Ποια είναι η σχέση μεταξύ φυσικής σωματιδίων και κοσμολογίας;

Υπάρχει μια στενή σχέση μεταξύ των πεδίων της φυσικής των σωματιδίων και της κοσμολογίας, τα οποία παραδειγματοποιήθηκαν από μια μακρά σειρά φυσικών που εργάζονται τόσο ταυτόχρονα: Albert Einstein, Stephen Hawking, Kip Thorne και πολλοί άλλοι.Η κοσμολογία είναι η μελέτη του σύμπαντος και της δομής του, ενώ η φυσική των σωματιδίων είναι η μελέτη των θεμελιωδών σωματιδίων όπως τα κουάρκ και τα φωτόνια, τα μικρότερα γνωστά αντικείμενα.Αν και στην αρχή μπορεί να φαίνονται τόσο ανεξέλεγκτα όσο μπορεί να είναι κάτι, η κοσμολογία και η φυσική σωματιδίων είναι στην πραγματικότητα στενά συνδεδεμένες.

Σε αντίθεση με τα πολύπλοκα συστήματα της Γης, τα οποία περιγράφονται πολύ χρησιμοποιώντας εξηγήσεις υψηλότερου επιπέδου και όχι ιδιότητες που προκύπτουν από τα χαμηλότερα επίπεδα,Τα διαγαλαξιακά και κοσμολογικά φαινόμενα είναι συγκριτικά απλούστερα.Για παράδειγμα, στις τεράστιες αποστάσεις του χώρου, μόνο μία από τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης έχει οποιαδήποτε πραγματική επιρροή: βαρύτητα.Αν και τα αστέρια και οι γαλαξίες είναι πολύ μακριά και πολλές φορές μεγαλύτερες από εμάς, έχουμε μια εξαιρετικά ακριβή εικόνα για το πώς λειτουργούν, που προέρχονται από θεμελιώδεις φυσικούς νόμους που κατευθύνουν τα συστατικά τους σωματίδια.Η μελέτη του Big Bang, η γιγαντιαία έκρηξη που δημιούργησε όλο το θέμα στο σύμπαν και το χωροχρόνο του οποίου το ίδιο το σύμπαν αποτελείται.Το Big Bang ξεκίνησε ως σημείο της πυκνότητας κοντά στο πείρο και του μηδενικού όγκου: μια ιδιαιτερότητα.Στη συνέχεια, επεκτάθηκε γρήγορα στο μέγεθος ενός ατομικού πυρήνα, όπου είναι όπου η φυσική σωματιδίων μπαίνει στο παιχνίδι.Για να κατανοήσουμε πώς οι πρώτες στιγμές του Big Bang επηρέασαν το σύμπαν όπως είναι σήμερα, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε αυτό που γνωρίζουμε για τη φυσική των σωματιδίων για να δημιουργήσουμε εύλογα κοσμολογικά μοντέλα.

Ένα από τα κίνητρα για τη δημιουργία όλο και ισχυρότερων επιταχυντών σωματιδίων είναι να διεξάγουν πειράματα είναι να διεξάγουν πειράματαπου προσομοιώνουν τις φυσικές συνθήκες όσο το δυνατόν νωρίτερα στην ιστορία του σύμπαντος, όταν όλα ήταν πολύ συμπαγή και ζεστά.Οι κοσμολόγοι πρέπει να είναι καλά εξοικειωμένοι με τη φυσική των σωματιδίων προκειμένου να συμβάλουν σημαντικά στον τομέα.

Ένα άλλο κλειδί για την κατανόηση της σχέσης μεταξύ φυσικής σωματιδίων και κοσμολογίας είναι να εξετάσουμε τη μελέτη των μαύρων οπών.Οι φυσικές ιδιότητες των μαύρων οπών σχετίζονται με το μακροπρόθεσμο μέλλον του κόσμου.Οι μαύρες τρύπες είναι καταρρέουν αστέρια με τέτοια τεράστια βαρύτητα που δεν μπορεί καν να ξεφύγει από το φως.Για λίγο, θεωρήθηκε ότι οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν ακτινοβολία και θα ήταν αιώνια, ένα παράδοξο στους φυσικούς.Αλλά ο Stephen Hawking θεωρήθηκε, με βάση τις ιδέες από τη φυσική των σωματιδίων, ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν πράγματι ακτινοβολία, η οποία στη συνέχεια ονομάστηκε ακτινοβολία Hawking.

Η φυσική των σωματιδίων είναι επίσης πολύ σημαντική για τις έρευνες για σκοτεινή ύλη, αόρατη ύλη των οποίων η ύπαρξη είναι γνωστή λόγω της.Βαρβική επιρροή στην ορατή ύλη και σκοτεινή ενέργεια, μια μυστηριώδη δύναμη που διαπερνά το σύμπαν και προκαλεί την επιτάχυνση της επέκτασής της.Αυτά είναι κεντρικά ερωτήματα στη σύγχρονη κοσμολογία.