أصل الكون وتطوره

[Mohamad Magdy 0]

بسم الله الرحمن الرحيم

 

أصل الكون وتطوره

Origin and Evolution of the Universe

جزء أول

 

إن من أنجح النظريات التى تفسر اصل التراكيب الكونية الكبيرة هى نماذج "المادة الباردة المظلمة Cold-dark matter " التى تعتمد على إستخدام نظرية الإنفجار الأعظم الساخن لقانون القوى المبدأية لتمدد الكون . فبعد مرور جزء من مائة ألف مليون مليون مليون مليون مليون جزء من الثانية بعد الإنفجار ، إنفصلت القوى النووية القوية عن القوى الكهربية الضعيفة ( مناظر للطور الذى يحدث حينما تتجمد المياه لتكون الثلج أة تسخن المياه لتصبح بخاراً أو غازاً " وإستمرت هذة الفترة حتى جزء من مائة مليون مليون مليون مليون مليون جزء من الثانية . وقد أطلق جوث a.guth على هذة الفترة من التمدد الأسى exponential expansion مرحلة التضخم التى خلالها نما الكون من جزء من مائة ألف مليون مليون مليون جزء من السنتيمتر حتى صار قطره 10 سم مما جعل أفق الكون ينكمش بسرعة أكبر من سرعة الضوء . وهذا ما يفسر عدم الدقة فى قياس إنحناء الكون الحالى وكذلك يفسر سبب ظهور الكون متشابها فى أى من الإتجاهات عند أى مسافة .

 

أهم النظريات

حالة الكون المبكر The Early

 

إذا عدنا إلى الوراء تماماً فلسوف نجد الكون أكثر كثافة وأكثر ثباتاً ، حتى نصل إلى لحظة الإنفجار الكبير الذى يختلف علماء الكون على إقراره ولكنهم لا يختلفون على البداية شديدة الكثافة للكون رغم إعتراض إيدنجتون Eddington الشديد عليها .

ثم أقام اليكسندر فريد مان Alexander Freidman الطريق للإعتقاد فى إنفجار كبير . ولم يلق ذلك إهتماماً إلى أن جاء آبيه جورج لومتر Abbe George Lemaitre الذى أيد بشدة البداية الكثيفة ، إعتماداً على الأصل الكونى الذى لإستخدم فيه مصطلح الذرة البدائية primeval atom بينما إستخدم الآخرون مصطلح البيضة الكونية cosmic egg ومصطلح الإنضغاط الكبير Big squeeze . ولكن لومترى تخيل الكون المبكر كثيفاً جدا وطرح فكرة أنه يشبه نواة ذرية مشعة كبيرة Large Radioactive Atomic Nucleus أنفجرت وتمزقت لتكون فيما بعد المجرات .

وفى نهاية الأربعينيات بدأت مجموعة صغيرة من العلماء ( مدرسة جامو Gamow ( فى صنع إضافات هامة لنظرية الإنفجار الكبير . وكان جورج جامو George Gamow من جامعة جورج واشنطون ورالف ألفر ralph Alpher وروبرت هيلمان Robert Herman من مختبر هوبكينز للفيزيائيين التطبيقيين على رأس هذة الجماعة . ثم جاء فريد هويل Fred Hoyle الذى إعتمد تعبيير الإنفجار الكبير Big Bang بدلاً من مصطلح الإنضغاط الكبير Big Squeeze . ثم إستخدم جورج جامو وزملاؤه تعبير " يلم yelm “ بما يعنى المادة الأصلية التاى جاءت عنها العناصر . ولم يدم إستخدام هذا التعبير طويلاً .

كانت الإضافة التى حققتها مجموعة جامو عام 1948 هو إثبات أن درجة حرارة الإنفجار الأعظم كانت هائلة مما أدى إلى نتيجتين هامتين :

 

أولهما : وجود عنصر إشعاعى للإنفجار الأعظم . خلاله تفوقت كثافة الإشعاع على كثافة المادة .

 

ثانيهما : إستمر هذا الإشعاع ثم برد بالتمدد بحيث يصبح الكون الأن فى الوهج التابع للإنفجار الأعظم After of The Big Bang وإستنتج جامو وزملاؤه أن درجة حرارة الإشعاع الكونى ، أو الوهج التابع للإنفجار الأعظم تتراوح بين 5 و 50 درجة كلفن .

 

وفى عام 1941 عرف أن جزيئات الفراغ البين نجمى يثيرها إشعاع ذو شدة ضعيفة يعادل بضع درجات كلفن . وفى وقت ما ظن العلماء أن إستثارة جزيئات الفراغ البين نجمى ناتج عن ضوء النجوم وقد ثبت الأن أنه ناتج عن الإشعاع الكونى .

 

ومن المعتقد الأن لدى أغلب الفلكيين أننا نعيش فى كون الإنفجار الأعظم وذلك ما يؤيد آراء مدرسة جامو فى أن الإنفجار الأعظم كان عند درجة حرارة عالية جدا وكثافة المادة فيه كانت هائلة القيمة .

 

الثانية الأولى فى عمر الكون The First Second

 

أولاً : عصر لبتون Lepton Era

 

هو العصر الذى يسبق عصر الإشعاع مباشرة . واللبتونات جسيمات خفيفة وكلمة لبتون معناها باليونانية كسر صغير جدا من العملة اليونانية الدراخمة . وتعبر فى هذا المجال عن جسيمات مثل الإلكترونات والبوزيترونات ( إلكترونات موجبة ( والنيترونات . لقد بدأ عصر لبتون بعد جزء من عشرة آلاف من الثانية الأولى من عمر الكون ، حينما كانت درجة الحرارة تريليون درجة والكثافة ألف طن لحجم شعرة من المادة ، ثم مكثت حتى بداية عصر الإشعاع حينما صار عمر الكون ثانية واحدة ، وحرارته بليون درجة .

وكانت درجة الحرارة فى عصر الإشعاع كافية لإنتاج زوج الإلكترونات ( إلكترون وبوزيترون ) التى كانت دائما النشوء والفناء . وهناك تبادل مستمر للطاقة بين الفوتونات وأزواج الإلكترونات والنيترونات ، وكل شىء فى توازن حرارى وعددى . وينغمر وسط هذا الخضم الهائج نيوكلونات nuclens ( بروتونات ونيوترونات ( بنسبة ضئيلة ، نيكلون لكل بليون من كل الأنواع الأخرى ، ويصطدم كل نيوكلون مع اللبتونات ، والنيترون يأسر بوزيترونا ، ويصير بروتونا ، والبروتون يأسر إليكتروناً ويصير نيوترونا ، وفى أى لحظة يكون نصف عدد النيكلونات بروتونات ، والنصف الأخر نيوترونات ، زلكن نظراً لثقل النيترون 14 % عن البروتون فإن عدد البروتونات يكون أكثر قليلاً وفى نهاية عصر لبتون تنخفض درجة الحرارة بنفس الفرق فى كتلتى النيترون والبروتون وبناء على ذلك يبدأ عصر الإشعاع بنيوترون لكل 10 بروتونات

 

 

 

بإذن الله تعالى سوف أكمل فى الجزء الثانى :

ثانيا : إختفاء الميونات Disappearance of Muons and Electrons

ثالثاً : إنفصال النيترونات Decoupling of Neutrinos

رابعاً عصر الإشعاع Radiation Era

 

 

محمد مجدى