Преобладающая модель
Большого взрыва в настоящее время основана на многих экспериментальных измерениях, таких как взаимосвязь между расстоянием до космического объекта и красным смещением галактик, соотношение атомов водорода и гелия в космосе, а также повсеместное изотропное микроволновое фоновое излучение. Как уже упоминалось, красное смещение возникает в результате расширения Вселенной, что увеличивает фактическое пространство Вселенной и увеличивает длину волны фотона с увеличением расстояния до объекта, а также уменьшает его энергию. Чем дольше фотон должен был путешествовать, тем больше расширяется Вселенная, и поэтому излучение самых старых фотонов из далеких галактик больше всего смещено в красную область спектра.
Определение корреляции между расстоянием и красным смещением - важная проблема экспериментальной физической космологии.
Дальнейшие экспериментальные наблюдения за расширением Вселенной могут объяснить сочетание ядерной и атомной физики . По мере
расширения Вселенной плотность энергии электромагнитного излучения уменьшалась быстрее, чем плотность материи, потому что энергия фотона уменьшалась с увеличением его длины волны. Итак, хотя плотность энергии вакуума сейчас доминирует во Вселенной, когда-то преобладала радиация, поэтически говоря, все было светом. По мере того, как Вселенная расширялась, ее плотность энергии уменьшалась, становилась холоднее, и элементарные частицы материи могли сливаться во все более сложные объекты. Таким образом, на ранних стадиях развития Вселенной с преобладанием материи они могли образовывать стабильные протоны и нейтроны , которые затем собираются в атомные ядра. На этой стадии эволюции Вселенная представляла собой очень горячую и плотную плазму отрицательных электронов, нейтральных нейтрино и ядер положительных элементов. Ядерные реакции между ядрами привели к нынешнему изобилию более легких ядер элементов, особенно водорода, дейтерия и гелия . В конце концов электроны и ядра слились в стабильные атомы, и Вселенная стала прозрачной для большинства длин волн излучения. В этот момент излучение отделилось от материи и создало повсеместное изотропное микроволновое излучение космического фона, которое мы наблюдаем по сей день.
Некоторые
другие наблюдения не могут быть объяснены современной физикой. Согласно преобладающей теории материи, она немного преобладала над антивеществом уже в момент своего возникновения или вскоре после Большого взрыва, возможно, из-за нарушения CP-инвариантности, которое наблюдалось в физике элементарных частиц . Хотя аннигиляция вещества и антивещества уничтожила большую часть материи и произвела фотоны, небольшой остаток материи существует по сей день и образует сегодняшнюю Вселенную. Некоторые данные также предполагают, что быстрое космическое раздувание Вселенной произошло очень скоро после ее образования (примерно 10 -35 секунд). Недавние наблюдения также показывают, что космологическая постоянная не равна нулю и что в общей массе и энергии во Вселенной преобладают темная энергия и темная материя, которые еще не получили научного описания. Они различаются по своим
гравитационным эффектам. Темная материя проявляется посредством гравитации и замедляет расширение Вселенной; напротив, темная энергия ускоряет расширение Вселенной.