बिग बाउंस

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Subject history

बिग बाउंस ज्ञात ब्रह्मांड की उत्पत्ति के लिए परिकल्पित ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल है। यह मूल रूप से महा विस्फोट के 'चक्रीय मॉडल' या 'ऑसिलेटरी ब्रह्मांड' व्याख्या के चरण के रूप में अध्ययन किया गया था, जहां प्रथम ब्रह्मांड संबंधी घटना पिछले ब्रह्मांड के क्षय का परिणाम था। 1980 दशक के प्रारंभ में मुद्रास्फीति (ब्रह्माण्ड विज्ञान) सिद्धांत क्षितिज समस्या के समाधान के रूप में उभरने के पश्चात इस पर गंभीरता से विचार करना बंद कर दिया गया था, जो ब्रह्मांड के बड़े पैमाने की संरचना को प्रकट करने वाले अवलोकनों में प्रगति से उत्पन्न हुआ था। 2000 दशक के प्रारंभ में, कुछ सिद्धांतकारों द्वारा मुद्रास्फीति को समस्याग्रस्त और असत्य पाया गया था क्योंकि इसके विभिन्न मापदंडों को किसी भी अवलोकन में फिट करने के लिए समायोजित किया जा सकता था, जिससे अवलोकन योग्य ब्रह्मांड के गुण संयोग का विषय हों। बिग बाउंस सहित वैकल्पिक चित्र क्षितिज समस्या का पूर्वानुमानित और त्रुटिपूर्ण सिद्ध होने वाला संभावित समाधान प्रदान कर सकते हैं, और 2017 तक सक्रिय परीक्षण चल रहा था।[1]


विस्तार और संकुचन

बिग बाउंस की अवधारणा बिग बैंग को विस्तार अवधि के प्रारंभ के रूप में प्रदर्शित होती है जिसके पश्चात संकुचन की अवधि आती है। इस दृष्टि से, कोई बिग क्रंच के पश्चात बिग बैंग, या अधिक सरल रूप से, बिग बाउंस पर विचार कर सकता है। इससे ज्ञात होता है कि हम ब्रह्मांडों के अनंत अनुक्रम में किसी भी बिंदु पर रह सकते हैं, या इसके विपरीत वर्तमान ब्रह्मांड सबसे पहली पुनरावृत्ति हो सकती है। चूँकि, यदि अंतराल चरण की स्थिति "बाउंस के मध्य", जिसे 'आदिम परमाणु की परिकल्पना' माना जाता है, जिसे पूर्ण आकस्मिकता में लिया जाता है, तो ऐसी गणना निरर्थक हो सकती है क्योंकि वह प्रत्येक स्थिति उदाहरण समय में गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता का प्रतिनिधित्व कर सकती है।

बिग बाउंस के क्वांटम सिद्धांत के पीछे मुख्य विचार यह है कि जैसे-जैसे घनत्व अनंत तक पहुंचता है, क्वांटम फोम का व्यवहार परिवर्तित हो जाता है। निर्वात में प्रकाश की गति सहित सभी तथाकथित मूलभूत भौतिक स्थिरांकों को बिग क्रंच के समय स्थिर रहने की आवश्यकता नहीं है, विशेष रूप से उससे छोटे समय अंतराल में जिसमें माप कभी भी संभव नहीं हो सकता है (प्लैंक समय की इकाई, सामान्यतः 10−43 सेकंड) इसमें विभक्ति बिंदु को विस्तारित या ब्रैकेट करना होता है।

इतिहास

विलियम डी सिटर, कार्ल फ्रेडरिक वॉन वीज़स्कर, जॉर्ज मैकविट्टी और जॉर्ज गैमो (जिन्होंने इस बात पर बल दिया कि "भौतिक दृष्टिकोण से हमें पूर्व-क्षय अवधि के बारे में पूर्ण रूप से भूल जाना चाहिए") सहित ब्रह्मांड विज्ञानियों द्वारा बड़े बाउंस मॉडल को बड़े पैमाने पर सौंदर्य के आधार पर समर्थन दिया गया था।][2]

1980 दशक के प्रारंभ में, अवलोकन संबंधी ब्रह्मांड विज्ञान की बढ़ती त्रुटिहीनता और सीमा से परे होता था कि ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना समतल, समरूप और आइसोट्रोपिक है, इस परीक्षण को पश्चात में लगभग 300 मिलियन प्रकाश-वर्ष से अधिक के पैमाने पर प्रारंभ करने के लिए ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत के रूप में स्वीकार किया गया था। यह माना जाता था कि क्षितिज समस्या के लिए आवश्यक था कि कैसे ब्रह्मांड के दूर के क्षेत्रों में प्रकाश जैसे संचार के बिना अनिवार्य रूप से समान गुण हो सकते हैं। प्रारंभिक ब्रह्मांड में अंतरिक्ष के घातीय विस्तार की अवधि को समाधान के रूप में प्रस्तावित किया गया था, जिसे मुद्रास्फीति सिद्धांत के रूप में जाना जाता है। संक्षिप्त मुद्रास्फीति अवधि के पश्चात, ब्रह्मांड का विस्तार कम तीव्र दर पर प्रारंभ है।

मुद्रास्फीति सिद्धांत के विभिन्न सूत्रीकरण और विस्तृत निहितार्थ गहन सैद्धांतिक अध्ययन का विषय बन गए। किसी सम्मोहक विकल्प के अभाव में, मुद्रास्फीति क्षितिज समस्या का प्रमुख समाधान बन गया। 2000 दशक के प्रारंभ में, कुछ सिद्धांतकारों द्वारा मुद्रास्फीति को समस्याग्रस्त और असत्य पाया गया था क्योंकि इसके विभिन्न मापदंडों को किसी भी अवलोकन के अनुरूप समायोजित किया जा सकता था, इस स्थिति को फाइन-ट्यूनिंग समस्या के रूप में जाना जाता है। इसके अतिरिक्त, मुद्रास्फीति को अनिवार्य रूप से शाश्वत मुद्रास्फीति के रूप में पाया गया, जो सामान्यतः भिन्न-भिन्न गुणों वाले विभिन्न ब्रह्मांडों की अनंतता का निर्माण हुआ, जिससे अवलोकन योग्य ब्रह्मांड के गुण संयोग का विषय बन जाएं।[3]बिग बाउंस सहित वैकल्पिक अवधारणा की कल्पना क्षितिज समस्या के पूर्वानुमानित और त्रुटिपूर्ण सिद्ध होने वाले संभावित समाधान के रूप में की गई थी,[4]और 2017 तक सक्रिय परीक्षण चल रहा है। [5][1]

वाक्यांश बिग बाउंस 1987 में वैज्ञानिक साहित्य में दिखाई दिया, जब इसे पहली बार वोल्फगैंग प्रीस्टर और हंस-जोआचिम ब्लोम द्वारा स्टर्न अंड वेल्ट्रम में लेखों की जोड़ी को (जर्मन में) शीर्षक में उपयोग किया गया था।[6] यह 1988 में इओसिफ़ रोज़ेंटल के बिग बैंग, बिग बाउंस, रूसी भाषा की किताब ( भिन्न शीर्षक से) का संशोधित अंग्रेजी-भाषा में अनुवाद, और 1991 में प्रीस्टर और ब्लोम द्वारा खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी में लेख (अंग्रेजी में) में फिर से दिखाई दिया। (यह वाक्यांश स्पष्ट रूप से 1969 में एलमोर लियोनार्ड के उपन्यास के शीर्षक के रूप में उत्पन्न हुआ, 1965 में अर्नो पेन्ज़ियास और रॉबर्ट वुडरो विल्सन द्वारा कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के परीक्षण के साथ बिग बैंग मॉडल के बारे में सार्वजनिक जागरूकता बढ़ने के तुरंत पश्चात।)

अधिक प्रारंभिक ब्रह्मांड में बड़े बाउंस के अस्तित्व के विचार को लूप क्वांटम गुरुत्व पर आधारित कार्यों में विविध समर्थन मिला है। लूप क्वांटम ब्रह्माण्ड विज्ञान में, लूप क्वांटम गुरुत्व की शाखा, बड़े बाउंस को पहली बार फरवरी 2006 में पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में अभय अष्टेकर, टोमाज़ पावलोव्स्की और परमप्रीत सिंह द्वारा आइसोट्रोपिक और सजातीय मॉडल के लिए किया गया था।[7]इस परिणाम को विभिन्न समूहों द्वारा विभिन्न अन्य मॉडलों के लिए सामान्यीकृत किया गया है, और इसमें स्थानिक वक्रता, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक, अनिसोट्रॉपियां और फॉक परिमाणित अमानवीयता की स्तिथि सम्मिलित है।[8]

पेन्सिलवेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर मार्टिन बोजोवाल्ड ने जुलाई 2007 में अध्ययन प्रकाशित किया जिसमें लूप क्वांटम ग्रेविटी से संबंधित कुछ सीमा तक कार्य का विवरण दिया गया था, जिसने बिग बैंग से पहले के समय को गणितीय रूप से समाधान करने का आशय किया था, जो ऑसिलेटरी ब्रह्मांड और बिग को नया भार देगा। [9]

बिग बैंग सिद्धांत की मुख्य समस्याओं में से यह है कि बिग बैंग के क्षण में शून्य आयतन और अनंत ऊर्जा की गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता होती है। इसे सामान्यतः भौतिकी के अंत के रूप में व्याख्या की जाती है जैसा कि हम जानते हैं; इस स्तिथि में, सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत का यही कारण है कि कोई आशा करता है कि क्वांटम प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाएंगे और विलक्षणता से बचेंगे।

चूँकि, लूप क्वांटम कॉस्मोलॉजी में शोध से ज्ञात होता है कि पहले से उपस्थित ब्रह्मांड विलक्षणता के बिंदु तक नहीं, अन्यथा उससे पहले बिंदु पर जहां गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम प्रभाव इतने दृढ़ता से प्रतिकारक हो जाते हैं कि ब्रह्मांड वापस बाहर आ जाता है, जिससे नया निर्माण होता है। शाखा इस क्षय और बाउंस के समय विकास एकात्मक है।

बोजोवाल्ड का यह भी आशय है कि ब्रह्मांड के कुछ गुण द्वारा अस्तित्व निर्धारित किया जा सकता है। पूर्व ब्रह्मांड के कुछ गुण किसी प्रकार के अनिश्चितता सिद्धांत के कारण निर्धारित नहीं किए जा सकते हैं, इस परिणाम को विभिन्न समूहों द्वारा विवाद किया गया है, जो दर्शाता है कि अनिश्चितता सिद्धांत से उत्पन्न होने वाले उतार-चढ़ाव पर प्रतिबंध के कारण, बाउंस के समय सापेक्ष उतार-चढ़ाव में परिवर्तन पर स्थिरता बाधाएं हैं।[10][11]

जबकि लूप क्वांटम गुरुत्व से बड़े बाउंस का अस्तित्व अभी भी प्रदर्शित किया जाना शेष है, त्रुटिहीन परिणामों और लूप क्वांटम ब्रह्मांड विज्ञान में उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग का उपयोग करके संख्यात्मक सिमुलेशन से जुड़े कई अध्ययनों का उपयोग करके इसकी मुख्य विशेषताओं की स्थिरता की पुष्टि की गई है। [12]

2006 में, यह प्रस्तावित किया गया था कि बिग बैंग ब्रह्माण्ड विज्ञान में लूप क्वांटम ग्रेविटी तकनीकों के अनुप्रयोग से बाउंस हो सकता है जिसे चक्रीय होने की आवश्यकता नहीं है।[13]

2010 में, रोजर पेनरोज़ ने सामान्य सापेक्षता आधारित सिद्धांत को आगे बढ़ाया जिसे उन्होंने अनुरूप चक्रीय ब्रह्माण्ड विज्ञान कहा हैं। सिद्धांत बताता है कि ब्रह्मांड का तब तक विस्तार होगा जब तक कि सभी पदार्थ क्षय नहीं हो जाते और अंततः प्रकाश में परिवर्तित हो जाते हैं। चूँकि ब्रह्माण्ड में किसी भी समय या दूरी का पैमाना इसके साथ जुड़ा नहीं होगा, यह बिग बैंग के समान हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विशेष प्रकार का बिग क्रंच उत्पन्न होता है जो अगला बड़ा धमाका बन जाता है, इस प्रकार अगला चक्र स्थापित रहता है।[14]

2011 में, निकोडेम पोपलॉस्की ने प्रदर्शित किया कि गुरुत्वाकर्षण के आइंस्टीन-कार्टन-स्कियामा-किबल सिद्धांत में गैर-एकवचन बिग बाउंस स्वाभाविक रूप से प्रकट होता है।[15]यह सिद्धांत एफ़िन कनेक्शन की समरूपता की बाधा को दूर करके और इसके एंटीसिमेट्रिक भाग, टोरसन टेंसर को गतिशील चर के रूप में मानकर सामान्य सापेक्षता का विस्तार करता है। टोरसन और डायराक स्पिनरों के मध्य न्यूनतम युग्मन-स्पिन इंटरैक्शन उत्पन्न करता है जो अत्यंत उच्च घनत्व पर फर्मीओनिक पदार्थ में महत्वपूर्ण है। इस प्रकार का सम्बन्ध अभौतिक बिग बैंग विलक्षणता का अवरोध करता है, इस सीमित न्यूनतम पैमाने पर कारक के जैसे बाउंस के साथ परिवर्तित हो जाते है, जिसके पूर्व ब्रह्मांड सिकुड़ रहा था। इस परिदृश्य यह भी ज्ञात होता है कि क्यों सबसे बड़े पैमाने पर वर्तमान ब्रह्मांड स्थानिक रूप से समतल, सजातीय और आइसोट्रोपिक प्रदर्शित होता है, जो ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति के लिए भौतिक विकल्प प्रदान करता है।

2012 में, मानक आइंस्टीन गुरुत्वाकर्षण फ्रेम के भीतर गैर विलक्षण बड़े बाउंस का नया सिद्धांत सफलतापूर्वक बनाया गया था।[16]यह सिद्धांत पदार्थ के बाउंस और एकपायरोटिक ब्रह्मांड विज्ञान के लाभों को युग्मित करता है। विशेष रूप से, प्रसिद्ध बीकेएल अस्थिरता, सजातीय और आइसोट्रोपिक पृष्ठभूमि ब्रह्माण्ड संबंधी समाधान अनिसोट्रोपिक तनाव के विकास के लिए अस्थिर है, इस सिद्धांत में समाधान किया गया है। इसके अतिरिक्त, पदार्थ संकुचन में बीजित वक्रता लगभग स्केल-अपरिवर्तनीय प्राइमर्डियल पावर स्पेक्ट्रम बनाने में सक्षम है और इस प्रकार ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि (CMB) टिप्पणियों के अध्ययन के लिए सुसंगत प्रणाली प्रदान करता है।

कुछ सूत्रों का तर्क है कि दूर के सुपरमैसिव ब्लैक होल जिनके बड़े आकार के बिग बैंग का अध्ययन करना कठिन है, जैसे कि ULAS J1342+0928,[17] बिग बाउंस के प्रमाण हो सकते हैं, इन सुपरमैसिव ब्लैक होल का निर्माण बिग बैंग से पूर्व हुआ था।[18][19]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 Brandenberger, Robert; Peter, Patrick (2017). "Bouncing Cosmologies: Progress and Problems". Foundations of Physics. 47 (6): 797–850. arXiv:1603.05834. Bibcode:2017FoPh...47..797B. doi:10.1007/s10701-016-0057-0. ISSN 0015-9018. S2CID 118847768.
  2. ↑ Kragh, Helge (1996). ब्रह्मांड विज्ञान. Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-00546-1.
  3. ↑ McKee, Maggie (25 September 2014). "Ingenious: Paul J. Steinhardt – The Princeton physicist on what's wrong with inflation theory and his view of the Big Bang". Nautilus. No. 17. NautilusThink Inc. Retrieved 31 March 2017.
  4. ↑ Steinhardt, Paul J.; Turok, Neil (2005). "चक्रीय मॉडल सरलीकृत". New Astronomy Reviews. 49 (2–6): 43–57. arXiv:astro-ph/0404480. Bibcode:2005NewAR..49...43S. doi:10.1016/j.newar.2005.01.003. ISSN 1387-6473. S2CID 16034194.
  5. ↑ Lehners, Jean-Luc; Steinhardt, Paul J. (2013). "Planck 2013 results support the cyclic universe". Physical Review D. 87 (12): 123533. arXiv:1304.3122. Bibcode:2013PhRvD..87l3533L. doi:10.1103/PhysRevD.87.123533. ISSN 1550-7998. S2CID 76656473.
  6. ↑ Overduin, James; Hans-Joachim Blome; Josef Hoell (June 2007). "Wolfgang Priester: from the big bounce to the Λ-dominated universe". Naturwissenschaften. 94 (6): 417–429. arXiv:astro-ph/0608644. Bibcode:2007NW.....94..417O. doi:10.1007/s00114-006-0187-x. PMID 17146687. S2CID 9204407.
  7. ↑ Ashtekar, Abhay; Pawlowski, Tomasz; Singh, Parampreet (2006-04-12). "बिग बैंग की क्वांटम प्रकृति". Physical Review Letters. 96 (14): 141301. arXiv:gr-qc/0602086. Bibcode:2006PhRvL..96n1301A. doi:10.1103/PhysRevLett.96.141301. PMID 16712061. S2CID 3082547.
  8. ↑ Ashtekar, Abhay; Singh, Parampreet (2011-11-07). "Loop Quantum Cosmology: A Status Report". Classical and Quantum Gravity. 28 (21): 213001. arXiv:1108.0893. Bibcode:2011CQGra..28u3001A. doi:10.1088/0264-9381/28/21/213001. ISSN 0264-9381. S2CID 119209230.
  9. ↑ Bojowald, Martin (2007). "What happened before the Big Bang?". Nature Physics. 3 (8): 523–525. Bibcode:2007NatPh...3..523B. doi:10.1038/nphys654.
  10. ↑ Corichi, Alejandro; Singh, Parampreet (2008-04-23). "क्वांटम बाउंस और कॉस्मिक रिकॉल". Physical Review Letters. 100 (16): 161302. arXiv:0710.4543. Bibcode:2008PhRvL.100p1302C. doi:10.1103/PhysRevLett.100.161302. PMID 18518182. S2CID 40071231.
  11. ↑ Kamiński, Wojciech; Pawłowski, Tomasz (2010-04-15). "कॉस्मिक रिकॉल और लूप क्वांटम कॉस्मोलॉजी का स्कैटरिंग पिक्चर". Physical Review D. 81 (8): 084027. arXiv:1001.2663. Bibcode:2010PhRvD..81h4027K. doi:10.1103/PhysRevD.81.084027. S2CID 44771809.
  12. ↑ Ashtekar, Abhay; Corichi, Alejandro; Singh, Parampreet (2008). "लूप क्वांटम कॉस्मोलॉजी की प्रमुख विशेषताओं की मजबूती". Physical Review D. 77 (2): 024046. arXiv:0710.3565. Bibcode:2008PhRvD..77b4046A. doi:10.1103/PhysRevD.77.024046. S2CID 118674251.
  13. ↑ "पेन स्टेट के शोधकर्ता ब्रह्मांड के जन्म से परे देखते हैं". Science Daily. May 17, 2006. Referring to Ashtekar, Abhay; Pawlowski, Tomasz; Singh, Parmpreet (2006). "Quantum Nature of the Big Bang". Physical Review Letters. 96 (14): 141301. arXiv:gr-qc/0602086. Bibcode:2006PhRvL..96n1301A. doi:10.1103/PhysRevLett.96.141301. PMID 16712061. S2CID 3082547.
  14. ↑ Penrose, R. (2010). Cycles of time: an extraordinary new view of the universe. Random House
  15. ↑ Poplawski, N. J. (2012). "स्पिनर-टोरसन कपलिंग से नॉनसिंगुलर, बिग-बाउंस कॉस्मोलॉजी". Physical Review D. 85 (10): 107502. arXiv:1111.4595. Bibcode:2012PhRvD..85j7502P. doi:10.1103/PhysRevD.85.107502. S2CID 118434253.
  16. ↑ Cai, Yi-Fu; Damien Easson; Robert Brandenberger (2012). "टूवर्ड्स ए नॉनसिंगुलर बाउंसिंग कॉस्मोलॉजी". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2012 (8): 020. arXiv:1206.2382. Bibcode:2012JCAP...08..020C. doi:10.1088/1475-7516/2012/08/020. S2CID 118679321.
  17. ↑ Landau, Elizabeth; Bañados, Eduardo (6 December 2017). "Found: Most Distant Black Hole". NASA. Retrieved 6 December 2017. "This black hole grew far larger than we expected in only 690 million years after the Big Bang, which challenges our theories about how black holes form," said study co-author Daniel Stern of NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California.
  18. ↑ Jamie Seidel (7 December 2017). "समय के भोर में ब्लैक होल ब्रह्मांड के निर्माण के बारे में हमारी समझ को चुनौती देता है". News Corp Australia. Retrieved 9 December 2017. यह उस बिंदु के ठीक 690 मिलियन वर्ष बाद अपने आकार तक पहुंचा था जिसके आगे कुछ भी नहीं है। हाल के वर्षों का सबसे प्रमुख वैज्ञानिक सिद्धांत उस बिंदु को बिग बैंग के रूप में वर्णित करता है - वास्तविकता का एक सहज विस्फोट जैसा कि हम इसे क्वांटम विलक्षणता से जानते हैं। लेकिन एक और विचार हाल ही में वजन बढ़ा रहा है: कि ब्रह्मांड समय-समय पर विस्तार और संकुचन से गुजरता है - जिसके परिणामस्वरूप "बिग बाउंस" होता है। और शुरुआती ब्लैक होल के अस्तित्व की भविष्यवाणी की गई है कि यह विचार मान्य हो सकता है या नहीं। यह बहुत बड़ा है। अपने आकार तक पहुँचने के लिए - हमारे सूर्य से 800 मिलियन गुना अधिक द्रव्यमान - इसने बहुत सारा सामान निगल लिया होगा। ... जहाँ तक हम इसे समझते हैं, ब्रह्मांड उस समय इतना पुराना नहीं था कि इस तरह के राक्षस को उत्पन्न कर सके।
  19. ↑ Youmagazine staff (8 December 2017). "एक ब्लैक होल जो ब्रह्मांड से भी पुराना है" (in Ελληνικά). You Magazine (Greece). Retrieved 9 December 2017. This new theory that accepts that the Universe is going through periodic expansions and contractions is called "Big Bounce"


अग्रिम पठन


बाहरी संबंध

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