Kako su nastali prvi atomi u univerzumu

Evolucija materije od kvarkova do struktura

Atomi čine stotinu procenata građe ljudskih bića, planete Zemlje i celokupnog Sunčevog sistema, iako predstavljaju svega pet procenata ukupne energetske gustine univerzuma. Svemir je u svojim prvim trenucima bio izuzetno topao i gust, pa nikakve stabilne čestice nisu mogle dugo opstati. U toj najranijoj fazi kosmičke evolucije, osnovni kvanti poznati kao kvarkovi spajali su se i obrazovali protone i neutrone. Zatim su od protona i neutrona nastala prva primordijalna atomska jezgra, ali to i dalje nije bilo dovoljno za stvaranje pravih hemijskih elemenata.

Da bi se formirali stabilni neutralni atomi, bilo je neophodno da prođe nekoliko stotina hiljada godina od početnog širenja svemira. Tek kada se kosmos dovoljno raširio i ohladio, slobodni elektroni su uspeli da se trajno povežu sa atomskim jezgrima. Da su osnovne konstante i uslovi u ranom svemiru bili i najmanje drugačiji, neutralni atomi se možda nikada ne bi formirali. Bez njihovog postojanja ne bi bila moguća kasnija evolucija zvezda, zvezdanih ostataka, pa ni nastanak crnih rupa kakve danas proučava savremena astrofizika.

Zagonetke tamne materije i kvantne gravitacije

Pored izučavanja obične materije, naučnici intenzivno istražuju i nepoznate komponente kosmosa koje ne emituju svetlost. Izuzetno osetljivi detektor pod nazivom LUX-ZEPLIN, napravljen sa ciljem direktnog detektovanja tamne materije, nedavno je zabeležio neočekivani pojedinačni događaj odbijanja čestica. Iako jedan ovakav izolovani signal nije dovoljan da se zvanično objavi veliko naučno otkriće, on pruža snažan podstrek za nova merenja i detaljnije studije. Pored toga, i dalje ostaje otvoreno pitanje da li se informacije koje propadnu u crnu rupu trajno uništavaju ili nekako uspevaju da napuste njen horizont događaja.

Jedan od najvećih teorijskih izazova jeste i priroda gravitacionih talasa i njihova potencijalna kvantna svojstva. Dok svetlosni talasi ispoljavaju talasno-čestični dualizam i sastoje se od fotona, Ajnštajnova opšta teorija relativnosti opisuje gravitaciju bez pretpostavljene čestice nazvane graviton. Ukoliko bi se dokazalo da i gravitacija deluje kao kvantna sila, to bi donelo potpunu naučnu revoluciju i ujedinilo fizičke teorije.

Variranje dužine dana na planeti Zemlji

Pored fundamentalnih pitanja o nastanku materije i strukturi kosmosa, neobični fizički efekti prisutni su i u svakodnevnom merenju vremena na našoj planeti. Iako je opšte prihvaćeno pravilo da jedan dan traje tačno 24 sata, taj broj predstavlja samo prosečnu vrednost izračunatu tokom cele kalendarske godine. Stvarna dužina dana ne određuje se prostim obrtanjem Zemlje za 360 stepeni, već vremenom koje je potrebno da se Sunce vrati na istu poziciju na nebu.

Zbog toga se stvarna dužina trajanja dana konstantno menja tokom godine. U čitavoj kalendarskoj godini postoje svega četiri dana koji traju tačno 24 sata. Tokom svih ostalih dana, trajanje se produžava ili skraćuje u odnosu na prethodni dan, ponekad i do trideset sekundi sa jednog dana na drugi. Ovi dinamični procesi pokazuju da čak i najosnovnije prirodne pojave u sebi kriju iznenađujuće složene detalje.

Izvor: Ethan Siegel, Starts With A Bang · Fotografija: Pexels / Freepik (ilustracija)