Evren’in Kısa Tarihi

Kuantuam Kütleçekim (t < 10^-45 s: Büyük Patlama)

 Kütleçekim ayrılıyor. Elektromanyetik, zayıf ve şiddetli çekirdek kuvvetleri bir bütün olarak duruyorlar (Büyük Birleşim)

Evren, sonsuz bir enerji yoğunluğundaki tek bir noktadan başlayarak hızla genişllemeye başlıyor.

t = 10^-43 s, 10³²K (10¹⁹ GeV, 10^-34m):

Kütleçekim "donuyor" Başlangıçta tüm madde parçacıklarıyla kuvvet taşıyıcı parçacıklar, bir termal denge içindeler (aynı oranda oluşup yok oluyorlar). Bu parçacıklar, (yani madde) fotonlarla (yani ışınımla) bir arada, ayrışmamış aynı "çorba" içinde bulunuyorlar.

Bir "faz geçişi" sonucu, kütleçekim, elektromanyetik, zayıf ve şiddetli çekirdek kuvvetlerinden ayrılarak, bağımsız bir kuvvet olarak "donuyor". Öteki üç kuvvet, kuark ve leptonlar üzerindeki etkileri bakımından birbirlerinden farksız. Kütleçekiminin ayrılması, temel kuvvetler arasındaki ilk simetri bozulmasıdır.

Büyük Birleşme (t = 10^-35 s, 10²⁷ K (10¹⁶ GeV, 10^-32m))

"Şişme" durdu; genişleme sürüyor. Büyük birleşme kırılıyor. Şiddetli çekirdek kuvvetiyle, elektrozayıf
kuvvetin etkileri ortaya çıkıyor.

Evren’in genişliği her 10^-34 saniyede bir katlanıyor. Şişme 10^-32 s sonunda duruyor. Evren 10⁵⁰ kat genişledi. Evren’in çapı, yaklaşık on milyon ışık yılına çıkıyor. Evren’in görünebilen bölümüyse üç m kadar. Bu, Evren’in iki ucunun, ışığın kendilerine yetişmesinden önce neden aynı sıcaklıkta olmalarını açıklıyor. Şişme, Evren’i düzleştiriyor.
t = 10^-32s fiiddetli kuvvet ayrılıyor

Yeni bir faz geçişiyle, şiddetli çekirdek kuvveti de bağımsızlaşıyor. Madde ve karşı madde arasında, madde lehinde milyarda bir oranında fazlalık oluşuyor. Sıcaklık, hala kuarkların birleşmesine izin vermeyecek kadar yüksektir. Temel parçacıklar, bir kuark gluon plazması halinde bulunuyorlar.

Elektrozayıf Dönem (t = 10^-10 s, 10¹⁵ K (100 GeV. 10^-18m))

Elektromanyetik ve zayıf çekirdek kuvvetleri başlangıçtaki birleşik kuvvetten ayrılıyorlar.

Evren hızla genişlemeye devam ediyor. Sıcaklık, “termodinamik” kuralları uyarınca düzenli biçimde azalıyor. Sonunda zayıf çekirdek kuvveti de "donarak" bağımsız biçimde etkinleşen bir kuvvet haline geliyor.

Doğanın dört temel kuvveti de hareketlerinde bağımsız hale gelmiş oluyorlar. Kuarklarla, antikuarklar

birbirlerini yokederken geriye küçük oranda bir madde fazlası kalıyor. Elektrozayıf kuvveti taşıyan parçacıklar olan W ve Z bozonları bozunuyor.

Bu süreç içinde sıcaklık, kara cisim ışınımından kaynaklanan fotonların bir madde-karşı madde çifti

yaratacak enerjiyi yitirdiği noktaya kadar düşüyor. Sonunda Evren’in sıcaklığı bu kritik noktanın altına düştüğünde, başlangıçta ortaya çıkmış olan büyük kütleli kararsız parçacıklar yok oluyor.

Proton ve Nötronlar ( t = 10^-4 s, 10¹³ K (1GeV, 10^-16m): )

Kuarklar birleşip proton ve nötron oluşturuyorlar

Evren’in gözleyabildiğimiz kısmı Güneş Sistemimizi boyutlarına kadar büyümüş durumdadır. Sıcaklık azaldıkça kuarklarla antikuarkların birbirlerini yok etmesi süresi sona eriyor. Arta kalan kuarklar proton ve nötronları oluşturuyorlar. t = 1s, 10¹⁰ K (1MeV, 10^-15m) nötrinolar ayrılıyorlar.

Elektrik yüksüz parçacıklar olan nötrinolar etkisiz hale geliyorlar. Elektron ve pozitronlar birbirlerini

yok ediyor ve yeniden oluşmuyorlar. Ancak fazladan bir miktar elektron kalıyor.

Protonlar, daha ağır olan nötronlara göre çok daha kararlı parçacıklar. Bu nedenle aralarındaki denge sürekli olarak proton lehine gelişiyor. Bu iki parçacık arasında, 50:50 olan oran bu evrede 25:75 durumuna geliyor.

Çekirdeklerin Oluşumu ( t = 3 dakika, 10⁹ K (0.1) MeV, 10¹²m) )

Proton ve nötronlar birleşip helyum çekirdeklerini oluşturuyorlar

Artık sıcaklık, çekirdeklerin oluşmasına izin verecek kadar düşüktür. Evren’deki koşullar, günümüzde

yıldızların merkezlerindeki, ya da termonükleer bombaların patlama koşullarını andırıyor. Döteryum (ağır hidrojen), helyum ve lityum gibi görece ağırr çekirdekler, varolan nötronları yakalıyorlar. Artakalan nötronlar da yaklaşık 1000 saniye içinde bozunuyorlar. Nötron-proton oranı 13:87’ye iniyor.

Evren’in yapısı büyük ölçüde tamamlanmış oluyor. Temel olarak protonlardan (% 75) ve helyum

çekirdeklerinden oluşuyor. Sıcaklık, hala atomların oluşmasına izin vermiyor. Elektronlar, serbest

parçacıklardan oluşan bir gaz durumundadır.

Atomlar ve Işık ( t = 300 000 yıl, 3000 K (0.5 eV, 10^-10 m):)

Evren şeffaflaşıp, ışıkla doluyor.

Eksi elektrik yüklü elektronlar, artı yüklü proton taşıyan çekirdeklere bağlanmaya başlıyorlar. Sonunda hafif element diye adlandırılan hidrojen, helyum ve lityum atomları oluşuyor. Işınım, artık atomları parçalayabilecek enerjiden yoksun.

Evren “çorba”sında eskiden serbestçe dolaşan elektronlar, atomlara bağlandıkları için, sürekli bunlara çarpıp saçılan fotonlar, artık serbestçe yol alabiliyorlar.

Böylece evren şeffaf hale geliyor. Bunun sonucu ışınım yerine madde yoğunluğu başat hale geliyor. Gökbilim, (ancak ışığı görebildiği için) Evren’in oluşum tarihinde ancak bu noktaya kadar geri gidebiliyor.

Gökada Oluşumu (t = 10⁹ yıl, 18 K :)

Gökadalar ortaya çıkmaya başlıyor.

Kütle yoğunluğunda küçük ölçekli yerel oynamalar, yıldız ve gökada oluşumu için tohum işlevi görüyor. Önceleri, belli belirsiz yoğunluk dalgalanmaları olarak ortaya çıkan farklar, şişme süreciyle hızla boyut kazanıyorlar. Yine de mekanizma hala tam olarak bilinmiyor. Çekirdek sentezi, yani karbondan başlayıp demire kadar olan ağır çekirdeklerin oluşması süreci, termonükleer tepkimelerle, yıldızların içinde başlıyor.

Bu süreç uzun sürüyor; bazı elementler, milyonlarca hatta milyarlarca yılda oluşuyor. Yıldızların çöküşü ve süpernova patlamaları sırasında anlık süreçlerde daha da ağır elementler sentezleniyor.

Bugün (t = 15 X 10⁹ yıl, 3K : insanlar)

İnsan, nereden geldiğini merak etmeye başlıyor.

Kimyasal süreçler, bağımsız atomları bir araya getirerek moleküllerin oluşmasını sağlıyor. Elektronların bir arada tuttuğu bu yapılar, giderek daha da büyüyerek, organik molekül dediğimiz daha karmaşık yapılara dönüşüyor.

Sonunda bu organik moleküller, dış etkenlerin de yardımıyla kendilerini kopyalamanın yolunu öğreniyorlar. Yıldız tozları ve karmaşık şifreler (DNA), yaşamı sentezliyor.

Dört milyar yıl süren uzun bir evrim sonunda, rastlantıların yadsınamayacak katkılarıyla Dünya’ya egemen olan insan, çevresindeki evreni incelemeye başlıyor.

Kaynak: Bilim ve Teknik Dergisi Tübitak 377 sayısının ekidir.