Wie ist die Beziehung zwischen Teilchenphysik und Kosmologie?

Es besteht eine enge Beziehung zwischen den Feldern der Partikelphysik und der Kosmologie, die von einer langen Reihe von Physikern gleichzeitig veranschaulicht wurde: Albert Einstein, Stephen Hawking, Kip Thorne und viele andere.Kosmologie ist die Untersuchung des Universums und seiner Struktur, während die Teilchenphysik die Untersuchung grundlegender Partikel wie Quarks und Photonen, der kleinsten bekannten Objekte, ist.Obwohl sie zunächst so unverbunden erscheinen wie alles, sind Kosmologie und Partikelphysik tatsächlich eng miteinander verbunden.

Im Gegensatz zu den komplexen Systemen auf der Erde, die mit Erklärungen auf höherer Ebene und nicht mit den Eigenschaften, die aus den niedrigsten Ebenen hervorgehen, beschrieben werden, werden beschrieben.Intergalaktische und kosmologische Phänomene sind vergleichsweise einfacher.Zum Beispiel hat nur einer der vier Naturkräfte einen wirklichen Einfluss: Schwerkraft.Obwohl Sterne und Galaxien sehr weit entfernt und um viele Male größer sind als wir selbst, haben wir ein bemerkenswert genaues Bild davon, wie sie funktionieren, abgeleitet aus grundlegenden physikalischen Gesetzen, die ihre Bestandteile lenken.Das Studium des Urknalls, die gigantische Explosion, die alle Materie im Universum und die Raumzeit geschaffen hat, an der das Universum selbst komponiert ist.Der Urknall begann als Punkt der nahezu infiniten Dichte und Nullvolumen: als Singularität.Dann erweiterte es sich schnell auf die Größe eines Atomkerns, in dem die Teilchenphysik ins Spiel kommt.Um zu verstehen, wie die frühesten Momente des Urknalls das Universum wie heute beeinflusst haben, müssen wir das verwenden, was wir über die Teilchenphysik wissen, um plausible kosmologische Modelle zu erzeugendie die physischen Umstände so früh wie möglich in der Geschichte des Universums simulieren, wenn alles sehr kompakt und heiß war.Kosmologen müssen sich mit der Teilchenphysik auskennt, um erhebliche Beiträge zum Feld zu leisten.

Ein weiterer Schlüssel zum Verständnis der Beziehung zwischen Partikelphysik und Kosmologie besteht darin, die Untersuchung von schwarzen Löchern zu untersuchen.Die physikalischen Eigenschaften von schwarzen Löchern sind für die langfristige Zukunft des Kosmos relevant.Schwarze Löcher sind zusammengebrochene Sterne mit einer solchen immensen Schwerkraft, dass nicht einmal Licht ihrem Griff entkommen kann.Für eine Weile wurde angenommen, dass schwarze Löcher keine Strahlung emittierten und ewig gewesen wären, ein Paradox für Physiker.Stephen Hawking theoretisiert, basierend auf Erkenntnissen aus der Teilchenphysik, emittieren schwarze Löcher tatsächlich Strahlung, die danach als Hawking -Strahlung bezeichnet wurde.Gravitationseinfluss auf sichtbare Materie und dunkle Energie, eine mysteriöse Kraft, die das Universum durchdringt und seine Expansion beschleunigt.Dies sind zentrale Fragen in der modernen Kosmologie.