Nociones de teoría de las cuerdas de la teoría del big bang
Poco después el astrónomo Edwin Hubble demostró el universo se expandía, se hizo evidente que el universo era una vez mucho más pequeña. La teoría de que el universo comenzó a partir de un único punto (o área muy pequeña) se conoce como la teoria del Big Bang. La teoría fue propuesta por primera vez en 1927 por el sacerdote y físico belga, Georges Lemaître, pero fue controvertida hasta 1965. Hoy en día, las observaciones astronómicas más avanzadas muestran que la teoría del big bang es probable que así sea. La teoría de cuerdas se espera ayude a los físicos a comprender con mayor precisión lo que ocurrió en esos primeros momentos del universo, por lo que la comprensión de la teoría del big bang es un componente clave del trabajo cosmológica de la teoría de cuerdas.
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Porque usted sabe que el espacio se expande, puede ejecutar el video del universo hacia atrás en el tiempo en su cabeza. Al hacer esto, se da cuenta de que el universo tenía que ser mucho menor de lo que es ahora. A medida que la materia en el universo se comprime en una cantidad más pequeña y más pequeña del espacio, las leyes de la termodinámica (que gobiernan el flujo de calor) dirá que el asunto tenía que ser muy caliente y denso.
En contra de la gran explosión: La teoría del estado estacionario
En oposición a la teoría del big bang, Fred Hoyle propuso una teoría alternativa, llamada teoría del estado estacionario. En esta teoría, continuamente se están creando nuevas partículas. Dado que el espacio ampliado, estas nuevas partículas fueron creados con la suficiente rapidez que la densidad de la masa total del universo se mantuvo constante.
Para entender la razón de tal teoría, hay que darse cuenta de que algunos físicos pensaron que es probable que una bola densa de la materia podría surgir a la existencia de la nada, en violación de la ley de conservación de la masa (o conservación de la masa-energía). Que la materia tenía que venir de alguna parte.
En opinión de Hoyle, si la materia se podría crear de la nada una vez, ¿por qué no tener que suceda todo el tiempo?
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Aunque teoría del estado estacionario de Hoyle en última instancia fallará, al tratar de demostrarlo Hoyle sería demostrar que es digno a los ojos de la historia mediante el desarrollo de una teoría acerca de dónde los átomos densos de nuestro universo vienen.
microondas radiación del fondo cósmico
Uno de los principales conversos a la teoría del Big Bang fue el físico George Gamow, que se dio cuenta de que si la teoría fuera cierta, un rastro residual de radiación cósmica de fondo (CMBR) se extiende por todo el universo. Los intentos de encontrar esta radiación no hace muchos años, hasta que un problema inesperado en 1965 accidentalmente lo detectó.
Como otros científicos estaban tratando de probar la teoría de Gamow, Arno Penzias y Robert Wilson en Radiotelescopio Laboratorio de Bell Holmdell Cuerno de Nueva Jersey fueron recogiendo esta horrible estática cuando intentaron detectar señales de radio en el espacio. No importa donde se señalaron lo tonto, se hacía cada vez la misma estática. Los dos hombres, incluso limpiar excrementos de pájaros de telescopio, pero fue en vano. De hecho, la estática empeoró en el telescopio sin obstáculos. Penzias y Wilson descubrieron la CMBR, y se ha ganado el Premio Nobel de Física en 1978.
Cuarenta años más de investigación sólo ha confirmado la teoría del big bang, la más reciente en la imagen de la CMBR obtenida por el satélite (WMAP) WMAP. La imagen obtenida por este satélite, que se muestra en la siguiente figura, es como una foto de bebé del universo cuando era apenas 380.000 mil años (hace 13,7 mil millones de años). Antes de esto, el universo era lo suficientemente densa como para ser opaco, por lo que ninguna luz puede ser usado para buscar más atrás que eso.
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La comprensión de que los elementos químicos procedían de
Tanto George Gamow y Fred Hoyle, aunque difieren en gran medida de la teoría del big bang, fueron las figuras clave en la determinación del proceso de nucleosíntesis estelar, en el que los átomos están formados en el interior de las estrellas. Gamow la teoría de que los elementos fueron creados por el calor de la gran explosión. Hoyle mostró que los elementos más pesados fueron creados realmente por el intenso calor de las estrellas y supernovas.
La teoría original de Gamow fue que, como el calor intenso de la expansión del universo se enfrió, el más ligero elemento, hidrógeno, se formó. La energía en este momento aún era suficiente para causar moléculas de hidrógeno para interactuar, quizás fusionando en átomos de helio. Las estimaciones indican que casi el 75 por ciento del universo visible se compone de hidrógeno y 25 por ciento es el helio, con el resto de los elementos en la tabla periódica que constituyen sólo pequeñas cantidades en la escala de todo el universo.
Esto resultó ser bueno, porque Gamow no podía encontrar la manera de cocinar a muchos de esos elementos más pesados en el big bang. Hoyle abordó el problema, suponiendo que si pudiera hacer que todos los elementos de estrellas, entonces la teoría del big bang sería un fracaso. El trabajo de Hoyle en la nucleosíntesis estelar fue publicado en 1957.
En el método nucleosíntesis de Hoyle, helio e hidrógeno se reúnen dentro de las estrellas y se someten a la fusión nuclear. Incluso esto, sin embargo, no es lo suficientemente caliente para hacer átomos más masivo que el hierro. Estos elementos más pesados - zinc, cobre, uranio, y muchos otros - se crean cuando las estrellas masivas pasan por sus muertes y explotan en el gigante supernovas. Estas supernovas producen suficiente energía para fundir los protones en el núcleo atómico pesado.
Los elementos se después se infla en el espacio por la explosión supernova, a la deriva como nubes de polvo estelar. Algunos de este polvo estelar finalmente cae juntos bajo la influencia de la gravedad para formar planetas, como la Tierra.