Jaký je vztah mezi fyzikou částic a kosmologií?

Existuje intimní vztah mezi oblastmi fyziky částic a kosmologií, která byla příkladem dlouhé řady fyziků pracujících současně: Albert Einstein, Stephen Hawking, Kip Thorne a mnoho dalších. Kosmologie je studium vesmíru a jeho struktury, zatímco fyzika částic je studium základních částic, jako jsou kvarky a fotony, nejmenších známých objektů. Ačkoli se zpočátku mohou zdát tak nespojené, jak může být cokoli, kosmologie a fyzika částic jsou ve skutečnosti úzce spojeny. Například v obrovské vzdálenosti vesmíru má skutečný vliv pouze jedna ze čtyř přírodních sil: gravitace. Ačkoli hvězdy a galaxie jsou velmi daleko a mnohokrát větší než my sami, máme pozoruhodně přesný picture toho, jak fungují, odvozené od základních fyzických zákonů, které řídí jejich částice,

Doména kosmologie, která je nejvíce spojená s fyzikou částic, je studium velkého třesku, gigantické exploze, která vytvořila veškerou záležitost ve vesmíru a prostorově, jehož samotný vesmír je složen. Velký třesk začal jako bod téměř nekonečné hustoty a nulového objemu: singularita. Poté se rychle rozšířil na velikost atomového jádra, kde se do hry přichází fyzika částic. Abychom pochopili, jak nejranější okamžiky velkého třesku ovlivnily vesmír, jak je tomu dnes, musíme použít to, co víme o fyzice částic k vytvoření věrohodných kosmologických modelů.

Jednou z motivací pro vytváření stále silnějších urychlovačů částic je provádění experimentů, které simulují fyzické okolnosti co nejdříve v HistoRY z vesmíru, když bylo všechno velmi kompaktní a horké. Kosmologové musí být dobře obeznámeni ve fyzice částic, aby významně přispěli do pole.

Dalším klíčem k pochopení vztahu mezi fyzikou částic a kosmologií je podívat se na studium černých děr. Fyzikální vlastnosti černých děr jsou relevantní pro dlouhodobou budoucnost vesmíru. Černé otvory jsou zhroucené hvězdy s tak obrovskou gravitací, že ani ani světlo může uniknout jejich uchopení. Na chvíli se předpokládalo, že černé díry nevyzařovaly žádné záření a byly by věčné, paradox pro fyziky. Stephen Hawking však teoretizoval, založený na poznatcích z fyziky částic, že ​​černé díry skutečně vyzařují záření, které bylo poté dabováno hawkingové záření.

Fyzika částic je také velmi relevantní pro vyšetřování temné hmoty, neviditelné hmoty, jejíž existence je známa díky jeho gravitačnímu vlivu na viditelnou hmotu a temnou energii, záhadný proCE, který prostupuje vesmírem a způsobí, že jeho expanze zrychluje. To jsou ústřední otázky v moderní kosmologii.