Qual è la relazione tra fisica delle particelle e cosmologia?

Esiste una relazione intima tra i campi della fisica delle particelle e della cosmologia, che è stata esemplificata da una lunga serie di fisici che lavorano in entrambi i contemporaneamente: Albert Einstein, Stephen Hawking, Kip Thorne e molti altri.La cosmologia è lo studio dell'universo e della sua struttura, mentre la fisica delle particelle è lo studio di particelle fondamentali come quark e fotoni, gli oggetti più piccoli noti.Sebbene all'inizio possano sembrare non collegati come qualsiasi cosa possa essere, la cosmologia e la fisica delle particelle sono effettivamente strettamente legate.

A differenza dei complessi sistemi sulla Terra, che molto saranno descritti usando spiegazioni di livello superiore piuttosto che proprietà che emergono dai livelli più bassi,I fenomeni intergalattici e cosmologici sono relativamente più semplici.Ad esempio, nelle vaste distanze dello spazio, solo una delle quattro forze della natura ha una vera influenza: la gravità.Sebbene stelle e galassie siano molto lontane e molte volte più grandi di noi stessi, abbiamo un quadro straordinariamente accurato di come funzionano, derivati da leggi fisiche fondamentali che dirigono le loro particelle costituenti.

Il dominio della cosmologia è più strettamente connesso alla fisica delle particelleLo studio del Big Bang, la gigantesca esplosione che ha creato tutta la questione nell'universo e lo spaziotempo di cui è composto l'universo stesso.Il Big Bang iniziò come un punto di densità quasi infinita e volume zero: una singolarità.Quindi, si è rapidamente espanso alle dimensioni di un nucleo atomico, che è dove entra in gioco la fisica delle particelle.Per capire come i primi momenti del Big Bang abbiano influenzato l'universo così com'è oggi, dobbiamo usare ciò che sappiamo sulla fisica delle particelle per creare modelli cosmologici plausibili.

Una delle motivazioni per creare acceleratori di particelle sempre più potenti è quella di condurre esperimentiche simulano le circostanze fisiche il più presto possibile nella storia dell'universo, quando tutto era molto compatto e caldo.I cosmologi devono essere esperti nella fisica delle particelle al fine di dare un contributo significativo al campo.

Un'altra chiave per comprendere la relazione tra fisica delle particelle e cosmologia è guardare allo studio dei buchi neri.Le proprietà fisiche dei buchi neri sono rilevanti per il futuro a lungo termine del cosmo.I buchi neri sono stelle collassate con tale gravità immensa che nemmeno la luce può sfuggire alla loro presa.Per un po ', si pensava che i buchi neri non emettessero radiazioni e sarebbero stati eterni, un paradosso per i fisici.Ma teorizzato Stephen Hawking, basato su intuizioni della fisica delle particelle, che i buchi neri emettono effettivamente le radiazioni, che successivamente fu soprannominata radiazione di falco.Influenza gravitazionale sulla materia visibile e sull'energia oscura, una forza misteriosa che pervade l'universo e fa accelerare la sua espansione.Queste sono domande centrali nella cosmologia moderna.