Referentie: Vrije en aangepaste vertaling van "La révolution du Big Bang.",Anne Debroise, Science et Vie,Hors Série 242,2008;"L'univers d'aujourd'hui." p 42-54.
Het toneel situeert zich 13,7 miljard jaren geleden.De temperatuur is dan onvoorstelbaar hoog: 10 exp 32 graden.Bij deze temperatuur is de materie volledig instabiel.De materiedeeltjes ondergaan zulke heftige botsingen dat ze elkaar eerst vernietigen in een energie opwelling om daarna terug te voorschijn te komen.Iedere materie deeltje bezit een energie van ongeveer 1 miljard joule.Dit is het vermogen geproduceerd door een kerncentrale gedurende 1 seconde.De levensduur van een deeltje is dan zo kort dat een hypothetische waarnemer dit deeltje onmogelijk zou kunnen observeren.Het kader is dan ook ultramicroscopisch klein.Nochtans is daar alles aanwezig geconcentreerd in een ongelooflijk klein volume-kleiner dan een speldenkop-wat nodig is om de honderde miljarden sterrenstelsels van het huidige universum te vormen.Deze uitbarsting van geweld is de geboorte van het universum.Om het nauwkeuriger te formuleren,dit toneel situeert zich 10 exp(-43) seconde na de geboorte van het universum.Dit wordt beschreven als de Big Bang theorie ( maar men zou beter moeten zeggen de Big Bang hypothese want men heeft dit tot nu toe niet kunnen waarnemen) die nu wel algemeen aanvaard wordt. -------------------------------------------------------------------------------------------------- Om een idee te krijgen van deze reusachtige afmetingen,die voor een gewone sterveling onvoorstelbaar zijn volgt nu een kleine illustratie:
Om dit begrip te vatten moet men weten dat tot 1920,niemand,zelfs Einstein niet, het universum zich anders kunnen voorstellen dan Aristoteles(384-322 v.C): beperkt in omvang en onbeweeglijk.Toen Einstein in 1917 zijn algemene relativiteitstheorie uitwerkte bleek zijn voorstelling niet overeen te stemmen met een statisch universum.Einstein trachtte hiervoor een uitweg te vinden.Deze beeldenstormer was bezig de fysica op haar grondvesten te doen daveren door de visie van Newton te verwerpen.Om uit de impasse waarin zijn universum visie toch verzeild was geraakt te komen besloot hij zij vergelijkingen te verbeteren door een constante "lambda" in te voeren.Dit is de beruchte "kosmologische constante".Einstein noemde dit later "de grootste blunder van zijn leven".Later bleek echter dat er voor zijn kosmologische constante wel een aanvaardbaar uitleg bestond en zijn kosmologische constante werd in ere hersteld.Dankzij de ingreep van Einstein werd het universum opnieuw statisch.In de jaren 1920 hernam de russische fysicus Alexandre Friedmann de vergelijkingen van Einstein en kwam uit op een alternatieve zienswijze:het universum,vertrokken van niets (?),dijt uit sedert 10 miljard jaren en zal als volgt voort gaan,het is zeker in een uitzettingsperiode maar zal een maximum bereiken en nadien krimpen en in elkaar storten,een Big Crunch,om daarna opnieuw uit te zetten.Einstein herkende dat de mathematische vergelijkingen van Friedman juist waren maar kon deze zienswijze niet aanvaarden.Dit werd trouwens door anderen ook niet ernstig genomen omdat toen de oorsprong en het einde van het universum tot de religie behoorden.Als Friedmann suggereerde dat "de schepping van de wereld uit het niets ontstond werd dit als een provocatie beschouwd.Het is echter (oh ironie !) een katholieke priester van de Leuvense Universiteit,Georges Lemaître,die een uitweg vond.In 1927 publiceerde hij zijn hypothese van een universum in expansie en stelde hij het bebrip "oeratoom" (Hypothèse de l'atome primitif) voor.De Big Bang hypothese was geboren.
De Rode Verschuiving (Red Shift).
De astronomie was toen is volle beweging.Men begon sterrenstelsels waar te nemen en te identificeren.Maar men stelde ook vast dat de sterrenstelsels (galaxieën) zich van elkaar verwijderden.In 1929 publiceerde de astronoom Edwin Hubble zijn werk die de eerste steunpilaar van de "Big Bang" werd. Door de straling uitgezonden door de sterrenstelsels bij verschillende golflengten te observeren bemerkte hij dat hoe verder de sterrenstelsels verwijderd zijn hoe meer het spectrum van het uitgezonden licht naar het rood verschoven was.Dit is het Doppler effect.Hieruit kan men besluiten dat de meeste sterrenstelsels zich van ons verwijderen.Het gevolg hiervan is dat het universum uitdijt en bijgevolg betekent dit dat in het verre verleden het universum veel meer geconcentreerd was. In dezelfde periode toonde George Gamow aan dat de geboorte van het universum moest leiden tot een samenstelling met 92% waterstof,7% helium en een kleine hoeveelheid zwaardere elementen.Dit is exact wat in het universum waargenomen wordt. Dit kan geen toeval zijn.De publicatie van deze resultaten in 1948 is een tweede steunpilaar voor de "Big Bang".Tenslotte vonden A.Penzias en R.Wilson toevallig in 1964 de derde steunpilaar van de "Big Bang" : de straling afkomstig van de eerste fotonen vrijgemaakt in het universum 300.000 jaren na zijn geboorte.Dit is de kosmische achtergrondstraling,zodanig afgezwakt dat ze enkel als radiogolven momenteel kan waargenomen worden.In 1992 bracht de sonde COBE (Cosmic Background Explorer) daarvan de experimentele bevestiging.Deze achtergondstraling is zeer homogeen verdeeld in alle richtingen met minieme fluctuaties van ongeveer 0.01%.Deze fluctuaties zijn aan de oorsprong van de vorming van de sterrenstelsels.
De oersoep van materiedeeltjes en energie.
Er is echter één groot probleem.Waarom is het universum zo homogeen ? Alan Guth bracht hiervoor de oplossing door zijn "inflatie theorie" in 1980. Een minieme fractie van een seconde na zijn geboorte werd door een enorme blaaskracht het zeer klein primitief universum tot een omvangrijk heelal uitgezet.De afmeting van het primitief universum werd met een factor 10 exp(26) vermenigvuldigd in minder dan een duizendste van een seconde,van de afmeting van een speldenkop tot de afmeting van 10 maal onze sterrenstelsel (de melkweg).Deze enorme inflatie vormt een glad,homogeen universum.Dit was de derde steunpilaar van de "Big Bang" .Daarna werden nog bewijzen bekomen via experimenten met deeltjes versnellers.Alles was echter nog niet gezegd want men kan slechts gaan tot 10 exp(-43) seconde als ultieme limiet.Verder gaan is nu niet mogelijk.Noch de kwantum theorie,noch de algemene relativiteitstheorie laten dit toe.Men weet niet in welke toestand de materie verkeerde en welke kracht(en) toen speelde(n).De elektronucleaire kracht wedijverde met de zwaartekracht (gravitatie).Men zal wellicht nooit deze toestand nabootsen in een laboratorium op aarde.De experimenten gaan echter wel door in centra zoals de CERN in Genève waar ultrakrachtige versnellers in 2008 in werking zullen treden.Na de inflatie was het universum leeg en koud.Dit vacuum is echter zeer bijzonder want het lijkt gevuld te zijn met "vacuum energie".Vogens de vergelijking E=Mc(2) van Einstein vertegenwoordigt deze vacuum energie ook een virtuële massa.Dit gebeurt ook na 10 exp(-32) seconde.Er komen dan nieuwe krachten te voorschijn.De elektronucleaire kracht wordt gesplitst in elektrozwakke- en elektrosterke kracht.
Een orgie van lichtenergie.
De eerste ogenblikken van deze materie zijn stormachtig.Als energie materie genereert komen gelijke hoeveelheden materie en antimaterie te voorschijn.Deze zijn niet compatiebel en vernietigen elkaar met productie van lichtenergie en de cyclus kan opnieuw beginnen.Er blijft echter een onevenwicht tussen materie en antimaterie,ten voordele van de eerste.Nu zijn we al bij 10 exp (-12) seconde na de Big Bang en de temperatuur is gedaald tot 10 exp (15) graden.Vanaf dit ogenblik komt men in een gebied dat met deeltjes versnellers kan bestudeerd worden.De materie is dan in de vorm van een plasma. Het universum treedt uit de schaduw.Structuren beginnen te ontstaan 1 seconde ongeveer na de Big Bang.De temperatuur daalt verder tot 10 miljard graden.De interactie tussen protonen en neutronen leidt tot de vorming van atoomkernen.De elektronen vinden stilaan de weg naar de atoomkernen.Men is dan drie minuten na de Big Bang en de wereld van de nuleosynthese is begonnen.Het licht kan vrijkomen en de visuele waarneming van het universum mogelijk maken omdat de fotonen niet meer geremd worden door interactie met de elektronen.Het universum is dan 300.000 jaar oud en begint dus licht te emitteren en is dus niet meer opaak.
Een onvoltooide constructie.
In de schoot van de gaswolken worden sterren geboren tengevolge van de gravitatiekracht die deze wolken in elkaar doen storten.Door deze ineenstorting wordt het inwendige van de sterren verwarmd.Nucleaire reacties treden op en maken energie vrij (bv.de zon)Deze processen gaan nu sedert miljarden jaren steeds verder.Zelfs al blijven er schaduwzijden over,de "Big Bang" is een stevige hypothese geworden die echter zeker nog niet alles kan verklaren,verre van.
