Un átomo consta de 1 electrón, 1 protón y neutrón.
Por lo tanto, es más beneficioso saber de dónde proviene el primer átomo en lugar de saber acerca del electrón, ya que también es parte del átomo.
La respuesta corta es que los átomos que forman nuestro universo provienen de la energía almacenada en la energía potencial de vacío muy alta del campo inflatón que llenó todo el espacio y causó el período inflacionario después del Big Bang. La respuesta larga es que de acuerdo con el modelo inflacionario inflationCDM [matemático] ΛCDM [/ matemático] de cosmología, la forma en que se crearon los átomos fue a través de este proceso: la época de la unificación Big Bang y Grand – de T = 0 [matemática] T = 0 [ / math] a 10−36sec [math] 10−36sec [/ math]
Durante la expansión inmediata del universo después del Big Bang hasta el comienzo del período inflacionario, la época de la Gran Unificación habría creado todo tipo de partículas, incluidos los monopolos magnéticos . Época inflacionaria de T = 10−36sec [math] T = 10−36sec [/ math] a 10−31sec [math] 10−31sec [/ math],
Durante la época inflacionaria, el universo habría aumentado de volumen en un factor de 1078 [matemáticas] 1078 [/ matemáticas] o más. Esto diluiría cualquier partícula creada en la época de la gran unificación. Esto significa que es extremadamente improbable que incluso un monopolo magnético (o cualquier otra partícula) de esa época esté presente en nuestro volumen actual de Hubble (nuestro universo observable). De hecho, deshacerse de los monopolos magnéticos fue la motivación original cuando Alan Guth inventó la teoría inflacionaria. Esta inflación rápida habría sido impulsada por una densidad de energía de vacío muy alta que habría bajado lentamente por una pendiente poco profunda (inflación lenta) 🙁 imagen de Por qué creemos que hay un Multiverso, no solo nuestro Universo). Al final de inflación, el campo inflatón bajará rápidamente la parte empinada del potencial al mínimo a 0 de energía potencial (etiquetado como vacío verdadero). Antes de esta fase de rodadura rápida, la parte del universo que se convirtió en nuestro universo observable estaría vacía de todas las partículas, pero estaría llena de la energía potencial del campo de inflaton de alta densidad de energía. Durante el rollo rápido a potencial cero (llamado recalentamiento), toda esa energía potencial de inflación de vacío de alta energía se habría convertido en partículas que eventualmente se descompondrían o se convertirían en partículas en nuestro universo actual. Al final del recalentamiento, el universo se llenaría con un plasma de quark gluón de alta energía y alta temperatura y todo este plasma fue generado por la energía en la energía potencial del campo de inflaton. Este quark gluon plasma tendría el mismo número de quarks y anti-quarks. Rotura de supersimetría (especulativa)
Si la supersimetría es una propiedad de nuestro universo, entonces debe romperse a una energía que no sea inferior a 1 TeV, la escala de simetría de electroválvula. Las masas de partículas y sus supercompañeros ya no serían iguales, lo que podría explicar por qué nunca se han observado supercompañeros de partículas conocidas. Para explicar por qué el universo no tiene cantidades iguales de materia y antimateria hoy, en este momento debe haber habido una ligera asimetría entre la materia y la antimateria que permitió que 1 de cada mil millones de partículas de materia sobreviviera en este período. El mecanismo exacto de esta asimetría no se conoce actualmente: este es uno de los problemas no resueltos en física. Ver asimetría de Baryon. A partir de este momento, la física se entiende muy bien y es mucho menos especulativa. Para esto, solo reproduciré las secciones relevantes de Wikipedia (Cronología del universo, con ligeras ediciones): ruptura de la simetría con electroválvulas y la época del quark – 10−12 [matemáticas] 10−12 [/ matemáticas] seg a 10−6 [ matemáticas] 10−6 [/ matemáticas] segundos después del Big Bang
A medida que la temperatura del universo cae por debajo de un cierto nivel de energía muy alto, se cree que el campo de Higgs adquiere espontáneamente un valor de expectativa de vacío, que rompe la simetría del medidor de electroválvulas. Esto tiene dos efectos relacionados: la fuerza débil y la fuerza electromagnética, y sus respectivos bosones (los bosones W y Z y el fotón) se manifiestan de manera diferente en el universo actual, con diferentes rangos; a través del mecanismo de Higgs, todas las partículas elementales interactúan con el campo de Higgs se volvieron masivos, sin masa en los niveles de energía más altos. Al final de esta época, las interacciones fundamentales de gravitación, electromagnetismo, la interacción fuerte y la interacción débil ahora han tomado sus formas actuales, y las partículas fundamentales tienen masa, pero la temperatura de la El universo todavía es demasiado alto para permitir que los quarks se unan para formar hadrones.
- ¿Cómo se puede medir la energía potencial eléctrica de un electrón?
- Si no podemos ver los electrones, ¿cómo encontramos que estos electrones se unen con otros elementos?
- ¿Cuál es la imagen de microscopía electrónica más espectacular que has visto?
- Si hay un electrón en completo aislamiento, sin nada para interactuar con él, ¿caerá bajo la gravedad de algún objeto masivo cercano?
- ¿La analogía clásica entre electrones e imanes de barra dice algo sobre el giro?
Época de hadrones: entre 10−6 [matemáticas] 10−6 [/ matemáticas] segundos y 1 segundo después del Big Bang
El plasma de quark-gluon que compone el universo se enfría hasta que se puedan formar hadrones, incluidos bariones como los protones y los neutrones. Aproximadamente 1 segundo después del Big Bang, los neutrinos se desacoplan y comienzan a viajar libremente por el espacio. Este fondo cósmico de neutrinos, aunque es poco probable que se observe en detalle ya que las energías de los neutrinos son muy bajas, es análogo al fondo cósmico de microondas que se emitió mucho más tarde. Sin embargo, existe una fuerte evidencia indirecta de que existe el fondo cósmico de neutrinos, tanto de las predicciones de nucleosíntesis del Big Bang de la abundancia de helio, como de anisotropías en el fondo cósmico de microondas Época de Lepton: entre 1 segundo y 10 segundos después del Big Bang
La mayoría de los hadrones y anti-hadrones se aniquilan entre sí al final de la época de los hadrones, dejando a los leptones y antileptones dominando la masa del universo. Aproximadamente 10 segundos después del Big Bang, la temperatura del universo cae hasta el punto en que ya no se crean nuevos pares de leptones / antileptones y la mayoría de los leptones y antileptones se eliminan en las reacciones de aniquilación, dejando un pequeño residuo de leptones. [4 ] Época de fotones: entre 10 segundos y 380,000 años después del Big Bang
Después de que la mayoría de los leptones y antileptones son aniquilados al final de la época de los leptones, la energía del universo está dominada por los fotones. Estos fotones todavía interactúan con frecuencia con protones cargados, electrones y (eventualmente) núcleos, y continúan haciéndolo durante los próximos 380,000 años. Nucleosíntesis: entre 3 minutos y 20 minutos después del Big Bang
Durante la época de los fotones, la temperatura del universo cae hasta el punto donde los núcleos atómicos pueden comenzar a formarse. Los protones (iones de hidrógeno) y los neutrones comienzan a combinarse en núcleos atómicos en el proceso de fusión nuclear. Los neutrones libres se combinan con protones para formar deuterio. El deuterio se fusiona rápidamente en helio-4. La nucleosíntesis solo dura unos diecisiete minutos , ya que la temperatura y la densidad del universo han caído hasta el punto en que la fusión nuclear no puede continuar. En este momento, todos los neutrones se han incorporado a los núcleos de helio. Esto deja aproximadamente tres veces más hidrógeno que helio-4 (en masa) y solo trazas de otros núcleos. Dominación de la materia: 70,000 años después del Big Bang
En este momento, las densidades de la materia no relativista (núcleos atómicos) y la radiación relativista (fotones) son iguales. La longitud de los pantalones vaqueros, que determina las estructuras más pequeñas que pueden formarse (debido a la competencia entre la atracción gravitacional y los efectos de presión), comienza a caer, y las perturbaciones, en lugar de ser eliminadas por la radiación de flujo libre, pueden comenzar a crecer en amplitud. Para ΛCDM, en esta etapa, la materia oscura fría domina, allanando el camino para el colapso gravitacional para amplificar las pequeñas inhomogeneidades dejadas por la inflación cósmica, haciendo que las regiones densas sean más densas y las regiones enrarecidas. Sin embargo, debido a que las teorías actuales sobre la naturaleza de la materia oscura no son concluyentes, todavía no hay consenso sobre su origen en épocas anteriores, como existe actualmente para la materia bariónica. Recombinación – ca. 377,000 años después del Big Bang
Durante la recombinación, los electrones y núcleos libres (principalmente hidrógeno y helio) se recombinan y el universo, ¡ por primera vez tiene átomos! Durante la recombinación, los fotones se desacoplaron de los átomos y aquí se muestra una imagen de esos fotones: esta imagen de los datos WMAP de 7 años (2012) que muestra las variaciones de radiación del fondo cósmico de microondas (CMB) en todo el Universo desde nuestra perspectiva. La imagen satelital de Planck es: Vea la respuesta de Frank Heile a Si miramos una estrella a millones de años luz de distancia, lo que hemos hecho, la luz tarda millones de años en llegar a nosotros, por lo que estamos mirando millones de años hacia atrás en el tiempo. Usando este razonamiento, ¿qué es lo más lejos que podríamos mirar hacia atrás en el tiempo? para más información sobre el CMB. A partir de este momento, el universo se expande por un factor lineal de 1100; se forman estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias, y a 13.798 mil millones de años después del big bang, ¡escribí esta respuesta para Quora! 18k Vistas · 190 Votos a favor · Ver línea de tiempoVotación a favor190Comentario1Compartir
Jerzy Michał Pawlak, PhD en física de alta energía (experimental) Respondido el 10 de enero de 2014 · Votado por el usuario-10185532933882708813, Licenciado en química. Vinieron de los núcleos que quedaron después de la nucleosíntesis: aproximadamente 75% de núcleos de hidrógeno (protones) y 25% de núcleos de helio, con trazas de deuterio y litio. Y de los electrones producidos en el Big Bang y sobrantes después de que la temperatura cayó por debajo del umbral de producción del par. 1.6k Vistas · 5 Votos a favor · Ver TimelineUpvote5CommentShareUser-10185532933882708813, Mucha química Respondió el 11 de enero de 2014 La pregunta difícil está fuera de lo que hicieron los protones y se forman neutrones en el Big Bang? Claramente, sin energía a temperaturas tan altas que todas las partículas tuvieron la oportunidad de ser creadas. Pero, ¿por qué tantos y no más o menos? Por alguna razón, cuando todo el alboroto disminuyó y la temperatura bajó, hubo una cierta cantidad de protones y neutrones (aproximadamente iguales) y electrones de carga para equilibrar los protones, y muchos fotones calientes (rayos X). La relación de partículas a fotones es un misterio.
¿Por qué cierto número de fotones se convirtió en la masa de protones y neutrones? Dejando algo de izquierda? No lo sabemos La física estándar no puede explicar la relación y, sin embargo, es clave para todo lo demás que sucedió después, incluida la relación de hidrógeno a helio, y la relación de átomos a fotones (luz), y la falta de carbono y elementos más pesados en más que pequeñas cantidades de trazas, del Big Bang.
Falta algo de física. La relación numérica de protones y neutrones a fotones debe agregarse a mano en todos los cálculos, y la obtenemos de la observación experimental de la radiación de fondo del Big Bang. Por lo que sabemos, podría haber sido algo más de lo que es. Es un gran misterio, y lo dejaré con él.1.4k Vistas · 3 Votos a favor · Ver TimelineUpvote3CommentShareQuora Usuario, entusiasta de la física con algunos conocimientos Respondido el 5 de julio de 2015 Nuestro universo es lo que conocemos como un sistema cerrado. Un sistema cerrado es algo en física que no intercambia materia con el resto de lo que está allí (otros universos o “sistemas” posibles que ocupan espacio / tiempo en el continuo espacio-tiempo). Pero nuestro universo no siempre fue así. Antes del Big-Bang, lo que había allí aparentemente en la nada eran estas partículas aleatorias llamadas taquiones. No existe una existencia confirmada de ellos, pero son como formas puras de neutrinos que tienen cierta semejanza con las propiedades peculiares de los taquiones. Los taquiones siempre viajan más rápido que la velocidad de la luz (intenta olvidarte de Einstein por un momento) y tienen una cantidad imaginaria de masa. Dado que rompen las reglas de la materia regular y porque no había un sistema cerrado en juego, la materia y la energía se crean y destruyen. Estos taquiones aparecerían y desaparecerían en la medida del tiempo del tablón. Lo último en su lugar es un falso vacío y un verdadero vacío. Un falso vacío es un estado de alta energía donde los taquiones son inestables. Idealmente, querrían ir a un estado de menor energía. Piense en ello como una presa que retiene el agua. Se podría pensar que el agua está en un estado de baja energía hasta que una grieta en la presa le muestra que el agua fluirá y se asentará en un charco masivo. Esa es la transición de un estado de alta energía a un estado de baja energía. También se describe como el estado natural o fundamental. Algo similar sucede con los taquiones, excepto una grieta en la presa o una rasgadura en este vacío que representa el vacío verdadero o el continuo espacio-tiempo. En este punto, el agua o la energía (que es un número real) dentro del taquión quiere pasar inmediatamente al estado fundamental o al estado de menor energía, por lo que el agua fluye más rápido y puede hacer una grieta más grande en la presa. En este caso, la presa es el área vacía antes del universo. La grieta revela el verdadero vacío o la continua evolución del espacio-tiempo para el universo. De repente, la grieta se vuelve más grande en una burbuja y se expande como materia y energía reales en el interior de la burbuja. El exterior de la burbuja todavía está cubierto de taquiones en descomposición, ya que esta burbuja inmensamente caliente y enérgica de materia y energía en expansión se teoriza como el Big Bang tal como la conocemos. La inflación cósmica y el universo comenzaron entonces como un sistema cerrado. Entonces, aunque la materia y la energía nunca se crean o destruyen, provienen de lo siguiente: un sistema abierto, taquiones, vacío, vacíos falsos y burbujas de continuo espacio-tiempo / materia / energía en verdaderos vacíos. Estas condiciones son, en última instancia, una explicación teórica del nacimiento de nuestro universo.
