Scientia

În cadrul unei serii de 7 articole vă prezentăm  istoria Universului, de la explozia primordială numită Big Bang, până la apariţia şi răspândirea pe Terra a lui homo sapiens. În primul episod aflaţi despre ce s-a întâmplat imediat după naşterea Universului, despre apariţia particulelor fundamentale, fenomenul inflaţiei etc. (video inclus).

PREAMBUL

Realizatorii mini-documentarului pe care vi-l prezentăm în continuare au ales să îmbrace ideile ştiinţifice prezentate într-o poveste ştiinţifico-fantastică - intitulată "ÎN SENS INVERS" - despre călătoria accidentală în viitor a lui Kevin şi a Dianei, doi oameni de ştiinţă pe care un savant misterios pe nume Chaucer, lider al unei la fel de misterioase organizaţii - CounterClockWise - încearcă să îi ajute să revină în prezent.

Discuţiile dintre ei sunt pe diverse teme ştiinţifice din zone precum istoria Universului şi evoluţia vieţii pe Terra (tema acestui film documentar), teoria evoluţiei, genetica, sistemele complexe, teoria relativităţii ori mecanica cuantică (domenii abordate în cadrul altor serii de scurte videoclipuri, deja prezentate pe scientia.ro) şi, deşi episoadele acestei mini-serii, în număr de 7, pot fi urmărite şi înţelese independent unele de altele, vă recomandăm să vedeţi toate părţile, în ordinea apariţiei lor pe scientia.ro.

CE VEŢI VEDEA ÎN SERIA "ISTORIA UNIVERSULUI"?

Filmul documentar constă într-o serie de 7 mini-episoade. Filmul este povestea Universului şi a locului nostru, al oamenilor, în cadrul acestuia. Este vorba despre o călătorie fascinantă de la Big-Bang la apariţia lui homo sapiens. Vom prezenta modul în care fiecare atom care îşi găseşte astăzi loc în univers a luat naştere, cum s-au format galaxiile, cum a apărut sistemul nostru solar, pentru ca apoi să urmărim evoluţia vieţii pe Terra începând de la organismele primordiale până la emergenţa Evei mitocondriale. Dar nu ne vom opri aici. De la Eva şi până în prezent, vom urmări progresul precursorilor civilizaţiei umane în paralel cu răspândirea acestora pe glob.

DE LA BIG BANG LA APARIŢIA PROTONILOR

Universul însuşi a luat naştere în urma unei explozii enorme petrecute în urmă cu 13.7 miliarde de ani şi cunoscută sub numele de Big-Bang. Înainte de această explozie primordială nu exista nici timp, nici spaţiu, nici energie, nici materie. Chiar atunci, în prima clipă a vieţii universului, au luat naştere atât timpul, cât şi spaţiul. Mai exact, apariţia bruscă a unei cantităţi aşa mari de energie a făcut ca spaţiul însuşi să nu îi poată face faţă, astfel că de la dimensiuni aproape punctiforme, spaţiul s-a extins cu viteze mai mari ca cea a luminii pană la dimensiuni enorme, ceea ce a reprezentat un lucru benefic pentru că altfel gravitaţia ar fi comprimat acel univers timpuriu, trimiţându-l înapoi în neantul din care fusese creat.

Prima expansiune s-a petrecut cu o viteză mult mai mare decât cea a luminii şi poartă numele de inflaţie. Ulterior Universul a continuat să se extindă, dar cu o viteză mult redusă. La temperaturile incredibil de mari şi în prezenţa energiilor enorme din acele clipe de început, nimic, nici măcar materia nu era stabilă şi, pe cât de repede se putea forma, pe atât de repede revenea la forma de energie pură.

Dar pe măsură ce Universul s-a extins, temperatura sa a scăzut şi, gradat, particulele fundamentale din care va lua naştere ulterior materia obişnuită au început să se formeze din acea energie incredibilă. Quarcurile au fost primele particule fundamentale care au apărut. În prezent quarcurile există doar în grupuri foarte strâns legate, dar în preistoria Universului spaţiul era atât de mic, iar quarcurile atât de înghesuite unele lângă altele, încât nu se alăturau altor quarcuri. Culorile cu care sunt reprezentate quarcurile în videoclip simbolizează o proprietate care mediază atracţia lor reciprocă. Există două tipuri de quarcuri (fizicienii le numesc arome) în cadrul materiei obişnuite şi anume quarcul UP şi quarcul DOWN.

PROTONII ŞI NEUTRONII

Pe măsură ce spaţiul a devenit din ce în ce mai încăpător, quarcurile şi-au pierdut libertatea, găsindu-se "blocate" în cadrul unor grupări de câte 3 quarcuri în interiorul protonilor şi neutronilor. Un proton este format din două quarcuri UP şi un quarc DOWN, în timp ce vărul său puţin mai greu, neutronul, este compus din două quarcuri DOWN şi doar un quarc UP. Aproape toţi protonii şi neutronii care există în prezent au apărut pe perioada inflaţiei şi au fost înghesuiţi în interiorul acelei "mingi de baschet" originare.

NUCLEELE ATOMICE

La acest moment în evoluţia Universului, fiecare neutron era într-o cursă disperată de apărare a propriei existenţe. Din moment ce neutronii nu pot exista în stare liberă decât pentru cel mult 20 de minute, fiecare neutron fie s-a dezintegrat, fie s-a alăturat unui proton pentru a da naştere unei forme incipiente de hidrogen ori doi neutroni s-au combinat cu doi protoni pentru a forma un nucleu de heliu. Toate acestea s-au întâmplat în primele minute ale existenţei Universului timpuriu.

ATOMII

Electronii au fost ultimele particule elementare care au luat naştere din supa energetică primordială. Dar densitatea de energie era încă atât de ridicată, încât electronilor le era fizic imposibil să se alăture altor particule, astfel că Universul timpuriu a rămas sub forma unei plasme tulbure şi fierbinte.

Această stare de fapt a durat aproape 300,000 de ani, perioadă în care Universul s-a extins şi s-a răcit. În cele din urmă temperatura sa a scăzut suficient de mult pentru a permite capturarea electronilor de către nucleele de hidrogen şi heliu, apărând astfel primii atomi. Brusc, lumina a putut călători prin Univers fără a se ciocni de particule încărcate electric iar universul a devenit transparent şi întunecat - populat în majoritate de nori gazoşi de hidrogen şi heliu.

Lumina eliberată în acele momente este încă vizibilă sub forma radiaţiei cosmice de fond.

STELELE

Aşadar, în ce mod un univers relativ lin şi uniform, dar şi perfect întunecat, a devenit luminat de miliarde de stele?

Inflaţia însăşi a generat apariţia primelor mici "valuri" ori mai bine zis variaţii în densitatea materiei şi pe parcursul unei perioade de aproximativ 10 milioane de ani, materia s-a aglomerat cu precădere în aceste zone de densitate mai mare. După o sută de milioane de ani centrul fiecăruia dintre aceşti nori de materie a evoluat luând forma unei stele de 100 de ori mai mare decât Soarele. De-a lungul şi de-a latul Universului, această primă generaţie de stele şi-a aprins furnalele pe măsură de nucleul aştrilor a devenit suficient de dens şi de fierbinte pentru a susţine fuziunea nucleară.

Universul tocmai spunea adio perioadei întunecate a vieţii sale.

SUPERNOVELE

Din cauza dimensiunilor lor enorme, aceste prime stele au ars cu o putere enormă, convertind combustibilul nuclear existent sub forma hidrogenului şi heliului în primele elemente grele. În fond, toţi atomii din Univers mai grei decât heliul s-au născut în inima stelelor. În doar 3 milioane de ani combustibilul nuclear al primelor stele s-a consumat, iar acestea au suferit un colaps urmat de explozii în urma cărora s-au transformat în supernove, expulzând în cadrul acestor procese nou-născutele elemente grele în univers. Această nouă compoziţie a universului, care includea şi atomii de mai mari dimensiuni, a uşurat simţitor sarcina gravitaţiei de a comprima aceşti nou formaţi nori de materie pentru a da naştere unei noi generaţii de stele.

Istoria Universului (II)

Notă: articolul de mai sus este adaptarea textului folosit în film.
Traducerea şi adaptarea: Scientia.ro.
Credit: www.cassiopeiaproject.com