الانفجار العظيم Big Bang و نشاة الكون

بسم الله الرحمن الرحيم
هى احدى نظريات نشأة الكون التى تقول ان الكون نشاء من انفجار هائل عند كثافة و درجة حرارة عالية قبل حوالى 13.7 مليار سنة .

ظهرت تلك النظرية بعد ما لاحظ العلماء تباعد المجرات عن بعضها و بحسب نظريات العلماء ان الكون كان فى حجم راس مسمار و اصبح على هذه الحالة .

الكون البدئي كان مملوءا بشكل متجانس بكثافة طاقية عالية ودرجات حرارة وضغط عاليين. يقوم الكون بالتوسع والتبرد (كنتيجة لتوسعه) ليمر بمرحلة انتقال طورphase transition مماثلة لتكاثف البخار أو تجمد الماء عند تبرده، لكنها هنا انتقال طور للجسيمات الأولية.

مراحل الانفجار:-

1-مرحلة فترة بلانك:

هى المرحلة التى تغطى الفترة الزمنية من 10 اس -43 الى 10 اس -35 ثانية بعد الانفجار و فيها هبطت درجة الحرارة من 10 اس 32 الى 10 اس 27 كلفن و يقدر قطر الكون فى هذه الفترة بطول بلانك (10 اس -35 متر) .

فى تلك الفترة انفصلت قوة الجاذبية عن القوى الثلاثة الاخرى ( القوية و الكهرو مغناطيسية و الضعيفة ) .

2-فترة التوحيد الكبير : -

 تغطي هذه الفترة زمنا يمتد من 10⁻³⁵ إلى 10⁻¹² ثانية بعد الانفجار العظيم. يقدر انخفاض درجة الحرارة في هذه الفترة من 10²⁷ كلفن إلى 10¹⁵ كلفن

في هذه الفترة من الزمن الممتدة من 10⁻³⁵ ثانية و 10⁻³³ من المعتقد أن يتمدد الفضاء الكوني إلى حجم يقدر ب : 10⁻³² متر إلى 10⁻²² متر. هذه الفترة على غاية من الأهمية بالنسبة لتخليق المادة حيث يكون سلوك التآثرالكهرومغناطيسي وقوى التآثر الضعيف متماثلا بالنسبة للمادة والمادة المضادة، حيث أن هاتين القوتين مندمجتين ومن المفروض أن تسلكان سلوك قوة وحيدة. وتقترح نظريات التوحيد الكبرى أن هذه الحالة الاندماجية لهاتين القوتين تسمحان بتكوين جسيمات ثقيلة تسمى بوزونات هيجز(انظر المقال السابق فى المدونة لتعرف عن الهيجز) 

.وأن التفاعلات الجسيمية تؤدي إلى تشكل المادة أكثر من المادة المضادة.

 في المراحل اللاحقة حين يحدث الانفصال، يكون من المتعذر تأمين تكون المادة بأغلبية تفوق المادة المضادة ،ذلك لأن التقاء كل جسيم بنقيضه يؤدي إلى فنائهما ،أو بمعنى أصح تحولهما ثانيا إلى طاقة.

مرحلة التاثر الضعيف :

 بين 10⁻³⁶ و 10⁻¹² ثانية بعد الانفجارالعظيم

خلال تلك الفترة تنخفض درجة حرارة الكون إلى 10²⁸ كلفن بحيث تسمح لانفصال القوة الشدية (تآثر قوي عن قوى التآثر الكهرومغناطيسي والتآثر الضعيف. ويؤدي طور الانفصال هذا إلى الانتفاخ الكوني حيث يتزايد حجم الكون تزايدا أسياً. وبعده تكون الجسيمات لا زالت على درجة عالية من الطاقة بحيث تنتج أعدادا كبيرة من الجسيمات الغريبة الثقيلة من ضمنها بوزونات W وبوزون Z وكذلك بوزون هيجز المفترض.

مرحلة التضخم:

تضخم مفاجيء عظيم بين 10⁻³⁶ ثانية و 10⁻³² ثانية بعد الانفجار العظيم.

لا نعرف بالضبط الوقت الذي حدث فيه الانتفاخ. ويفترض أن الكون خلال التضخم كان مسطحا، أي أن انحناء الفضاء المتري كان مستويا بحيث يشكل طورا متساوي التوزيع متوسعا بسرعة فائقة، تتشكل خلالها جسيمات التكوين البنائي الكوني الأولى. وتتحول بعض طاقات الفوتونات الهائلة العدد إلى جسيمات غير مستقرة مثل الكواركات وهادرونات ثقيلة تتحلل سريعا.

وطبقا لأحد التصورات أن الكون كان باردا وفارغا نسبيا قبل دخوله مرحلة الانتفاخ، وأن الحرارة الشديدة والطاقة العالية المصاحبة للمراحل الأولى للانفجار العظيم قد نشأت نتيجة تغير الطور الذي صاحب نهاية الانتفاخ.

مرحلة ارتفاع الحرارة :

خلال الارتفاع الجديد في درجة الحرارة تنتهي مرحلة الانتفاخ السريع وتتحلل طاقة الوضع للانتفاخ إلى بلازما من الكواركات والجلوونات الساخنة جدا. إذا اعتبرنا أن التوحيد الكبير لقوانين الطبيعة خاصية فعلية من خصائص عالمنا، فلا بد للانتفاخ الكوني أن يحدث خلال مرحلة التوحيد . مرحلة التوحيد معناها مرحلة يفترض فيها أن جميع القوى الطبيعية كانت موّحدة ، ثم بعد ذلك بدأت في الانفصال إلى قوة الجاذبيةو القوة الشديدة و القوة الكهرومغناطيسية وغيرها . بعد فترة التوحيد من المفروض انكسار التناظر (أي انفصال القوى عن بعضها البعض عن "القوة الموحدة " وتشكيلهم على النحو الذي نجدهم عليه الآن ) ، وإلا لوجب وجود أقطاب مغناطيسية منفردة في الكون المرئي. وعند تلك المرحلة يكون الكون مليئا بالإشعاع ، والكواركات والإلكترونات والنيوترينوات.

بعد هذه المراحل الاولية بدأ تكون الجسيمات الاولية المعروفة الان و تكون المادة ثم تتكون النجوم و المجرات حتى وصل الكون الى ساعة كتابة هذا المقال ما زال الكون يتمدد.

لمتابعتنا بشكل افضل زورونا على صفحة الفيسبوك مجلة العلوم