Какова Зависимость между Физикой элементарных частиц и Космологией?
Есть интимные отношения между областями физики элементарных частиц и космологии, который иллюстрируемый длинной линией физиков, работающих в обоих одновременно: Альберт Эйнштейн, Стивен Хокинг, Кип Торн, и многие другие. Космология - исследование вселенной и ее структуры, тогда как физика элементарных частиц - исследование элементарных частиц, таких как кварк и фотоны, самые маленькие известные объекты. Хотя сначала они могут казаться столь же несвязанными, как что-либо может быть, космология и физика элементарных частиц фактически близко связаны.
В отличие от сложных систем на Земле, которая много быть описанным, используя высокоуровневые объяснения, а не свойства, появляющиеся из самых низких уровней, межгалактические и космологические явления, сравнительно более просто. Например, в обширных интервалах пространства, только одна из этих четырех сил природы имеет любое реальное влияние: сила тяжести. Хотя звезды и галактики очень далеко и много раз больше чем мы непосредственно, мы имеем замечательно точная картина того, как они работают, полученные из фундаментальных физических законов, которые направляют их составные частицы.
Домен космологии, наиболее тесно связанной с физикой элементарных частиц, является исследованием Большого взрыва, гигантским взрывом, который создал все вещество во вселенной и пространство-время которого сама вселенная составлена. Большой взрыв начинался как пункт почти бесконечной плотности и нулевого объема: особенность. Тогда, это быстро набухало к размеру атомного ядра, которое является, где физика элементарных частиц играет роль. Чтобы понять, как самые ранние моменты Большого взрыва влияли на вселенную, как это сегодня, мы должны использовать то, что мы знаем о физике элементарных частиц, чтобы создать вероятные космологические модели.
Одно из побуждений для того, чтобы создать когда-либо более мощные ускорители частиц должно провести эксперименты, которые моделируют физические обстоятельства как можно раньше в истории вселенной, когда все было очень компактно и горячо. Космологи должны быть сведущими в физике элементарных частиц, чтобы сделать значительные вклады в область.
Другой ключ к пониманию зависимости между физикой элементарных частиц и космологией должен смотреть на исследование черных дыр. Физические свойства черных дыр относятся к долговременному будущему космоса. Черные дыры - разрушенные звезды с такой огромной силой тяжести, что не даже свет может избежать их схватывания. Некоторое время, считалось, что черные дыры не испускали радиации, и будут вечны, парадокс физикам. Но Стивен Хокинг теоретически оценивал, основанный на способности проникновения в суть от физики элементарных частиц, что черные дыры действительно испускают радиацию, которая была после того дублирована, Распродавая радиацию.
Физика элементарных частиц также очень релевантна в исследования темной материи, невидимое вещество, существование которого известно из-за его гравитационного влияния на видимое вещество, и темной энергии, таинственная сила, которая проникает во вселенную и заставляет ее расширение ускоряться. Они - центральные вопросы в современной космологии.