Stiven Vajnberg, teorijski fizičar, i nobelovac, u svojoj knjizi Prva tri minuta, je još 1977. godine napisao  da je „potreba praćenja istorije svemira sve do njenih početaka neodoljiva“. „Od početka moderne nauke u šesnaestom i sedamnaestom veku, fizičari i astronomi su se uvek iznova vraćali na problem porekla svemira.“

„Malo” je povezano sa „velikim”. Kako je u ranom svemiru od „vrlo malog” nastalo „vrlo veliko”?

U fizici čestica proučavaju se svojstva najmanjih delova materije i njihovo delovanje. Astrofizika proučava  događaje u makro svemiru.

Astrofizičari bi da saznaju šta je činilo rani svemir i šta čini naš svemir danas. Fizičari čestica nastoje da saznaju postoje li neotkrivene čestice i sile.   

Posle Velikog praska svemir se ohladio, a elementarne čestice su komponovale atome vodonika. Ovaj proces je oslobodio fotone – elementarne čestice svetla ili kosmičko mikrotalasno zračenje koje se zadržalo na nebu do današnjih dana. Mere se njegova svojstva da bi se saznalo više o onome što se dogodilo u prvim trenucima posle Velikog praska.

Prema modelima, uzorak koji se prvi formirao na subatomskom nivou, s vremenom je postao podloga strukture celog svemira. Mesta sa velikom gustinom elementarnih čestica privlačila su sve više i više materije. Kako je svemir rastao ta su područja postala mesta na kojima su se formirale galaksije i njihova jata. „Vrlo malo“ je poraslo i postalo „vrlo veliko“.

Teorijski, tamna materija, slabo interaktivna, teška, usporena i stabilna, gravitaciono deluje na običnu materiju u galaksijama i njihovim jatima i formira im i održava strukturu. Indicije ukazuju da je svemir sastavljen od otprilike 5% normalne i 25% tamne materije i 70% tamne energije. Do danas tamna energija i tamna materija nisu direktno opažene.

Tokom proteklih nekoliko godina se povećava broj modela tamne materije. Traže se čestice tamne materije u sudarima s česticama materije u detektorima. Drugi traže indirektne dokaze da čestice tamne materije učestvuju u drugim procesima ili se skrivaju u kosmičkoj mikrotalasnoj pozadini. Ako tamna materija ima odgovarajuća svojstva mogla bi se stvoriti u akceleratoru čestica kao što je Large Hadron Collider.

Traga se i za znakovima tamne energije. Moguće je meriti svojstva tamne energije posmatranjem kretanja galaktičkih jata na najvećim udaljenostima koje možemo videti u svemiru.

Za fizičare čestica, gravitacija je osnovna sila prirode koju Standardni model ne objašnjava u potpunosti. U Standardnom modelu svaka sila ima česticu nosača sile ili bozon. Elektromagnetizam ima fotone. Jaka sila ima gluone. Slaba sila ima W i Z bozone. Kada čestice uzajamno deluju silom, razmenjuju te nosače sile, prenoseći male količine informacija koje se nazivaju kvantima.

Opšta relativnost objašnjava delovanje gravitacione sile na velikim skalama. Zemlja privlači naša tela, a zvezde i planete jedni druge. Ali ne razumemo kako se gravitacija prenosi kvantnim česticama.

Otkrivanje gravitona, elementarne čestice nosača gravitacione sile objasnilo bi rad gravitacije na malim skalama i stvorilo bi kvantnu teoriju gravitacije koja bi povezala Opštu relativnost i kvantnu mehaniku.

Gravitaciono delovanje na materiju se smatra slabijim delovanjem, ali interakcija se povećava na višim energijama, kao što su one u ranom svemiru, gde su kvantni efekti gravitacije jednako jaki kao i druge sile. Gravitacija je odigrala ključnu ulogu u prenosu kosmičke mikrotalasne pozadine u velikoj meri u današnji svemir.

Neki misle da tamna materija ne postoji, da su dokazi o njenom postojanju koje smo do sada pronašli znak našeg nepotpunog razumevanja sile gravitacije.

Istražujući svemir sve više se vraćamo u vremenu, upoznajemo fiziku visokih energija i najmanje delove našeg sveta.

Izvor: Summetry

SVE JE FIZIKA Miša Bracić