Suur pauk - sündmus, millest algas kõik (0)

Tallinna Tehnikaülikool
Anna Kattel
Sündmust, millest kõik sai alguse – Suur Pauk
Referaat
Tallinn, 2014

Sisukord

Sisukord 2
1. Sissejuhatus 3
2. Suur Pauk 4
2.1. Suure Paugu nimi 4
2.2. Kas see kõik tõesti ikka juhtus? 4
2.3. CMBR kiirgus (cosmic microwave backround radiation ) 4
3. Vastuväide 6
4. Kokkuvõte 7
5. Kasutatud materjal 8

1. Sissejuhatus

„Kesk-Aafikas elavate Bongode arvates oli alguses ainult pimedus, vesi ja suur jumal Bumba. Ühel päeval oksendas kõhuvalus Bumba välja päikese. Aja jooksul kuivatas päike ära vee, jättes järele maa. Kuid Bumba oli valudes ja oksendas veel. Välja tulid kuu, tähed ja mõned loomad: leopard, krokodill , kilpkonn ja lõpuks inimene, ” nii alustavad Stephen Hawking ja Leonard Mlodinow oma raamatu „Universumi suurejooneline ehitus” kuuendat peatükki „Meie universumi väljavalimine”. Kõikides maailmaloomise müütides püütakse vastata küsimustele: kuidas tekkis universum ja miks on universum just selline, nagu ta on?
Suure Paugu teooria kirjeldab sündmust, tänu mille kõik praegu eksisteerib – universumi sündi. Universum oli minevikus palju tihedam ja kuumem, seda nii palju, et praktiliselt võimatu on sellist universumi ette kujutada. Mõte seisneb selles, et universum paisub , kuid selles idees on väike konks . „ Näiteks me ei arva , et universum paisub, nagu võiks paisuda maja, lükates eest seina ja tõugates vannitoa sinna, kus kord seisis majesteetlik tamm. Selle asemel, et ruum iseennast suurendaks, kasvab universumi sees mistahes kahe punkti vaheline kaugus, ” väidavad Hawking ja Mlodinow. Kujutame ette, et universum on kui paisuva õhupalli pind ja kõik galaktikaid on punktidena selle pinnal. Nii saame ettekujutluse, miks kauged galaktikad kaugenevad kiiremini kui lähemal olevad. Sellise kujundliku võrdluse mõtles välja Cambridge`i ülikooli astronoom Arthur Eddington 1931 . aastal.
Pilt 1. Universum kui paisuv õhupall

2. Suur Pauk

2.1. Suure Paugu nimi

Nicholas Mee kirjutab oma veebipäevikus Quantum Wave Publishing, et universumi algusel on kaasahaarav nimi Suur Pauk (inglise keeles the Big Bang ), kuid see on eksitav. Nimi viitab plahvatusele, et Suur Pauk toimus kuskil, kus ühest ”kosmilisest munast ” purskus välja aine, millest tekkisid galaktikad ja tähed. See viib eksiarvamusele, et kõik see juhtus mingis kindlas kohas, aga tegelikkuses toimus Suur Pauk kõikjal ühel ja samal ajal. Iga punkt ruumis on võrdsel kaugusel Suurest Paugust. Idee peitub teadmises, et universum tervikuna – ruum, aeg ja mateeria – said alguse 13,8 miljardit aastat tagasi, siis kui toimus Suur Pauk.

2.2. Kas see kõik tõesti ikka juhtus?

Suure Paugu teooriat kinnitavad päris head tõendid, N. Mee sõnul. Esiteks, nagu Hubble avastas, universum paisub. Ning meie universumis ei paista leiduvat objekte, näiteks tähed, mis on vanemad kui 13,8 miljardit aastat. See on tõendusmaterjal, mis kinnitab teooriat, kuid võib mõnikord jääda kahe silma vahele.
Kuid on ka väga head iseseisvat tõestusmaterjali. Universum oli minevikus palju kuumem ja tihedam. Esimestel sekunditel oleks sünteesireaktsioonides tekkinud deuteerium (raske vesinik ) ja heelium ning teised väga kerged elemendid. Kuid sellised tingimusi ei olnud kauaks , mistõttu ei tekkinud raskemaid elemente. Kõik raskemad elemendid tekkisid tähtede ja supernoovade plahvatamisel. Praegu on võimalik mõõta raske vesiniku, heeliumi ja teiste elementide kogus universumis ja vaatlused kattuvad Suure Paugu mudelist tuletatud arvudega .

2.3. CMBR kiirgus (cosmic microwave backround radiation)

Arno Perzias ja Robert Wilson olid teadlased, kes töötasid Belli laboratooriumis, ning nemad avastasid kõige kaalukama tõendi tõestamaks Suurt Pauku . 1974. aastal New Jersey `s püüdsid nad elimineerida häiret mikrolaineantenni signaalist. „Algul arvasid nad, et häire võib pärineda antennil istunud tuvide väljaheidetest, kuid selgus, et nende probleemil on huvitavam päritolu– CMBR on kiirgus, mis on säilinud vahetult pärast Suurt Pauku eksisteerinud väga kuumast ja tihedast universumist. Kuna universum paisus, siis ta jahtus , kuni kiirgus muurus nii nõrgaks jäänukiks, nagu meie seda praegu vaatleme ,” nii kirjeldavad S. Hawking ja L. Mlodinow CMBR kiirguse avastamist.
Kuid kust need mikrolained tulevad? Pärast tuumareaktsioonide ajastut, paisuv universum koosnes plasmast, milles olid laetud osakesed, peamiselt vesiniku ja heeliumi tuumad ja vabad elektronid. See ” supp ” oleks üle ujutatud footonitega. Footonid oleks pidevalt ringi põrganud ja hajutanud tuumad ja elektronid. Pärast 380 000 aastat paisumist oli aine jahtunud umbes 3000 kraadi juurde. Nüüd oli temperatuur paras, et vesiniku aatomid saaks moodustuda. Kui temperatuur langes, siis kogu aine oli moodustunud aatomiteks ja footonid ei saanud enam ainega reageerida. Gaasiline vesinik on läbipaistev, seega on ka universum läbipaistev. Ikka veel oli kiirgus ja footonid, mis kiirgust tekitasid omasid energiat ja lainepikkust, mis vastab ainele 3000 kraadi juures. See energia spekter külmutati, footonid ei saanud enam mingisuguse ainega reageerida.
Need footonid jätkasid liikumist kogu universumis miljoneid aastaid ja universum jätkas paisumist nende arvelt. Penzias ja Wilson kuulsidki just nende footonite häält. Iga footon suhtles viimati elektroniga või muu laetud osakesega 13,8 miljonit aastat tagasi, täpselt pärast Suurt Pauku ja alates sealt universum oli paisunud üle 1000 korra. Nähtava valguse footon kauguses, tuvastati nüüd kui footon, mille lainepikkus on mikrolaine vahemikus. See venitamine näitab, et mikrolaine taust on identne elektromagnet kiirguse omaga, mis iseloomustab objekti temperatuuriga 2,7 kraadi üle absoluutse nulli. Nii kirjeldab Nicholas Mee CMBR kiirguse avastamist ja selle tagamaid.

3. Vastuväide

Asitõendid, mis kinnitavd Suure Paugu teooriat, toetavad üksteist kindlat. Aga on ka mõned mõttekohad. Kui universum paisub nagu õhupall, siis peaks ta olema kumer nii nagu on õhupalli pind, aga universum paistab olevat lapik. Kuid kas selle tõttu muuta oma mõtlemist? Me oleme harjunud , et Maa peal näib ümbrus tasane, kuigi on teada, et Maa on kerakujuline. Selle põhjal võib arvata, et universum on palju suurem, kui meie näeme ja arvame olevat.
Kui vaatame taevasse, näeme valgust, mis on meie poole teele saadetud kaua aega tagasi. Aga me suudame näha ainult 13,8 miljonit valgusaastat igasse suunda. Valgus kaugemalt ei jõuaks meieni , sest universumit polnud olemas. Kogu see avarus tundub lame, aga kui vaatame kaugemasse sügavikesse ruumis, siis näeme, et oleme ainult väikene osa sellest kõigest. On alust arvata, et kosmos läheb edasi ka silmapiiri tagant.

4. Kokkuvõte

Kuigi ei saa keegi 100% väita, et Suur Pauk tõesti toimus, on siiski see teooria kõige tõenäolisem. See, et universum tekkis suure jumala Bumba halva enesetunde tagajärjel, jäägu ilukirjanduse valdkonda. Minu jaoks kõige põnevam teadmine, mis ma sain selle väikese uurimistöö käigus oli see, et mina olen Suurest Paugust täpselt sama kaugel kui kõik muu siin maailmas. Tekitab kuidagi erilise tunde.
Mul on hea meel, et teadlased Belli laboratooriumis avastasid CMBR kiirguse, sest see on palju põnevam põhjus kui lindude väljaheited. Sellega tõesatsid, et 13,8 miljonit aastat tagasi toimus Suur Pauk, tänu millele saan mina praegu siin seda referaati kirjutada.

5. Kasutatud materjal

1. Hawking, S., Mlodinow L. Universumi suurejooneline ehitus. Tallinn: Tea kirjastus, 2013
2. Mee, N. Viewing the Big Bang Through Sunglasses – Quantum Wave Publishing, 2014 [veebipäevik] http://quantumwavepublishing.com/seeing-the-big-bang-through-sunglasses/ (31.10.14)
8