¿Cuál es el período de tiempo más temprano después del comienzo del Big Bang para el cual los cosmólogos tienen una comprensión clara de lo que estaba ocurriendo en el universo?

Creo que la respuesta gira en torno al significado de “comprensión clara”. El único sentido real que podemos obtener de entidades muy distantes en este momento es la radiación electromagnética, y nada de eso podría sobrevivir hasta el final de la fase de ionización del Big Bang, cuando el universo tenía unos 300,000 años. Entonces, hasta que podamos entender y detectar la energía gravitacional a alta resolución, no podremos percibir directamente nada más cercano al tiempo de origen que eso. Sin embargo, utilizando teorías y experimentos existentes en materia de energía de alta temperatura, podemos inferir condiciones durante el período de ionización y verificar nuestras conclusiones por los efectos resultantes en la radiación EM aún detectable que se generó en el Big Bang, conocido como microondas. antecedentes, y haciendo experimentos y pruebas de alta energía en supercolliders de alta energía actuales como el Bevatron y el CERN. Mediante estos métodos, tenemos conclusiones bastante confiables sobre las condiciones que se remontan al tiempo de quizás milisegundos después del comienzo del Big Bang, más allá del cual la física actual se descompone en gran medida debido a anomalías como la introducción de infinitos en las matemáticas, lo que puede hacer que las ecuaciones sean insolubles . Más atrás que eso, es simplemente pura especulación en este momento.

El modelo CDM [math] \ Lambda [/ math] es actualmente el mejor modelo que existe para el Big Bang. Hay un ajuste muy estrecho entre este modelo y las observaciones de escalas de longitud que requieren el conocimiento de las condiciones iniciales del Big Bang (la parte gris izquierda en el espectro de potencia anterior). Esto significa que a partir del primer segundo a partir de la época de Hadron, hay un muy buen ajuste con la observación del modelo. Antes de los primeros segundos son los momentos emocionantes para encontrar nueva física. De los experimentos del CERN se sabe mucho sobre el período de electroválvula desde [matemática] 10 ^ {- 12} [/ matemática] segundos, pero todavía hay preguntas abiertas.

No estoy calificado para afirmar lo que los cosmólogos ‘entienden claramente’. Pero por lo que he leído, el universo no tardó solo una pequeña fracción de una pequeña fracción de una billonésima de segundo en enfriarse lo suficiente como para permitir la formación de partículas subatómicas y, a partir de ese momento, son capaces de Modelar matemáticamente cómo creen que la física (aproximadamente) indica que el universo se desarrolló y continuará desarrollándose. Según la wiki de Big Bang:

Si las leyes conocidas de la física se extrapolan más allá de donde son válidas, existe una singularidad. Las mediciones modernas sitúan este momento hace aproximadamente 13.800 millones de años, lo que se considera la edad del universo. Después de la expansión inicial, el universo se enfrió lo suficiente como para permitir la formación de partículas subatómicas y, posteriormente, átomos simples. Las nubes gigantes de estos elementos primordiales luego se unieron a través de la gravedad para formar estrellas y galaxias.

Aquí hay un resumen de lo que creemos que sabemos sobre el primer universo:

La extrapolación de la expansión del universo hacia atrás en el tiempo usando la relatividad general produce una densidad y temperatura infinitas en un tiempo finito en el pasado. Esta singularidad señala el colapso de la relatividad general y, por lo tanto, de todas las leyes de la física. Se debate hasta qué punto podemos extrapolar hacia la singularidad, ciertamente no más cerca del final de la época de Planck . Esta singularidad a veces se llama “el Big Bang”, pero el término también puede referirse a la primera fase caliente y densa, que puede considerarse el “nacimiento” de nuestro universo. Basado en mediciones de la expansión usando supernovas de tipo Ia, mediciones de fluctuaciones de temperatura en el fondo cósmico de microondas y mediciones de la función de correlación de galaxias, el universo tiene una edad estimada de 13.798 ± 0.037 mil millones de años. La concordancia de estas tres mediciones independientes respalda firmemente el modelo ΛCDM que describe en detalle los contenidos del universo.

Las primeras fases del Big Bang están sujetas a mucha especulación. En los modelos más comunes, el universo se llenaba de manera homogénea e isotrópica con una densidad de energía increíblemente alta y enormes temperaturas y presiones, y se expandía y enfriaba muy rápidamente. Aproximadamente 10−37 [diez a la potencia menos treinta y siete] segundos en la expansión, una transición de fase causó una inflación cósmica , durante la cual el universo creció exponencialmente . Después de que se detuvo la inflación, el universo consistió en un plasma de quarks y gluones, así como todas las demás partículas elementales. Las temperaturas eran tan altas que los movimientos aleatorios de las partículas estaban a velocidades relativistas, y los pares de partículas y antipartículas de todo tipo se creaban y destruían continuamente en colisiones. En algún momento, una reacción desconocida llamada bariogénesis violó la conservación del número de bariones, lo que condujo a un exceso muy pequeño de quarks y leptones sobre los antiquarks y antileptones, del orden de una parte en 30 millones. Esto dio como resultado el predominio de la materia sobre la antimateria en el universo actual.

Tal como el Sr. Ashby ha dicho por sí mismo, como ingeniero retirado y no como astrónomo o cosmólogo, tampoco estoy calificado para responder esta pregunta. Por lo tanto, supongo que la ciencia, tal como la conocemos, se hizo aplicable al universo justo después de que terminó el “período inflacionario”. Supongo que sí, porque he leído que durante este período de inflación, el espacio se expandió más rápido que la velocidad de la luz y creo que nuestra ciencia, por lo tanto, se rompería si intentáramos evaluar científicamente los períodos antes de que terminara la inflación.

De Wikipedia deduzco que este período de inflación duró de 10 ^ -36 a 10 ^ -32 segundos después del Big Bang.

Está claro que pedirle a los no cosmólogos que respondan a esta pregunta solo puede dar lugar a que entendamos nuestra investigación sobre este período.
Este concepto de los comienzos de nuestro universo me intriga, y las respuestas de Jim Ashby extraen de la investigación más actual en este momento, 2015.

Mira esta simple explicación: –

Era de Planck o Época de Planck