تحقیق درباره کیهان شناسی و مراحل تحول

دانلود پایان نامه

جستجو در سایت ما :

2-4 مسئله افق


شاید یکی از اساسی ترین مشکلات در کیهان شناسی استاندارد، مسئله افق باشد. افق به بیشترین فاصله ای که توسط یک پرتو نور می تواند پوشش داده شود گفته می شود.
امواج میکرو موج پس زمینه کیهانی از تمام نقاط آسمان ساطع می شوند و نکته جالب این است که اگر به هر سمت از آسمان نگاه کنیم این امواج را با طیف تابش یک جسم سیاه در حدود 2.7 درجه کلوین می توان ردیابی و رصد کرد. شاید بتوان این گونه توجیه کرد که تمام نقاط جهان در یک تعادل گرمایی با هم هستند. اما در نظریه استاندارد مهبانگ نمیتوان چنین توجیهی را پذیرفت چرا که زمان کافی برای نقاط دوردست از هم وجود ندارد که بتوانند پیش از آنکه فوتون ها از آنها ساطع شوند به تعادل گرمایی برسند.
اگر به رابطه مقابل نگاه کنیم :
می بینیم فاصله ای که نور می توانسته از زمان آغاز انفجار بزرگ، ، تا زمان برخورد آخرین فوتون ها با ذرات که در زمان های اولیه عالم و در زمان غلبه تابش اتفاق افتاده، بسیار کوتاه تر از فاصله ای است که از زمان این تجزیه، ، تا به امروز صورت گرفته است. به عبارت دیگر زمانی که نور می توانسته قبل از آخرین برخوردها که در واقع همان زمان تولید تابش میکرو موج زمینه کیهانی است طی کند، بسیار کوتاه بوده و فرصتی برای هم دمایی وجود نداشته است [8].
چگونه نقاط مختلف عالم توانسته اند به این دقت و همگنی هم دما شوند و تابش CMB را در تمام نقاط به صورت یکسان داشته باشیم؟
2-5 مسئله تک قطبی مغناطیسی
یکی دیگر از مواردی که با پیش گویی نظریه کلاسیک انفجار بزرگ در تناقض است، مسئله تک قطبی مغناطیسی است.
نظریه وحدت بزرگ یا GUT ، وجود ذره ای با بار مغناطیسی خالص و جرم بسیار زیاد در حدود جرم الکترون را پیش گویی می کند. یکی از شرایط به وجود آمدن چنین ذره ای حرارت بسیار بالا در حدود است که این شرایط در زمانهای اولیه عالم وجود داشته است. اما چنین ذره ای تا کنون مشاهده نشده است [9] .
نظریه کلاسیک انفجار بزرگ با وجود موفقیت های زیاد از جمله پیش بینی و توجیه وجود تابش پس زمینه میکرو موج کیهانی و یا روند تشکیل عناصر سبک، با ابهاماتی مواجه است. نظریه تورم که در بخش بعد به آن خواهیم پرداخت می تواند توجیه مناسبی برای این ابهامات باشد.
فصل سوم
مدل تورمی “آلن گوث”، رهیافتی برای برون رفت
از مشکلات مدل استاندارد
3-1 مدل تورمی
وجود مشکلات و ابهاماتی که مدل استاندارد کیهان شناسی را درگیر کرده بود منجر به ارائه مدل تورمی شد.
اولین مدل را آلن گوث در سال 1980 ارائه داد [10]. از آن زمان مدل های دیگری برای تورم پیشنهاد شده اند. از آنجا که مدل گوث اولین مدل به شمار می آید امروزه به مدل تورمی قدیم مشهور شده است.
ایده اصلی تمام نسخه های موجود برای سناریوی جهان تورمی این است که جهان در اولین مراحل تحول خود باید در یک وضعیت خلا ناپایدار به همراه چگالی انرژی بسیار بالا بوده باشد [9]. از سوی دیگر رابطه فشار و چگالی به صورت است. این می تواند به این معنی باشد که بر اساس رابطه :

مطلب مرتبط :   مقاله با موضوع کارشناسی ارشد و صنایع غذایی

چگالی انرژی خلا در طول فرآیند گسترش عالـم تغییر نمی کـند. بـه عبارت دیگر یک “تهی” ، تهی باقی می ماند حتی اگر دارای وزن باشد. اما رابطه تاکید می کند که در یک زمان به اندازه کافی بزرگ جهان باید در یک حالت ناپایدار خلا به صورت نمایی گسترش پیدا کند.
در آن صورت داریم:
برای (جهان بسته مدل فریدمن)
برای (جهان تخت فریدمن )