsimlanishi va keng tarqalishi davrining tekis geometriyasi kabi, ba'zi bir xususiyatlarni oldindan belgilab beradi.
1980-yil zargar fizigi Alan Gut tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, inflyatsiya nazariyasi bugungi kunda katta portlash nazariyasining asosiy g'oyalari inflyatsiya nazariyasi rivojlanishidan ilgari juda yaxshi tashkil etilgan bo'lsa-da, bugungi kunda katta portlash nazariyasi keng tarqalgan qabul qilingan komponenti hisoblanadi.
Inflyatsiya nazariyasining kelib chiqishi
Katta portlash nazariyasi , yillar mobaynida juda muvaffaqiyatli bo'lgan, xususan, kosmik mikroto'lqinli fon (SPK) radiatsiyasining kashf qilinishi bilan tasdiqlangan. Ko'rib turganimizdek, koinotning aksariyat qismlarini tushuntirish uchun nazariyaning katta muvaffaqiyatiga qaramasdan, uch asosiy muammo mavjud edi:

• 
  Bir-biriga o'xshashlik muammosi (yoki " Katta portlashdan tashqarida " nima uchun kosmos shunday yirik portlashdan atigi bir soniya o'tishi mumkin edi?
  

• 
  To'siq muammosi
  
• 
  Magnit monopollarning prognozli ishlab chiqarish
  

Katta portlash modelida energetik hech bo'lmaganda taqsimlanmagan va ko'plab magnit monopollar mavjud bo'lgan kavisli koinotni bashorat qilgan go'yo, bularning hech biri dalillarga mos kelmagan.
Partikulyar fizik Alan Gut avvalo Robert Diks tomonidan Cornell universitetida 1978 yilda ma'ruza masalasini o'rgangan.
Keyingi ikki yil davomida Guth zarrachalar fizikasidan tortib tushadigan tushunchalarni vaziyatga keltirdi va erta koinotning inflyatsiya modelini ishlab chiqdi.
Guth 1980-yil 23-yanvarda Stenford Linear Hızlandırıcı markazida ma'ruza qildi. Uning inqilobiy g'oyasi shundaki, zarralar fizikasining yuragidagi kvant fizikasining asosiy tamoyillari katta portlashning dastlabki daqiqalarida qo'llanilishi mumkin edi. Koinot yuqori energiya zichligi bilan yaratilgan bo'lar edi. Termodinamika koinotning zichligi uni tezda kengaytirishga majbur qilishini ta'kidlaydi.
Xggs mexanizmi o'chirilgan (yoki boshqa yo'l bilan, Higgs bosonasi mavjud emas) bilan batafsilroq ma'lumotga ega bo'lganlar, aslida koinot "noto'g'ri vakuum" da yaratilgan bo'lar edi. Strukturaviy past-energiya davlatini (Higgs mexanizmi ishga tushirilgan "haqiqiy vakuum") izlab, superkulinatsiya jarayonini boshidan kechirgan bo'lardi va bu tezkor kengayishning inflyatsion davrini davom ettiruvchi bu supero'tkazuvchi jarayon edi.
Juda tezmi? Koinot har ^10-35 soniyada kattalashib ketar edi. ^10-30 soniya ichida koinot 100 ming marta kattalashishi mumkin edi, bu aniqlik kengligini tushuntirish uchun etarli kengayishdan iborat.
Agar koinot boshlanganida egrilik yuzaga kelgan bo'lsa-da, bu kengayish bugungi kunda tekis ko'rinishga olib keladi. (Erning kattaligi bizni tekis bo'lishimiz uchun etarlicha katta ekanligini hisobga oling, garchi bilamizki, biz turgan sirt sharsimon tashqi tomondan egilib qoladi.)
Shunga o'xshab, energiya ham bir xil tarzda taqsimlanadi, chunki u boshlanganida biz koinotning juda kichik bir qismi bo'ldik va koinotning bir qismi shu qadar tezroq kengayib bordi, agar energetik katta teng taqsimlanmagan bo'lsa, ular juda uzoqroq bo'lar edi bizni tushunish uchun. Bu bir xillik muammosiga yechim.