Az ősrobbanás

Miként jött létre a szinte felfoghatatlanul hatalmas univerzum? A kérdésre választ kínál az ősrobbanás elmélete.

A hipotézis csaknem száz évvel ezelőtt született meg. Edwin P. Hubble amerikai csillagász ugyanis 1929-ben felfedezte, hogy a távoli galaxisok színképe vöröseltolódást mutat, fényük a vörös felé tolódik el, s minél távolabb vannak, annál nagyobb mértékű a vöröseltolódásuk, ami arra utal, hogy távolodnak tőlünk. Ezt az összefüggést nevezték el Hubble-törvénynek, melyet továbbgondolva Georges Lemaitre belga római katolikus pap, a Leuveni Katolikus Egyetem csillagásza és elméleti fizikusa arra a felismerésre jutott, hogy ha a távolodó galaxisok sebességét az időben visszafelé vezetjük, akkor eljutunk egy olyan időponthoz, amikor a világegyetem összes anyaga és energiája egyetlen pontban sűrűsödött össze, s ebből a pontból kezdett el tágulni. Hipotézisét 1931-ben tárta a nyilvánosság elé, s így megszületett az ősrobbanás elmélete, amit George Gamow orosz–amerikai fizikus fejlesztett tovább. Az ősrobbanás kifejezést szűkebb értelemben arra az eseményre értjük, amikor a tágulás megkezdődött, tágabb értelemben pedig arra a jelenleg is uralkodó kozmológiai elgondolásra, mely az univerzum keletkezését és fejlődését a tágulás robbanásszerű kezdetével magyarázza. A vöröseltolódás mellett pedig az ősrobbanás bizonyítékának tekintik a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzást is, amit két fizikus, a német–amerikai Arno Penzias és az amerikai Robert Woodrow Wilson fedezett fel 1965-ben, megállapítva róla, hogy az égbolt mindegyik pontjáról egyenletes erősséggel fogható, áthatja az egész univerzumot.

De miként is zajlott le a világegyetem kezdeti fejlődése a jelenlegi számítások szerint? A végtelenül forró, végtelenül sűrű, végtelenül kicsi, pontszerű térrészben lévő ősanyag mintegy 13,8 milliárd évvel ezelőtt robbanásszerűen tágulni kezdett. Az ősanyagban és az ősrobbanás pillanatában a jelenlegi fizikai törvények nem voltak érvényesek, így az ősanyagnak, valamint az ősrobbanás pillanatának a leírása jelenleg még meghaladja a képességeinket. Az ősrobbanás pillanata után a korai univerzumot nagyjából egyenletesen töltötte ki egy hihetetlenül nagy energiasűrűség, a vele együtt járó hatalmas hőmérséklet és nyomás, valamint a nagy energiájú sugárzás. A ma ismert elemi részecskék ekkor még nem léteztek, sem a négy alapvető kölcsönhatás: a csak az elemi részecskék között ható gyenge és erős kölcsönhatás, továbbá az elektromágneses, valamint a gravitációs kölcsönhatás. Az első másodperc törtrészei, illetve az első másodpercek alatt aztán nagyon sok eseményre került sor. Bekövetkezett egy hatalmas tágulás, az ún. kozmikus infláció, amikor az univerzum hirtelen a sokmilliárdszorosára tágult, majd a tágulás a maihoz hasonló ütemet vett fel. A kozmikus infláció alatt és után pedig megszülettek az első elemi részecskék: a leptonok, a fotonok (fényrészecskék), a kvarkok, a negatív elektromos töltésű elektronok és antirészecskéik, a pozitív töltésű pozitronok, a kvarkokból pedig a pozitív töltésű protonok és negatív töltésű antiprotonok, valamint a töltéssel nem rendelkező neutronok. Kezdetben egyaránt létezett anyag és antianyag, de valamilyen ok miatt az anyag elemi részecskéiből több keletkezett, mint az antianyagéból, az egymással ütköző elektronok és pozitronok, illetve protonok és antiprotonok aztán az ősrobbanás utáni 10. másodpercig megsemmisítették egymást, így csak a ma ismert anyag maradt meg. A korai univerzum ekkor elemi részecskék forró plazmájából állt, és a kezdetben mindent kitöltő sugárzás uralta, ezt nevezik sugárzásidőszaknak, mely 380 ezer évig tartott. Ezen belül, az ősrobbanás utáni első három percben jöttek létre a hidrogén-, hélium- és lítiumatommagok. A tágulás eredményeként aztán a világmindenség fokozatosan lehűlt, a mindent kitöltő sugárzás sűrűsége pedig csökkent. 380 ezer évvel az ősrobbanás után aztán megkezdődött a máig tartó anyagidőszak. Létrejöttek az első hidrogén- és héliumatomok, a sugárzás lecsatolódott az immár semleges elektromos töltésű atomokról, és szabadon kezdett haladni a táguló térben. Ennek a lecsatolódásnak a maradványa a mikrohullámú kozmikus háttérsugárzás. A fotonok is lecsatolódtak, és a világegyetem átláthatóvá vált. Egy-két milliárd évvel az ősrobbanás után pedig megkezdődött a galaxisok kialakulása.

Az ősrobbanás elmélete azonban pár kérdésre nem ad választ. Miért volt több anyag, mint antianyag? A kezdetben teljesen egyenletes anyageloszlású térben hogyan jöttek létre azok az anyagcsomósodások, melyekből létrejöttek az első csillagok, galaxisok? És egyáltalán: miért következett be az ősrobbanás, s honnan lett az ősanyag? Az intelligens tervezés elmélete szerint – mely lényegében ugyanazt mondja ki, mint a keresztyén vallás – a világegyetem születése mögött ott áll egy végtelen hatalmú és tudású valaki, mondjuk ki nyíltan: az Isten. 

Lajos Mihály