სამყაროს გაფართოების ინფლაციური სტადია

 XX საუკუნის 30-იანი წლებიდან დაწყებული ფიზიკოსებმა უკვე იცოდნენ, ჰაბლის კანონის მიხედვით, რომ სამყარო ფართოვდება, ე.ი. წარსულში მას გარკვეული დასაწყისი ჰქონდა.

ფიზიკოსთა ამოცანა გარეგნულად საკმაოდ მარტივად გამოიყურებოდა: მათ უნდა მიედევნებინათ თვალი ჰაბლისეული გაფართოებისთვის უკუმიმართულებით, ყოველ სტადიაზე შესაბამისი ფიზიკური კანონების გამოყენებით, რათა გაეგოთ, თუ როგორ მოხდა ყველაფერი.

 70-იანი წლების ბოლოსთვის, თუმცა, გადაუჭრელი რჩებოდა რამდენიმე ფუნდამენტური პრობლემა, კერძოდ:

 ანტინივთიერების პრობლემა: ფიზიკური კანონების თანახმად, სამყაროში ნივთიერება და ანტინივთიერება ერთნაირი რაოდენობით უნდა იყოს. სამყარო კი პრაქტიკულად მთლიანად ნივთიერებისგან შედგება. რატომ მოხდა ასე?
ჰირიზინტის პრობლემა: კოსმოსური ფონური გამოსხივების მიხედვით(დიდი აფეთქება) ჩვენ შეგვიძლია დავადგინოთ, რომ სამყაროს ტემპერატურა ყველა წერტილში ერთნაირია, თუმცა მის ცალკეულ ნაწილებს(გალაქტიკური გროვები) ერთმანეთთან კონტაქტი არ ჰქონდათ(როგორც ამბობენ, ისინი ერთმანეთის მიმართ ჰორიზონტს იქეთ იმყოფებოდნენ). როგორღა დამყარდა მათ შორის სითბური წონასწორობა?
სივრცული განაწილება: სამყარო, როგორც ჩანს, იმდენ მასას და ენერგიას ფლობს, რამდენიც ჰაბლისეული გაფართოების(კანონის მიხედვით ხილული სამყარო ფართოვდება აჩქარებით და გალაქტიკები ერთმანეთს შორდებიან) შესაჩერებლადაა საჭირო. რატომ აქვს სამყაროს მაინც და მაინც ასეთი მასა?
 ამ პრობლემების გადაჭრა ერთი იდეის საფუძველზე მოხდა, რომლის მიხედვითაც გაჩენისას სამყარო ძალიან მკვრივი და ცხელი იყო. მისი შემადგენელი მატერია გავარვარებული კვარკებისა და ლეპტონების ნაზავს წარმოადგენდა, რომელთაც ატომებად შეკვრის არანაირი შესაძლებლობა არ ჰქონდათ. ახალნდელ სამყაროში მოქმედი ოთხი ძალის ნაცვლად არსებობდა ძალური ურთიერთქმედების ერთიანი ველი(ადრეული სამყარო).
1981 წელს ამერიკელმა მეცნიერმა ალან გუტმა გამოთქვა მოსაზრება, რომ საერთო ველიდან ძლიერი ურთიერთქმედების გამოყოფა  სამყაროს გაჩენიდან დაახლოებით 1035 წამში მოხდა(!!!). მოხდა სამყაროსეული მასშტაბების ფაზური გადასვლა, ნივთიერების ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლა – ყინულის წყლად გადაქცევის მსგავსი მოვლენა. როგორც წყლის ქაოსურად მოძრავი მოლეკულები უეცრად ”ჩაეჭიდებიან” ხოლმე ერთმანეთს და მკაცრად კრისტალურ სტრუქტურას ქმნიან, ასევე მოახდინა ძლიერმა ურთიერთქმედებამ მომენტალური გარდაქმნა, სამყაროს ნივთიერებათა თავისებური ”კრისტალიზაცია”.
  ინფლაციურ გაფართოებად წოდებული პროცესი მილებში წყლის გაყინვას შეიძება შევადაროთ, რომელიც ამ მილების გასკდომას იწვევს, რადგან წყალი გაყინვისას ფართოვდება. ალან გუტმა შეძლო ეჩვენებინა, რომ ძლიერი და სუსტი ძალების განცალკევების მერე სამყაროში ხსენებული პროცესების მსგავსი რამ მოხდა – ნახტომისებური გაფართოება, გაცილებით სწრაფი ვიდრე ჰაბლისეული გაფართოებაა. დაახლოებით 1032  წამში სამყარო პროტნზე პატარა ზომიდან ფორთოხლის ზომამდე გაიზარდა(შედარებისთვის: წყალი გაყინვის მერე 10%-ით ფართოვდება). სამყაროს ინფლაციური გაფართოება სამიდან ორ პრობლემას ჭრის, მათი უშუალო ახსნით.
  წარმოიდგინეთ კოორდინატებიანი ბადე, დახატული თხელ და  ელასტიურ რუქაზე, რომელიც შემდეგ დაჭმუჭნეს. ძლიერი შენჯღრევის მერე რუქა ისევ სიბრტყის სახეს მიიღებს, მიუხედავად იმისა, თუ როგორი დეფორმაცია განიცადა მან. ანალოგიურად, არა აქვს მნიშვნელობა, თუ რამდენად დეფორმირებული იყო სამყარო ინფლაციური გაფართოებისას, მთავარი ისაა, რომ მისი დამთვრების მერე სამყარო მთლიანად გასწორდა. ფარდობითობის თეორიის თანახმად ჩვენ ვიცით, სივრცის დეფორმაცია მასში არსებულ მატერიასა და ენერგიაზეა დამოკიდებული, სწორედ აქედან შეიძლება დავასკვნათ, რომ სამყაროში ზუსტად იმდენი მატერიაა, რამდენიც ჰაბლისეული გაფართოების გასაწონასწორებლადაა საჭირო.
 ინფლაციური გაფართოება ჰორიზონტის პრობლემასაც გვიხსნის, ოღონდ არა ასე პირდაპირ. შავი სხეულის გამოსხივების თეორიიდან ვიცით, რომ სხეულის მიერ გამოყოფილი გამოსხივება, მის ტეპმერატურაზეა დამიკიდებული. ასეთნაირად სამყაროს შორეული კუთხეებიდან გამოსხივებული ენერგიის სპექტრული ანალიზით მათი ტემპერატურების განსაზღვრაა შესაძლებელი. აღმოჩნდა, რომ სამყაროს ნებისმიერ დამზერად წერტილებს ერთნაირი ტემპერატურა აქვთ(ძლიან მცირე გადახრებით). ჰაბლისეული გაფართოების მოდელით დიდი აფეთქების მერე სამყარო ძალიან დიდ მანძილზე უნდა გაფანტულიყო, რითაც ტემპერატურის გაწონასწორება ვერ მოხდებოდა. ინფლაციური მოდელის მიხედვით კი სამყარო t = 10-35 წამამდე გაცილებით კომპაქტური რჩებოდა, ვიდრე ჰაბლისეული გაფართოების დროს. ეს უკიდურესად მოკლე პერიოდი საკმარისი აღმოჩნდა  თერმული ბალანსის შესანარჩუნებლად, რომელიც ინფლაციური გაფართოების დროს არ დარღვეულა და ახლაც არსებობს.
  ინფლაციური ჰიპოთეზა ანტინივთიერების პრობლემას ვერ ხსნის, თუმცა მისი გადაწყვეტა შესაძლებელია, თუ სხვა პროცესებს მივმართავთ, რომლებიც თანადროულად ხდებოდა. ადრეულ სამყაროში მიმდინარეობდა ელემენტარული ნაწილაკების დიდი რაოდენობებით გაჩენა, 100 000 001 ჩვეულებრივ ნაწილაკზე 100 000 000 ანტინაწილაკი მოდიოდა. მომდევნო, წამის უმცირეს ნაწილში, წყვილებად გაერთიანებული ნაწილაკები და ანტინაწილაკები ანიჰილირდნენ, გიგანატური რაოდენობის ენერგიის გამოყოფით – მასა ენერგიად გადაიქცა. ამის მერე სამყაროში ნივთიერების უმნიშვნელო რაოდენობაღა დარჩა(დაახლოებით 5% ჩვეულებრივი მატერია, 25% ბნელი მატერია, 70% ბნელი ენერგია(1)). სწორედ ამ ”კოსმოსური ნაგვისგან” შეიქმნა, დღევანდელი დღისთვის ჩვენთვის ცნობილი, სამყარო.

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.