Читать книгу Opowieść o początku. Wielka historia wszystkiego - David Enßlen Christian - Страница 12

W kilku pierwszych minutach od Wielkiego Wybuchu, gdy połączyły się protony i neutrony, zrodziło się jeszcze więcej kolejnych struktur. Pojedynczy proton to jądro atomu wodoru; para protonów (z dwoma neutronami) tworzy jądro atomu helu, więc wszechświat zaczął budować pierwsze atomy. Ale do scalenia dwóch protonów potrzebne jest dużo energii, ponieważ ich dodatnie ładunki nawzajem się odpychają, a skoro tuż po Wielkim Wybuchu temperatura szybko malała, to niemożliwe było zespolenie większej ich liczby, tak by powstały jądra większych atomów. To tłumaczy, dlaczego tak właśnie wyglądał pierwotny obraz naszego wszechświata: prawie trzy czwarte wszystkich atomów w nim zawartych stanowił wodór, a większość pozostałych to hel.

O wiele więcej materii wchodzi w skład tak zwanej ­ciemnej materii, czegoś, czego jeszcze do końca nie rozumiemy, choć wiemy, że istnieje, gdyż jej przyciąganie grawitacyjne determinuje strukturę i rozkład galaktyk. Tak więc, kilka minut po Wielkim Wybuchu nasz wszechświat składał się z ogromnych chmur ciemnej materii, w których była osadzona drżąca plazma protonów i elektronów, przez które przenikały fotony światła. Dzisiaj stan plazmy odnaleźć można jedynie w jądrach gwiazd.

W tym miejscu musimy się zatrzymać i zaczekać około 380 tysięcy lat (prawie dwa razy dłużej, niż istnieje na Ziemi nasz gatunek). W tym czasie wszechświat nadal ulegał ochłodzeniu. Gdy temperatura spadła poniżej dziesięciu tysięcy stopni Celsjusza, nastąpiła kolejna faza, podobna do tej, gdy para wodna zamienia się w ciekłą wodę. Aby wyjaśnić tę zmianę, musimy zrozumieć, że ciepło jest w rzeczywistości miarą ruchu atomów. Wszystkie cząstki materii nieustannie dość dynamicznie się poruszają, zupełnie jak nadpobudliwe dzieci, a temperatura jest miarą średniego stopnia ich drgania. To drganie ma charakter rzeczywisty. W słynnym artykule opublikowanym w 1905 roku Einstein wykazał, że drganie atomów powoduje losowe ruchy cząstek pyłu w powietrzu. Gdy temperatura spada, cząstki drgają słabiej, aż w końcu nadchodzi moment, w którym są w stanie się połączyć. Wraz z ochładzaniem się wszechświata, siła elektromagnetyczna zaczęła przeciągać ujemnie naładowane elektrony w kierunku dodatnio naładowanych protonów, aż uspokoiły się one na tyle, by wpaść w orbitę wokół protonów. I voilà! Uzyskaliśmy pierwsze atomy, podstawowe składniki całej otaczającej nas materii.

Zwykle odizolowane atomy pozostają elektrycznie obojętne, ponieważ ładunki dodatnie i ujemne ich protonów i elektronów znoszą się nawzajem. Kiedy powstały pierwsze atomy wodoru i helu, większość materii we wszechświecie nagle zyskała ładunek obojętny, a drżąca plazma po prostu wyparowała. Fotony, czyli nośniki siły elektromagnetycznej, mogły teraz swobodnie przepływać przez elektrycznie obojętną mgiełkę atomów i ciemnej materii. Dzisiaj astronomowie potrafią zidentyfikować skutki tej zmiany fazowej, ponieważ fotony, które wyrwały się z plazmy, wytwarzają cieniutki szum energetyczny tła (kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła), które wciąż przenika cały wszechświat.

Nasza historia początku przekroczyła swój pierwszy próg. Mamy wszechświat. Już ma on określone struktury o wyróżniających się właściwościach. Istnieją w nim różne formy energii i materii, a każda ma własną osobowość. Ma on już atomy, a także swoje własne zasady działania.