Wie ist die Beziehung zwischen Teilchenphysik und Kosmologie?
Es besteht eine enge Beziehung zwischen den Feldern der Partikelphysik und der Kosmologie, die von einer langen Reihe von Physikern, die gleichzeitig in beiden Arbeiten arbeiteten: Albert Einstein, Stephen Hawking, Kip Thorne und viele andere, veranschaulicht wurden. Kosmologie ist die Untersuchung des Universums und seiner Struktur, während die Teilchenphysik die Untersuchung grundlegender Partikel wie Quarks und Photonen, der kleinsten bekannten Objekte, ist. Obwohl sie zunächst so unverbunden erscheinen wie alles, sind Kosmologie und Partikelphysik tatsächlich eng miteinander verbunden. Zum Beispiel hat in den riesigen Räumlichkeiten nur einer der vier Kräfte der Natur einen wirklichen Einfluss: Schwerkraft. Obwohl Sterne und Galaxien sehr weit entfernt und um viele Male größer sind als wir selbst, haben wir ein bemerkenswert genaues pIkture der Funktionsweise, die aus grundlegenden physikalischen Gesetzen abgeleitet ist, die ihre Bestandteile leiten.
Die Domäne der Kosmologie, die am engsten mit der Teilchenphysik verbunden ist, ist die Untersuchung des Urknalls, die gigantische Explosion, die alle Angelegenheiten im Universum und die Raumzeit erzeugt, an der das Universum selbst komponiert ist. Der Urknall begann als Punkt der nahezu infiniten Dichte und der Nullvolumen: als Singularität. Dann erweiterte es sich schnell auf die Größe eines Atomkerns, in dem die Teilchenphysik ins Spiel kommt. Um zu verstehen, wie die frühesten Momente des Urknalls das Universum so beeinflusst haben, dass es heute ist, müssen wir das verwenden, was wir über die Partikelphysik wissen, um plausible kosmologische Modelle zu erstellen.
Eine der Motivationen für die Schaffung immer leistungsstärkerer Partikelbeschleuniger besteht darin, Experimente durchzuführen, die die physikalischen Umstände so früh wie möglich in der Histo simulierenRy of the Universe, als alles sehr kompakt und heiß war. Kosmologen müssen sich mit der Teilchenphysik auskennt, um erhebliche Beiträge zum Feld zu leisten.
Ein weiterer Schlüssel zum Verständnis der Beziehung zwischen Teilchenphysik und Kosmologie besteht darin, die Untersuchung von schwarzen Löchern zu betrachten. Die physikalischen Eigenschaften von schwarzen Löchern sind für die langfristige Zukunft des Kosmos relevant. Schwarze Löcher sind zusammengebrochene Sterne mit einer solchen immensen Schwerkraft, dass nicht einmal Licht ihrem Griff entkommen kann. Für eine Weile wurde angenommen, dass schwarze Löcher keine Strahlung emittierten und ewig gewesen wären, ein Paradox für Physiker. Stephen Hawking theoretisiert jedoch, basierend auf Erkenntnissen aus der Partikelphysik, dass schwarze Löcher tatsächlich Strahlung emittieren, die danach als Hawking -Strahlung bezeichnet wurde.
Partikelphysik ist auch sehr relevant für Untersuchungen von dunkler Materie, unsichtbarCE, das das Universum durchdringt und die Expansion beschleunigt. Dies sind zentrale Fragen in der modernen Kosmologie.