Vamos a abordar la última pregunta primero.
¿La expansión de nuestro universo tiene algo que ver con la falta de aniquilación entre la materia y la antimateria?
No faltó la aniquilación. De hecho, la aniquilación entre la materia y la antimateria es la única interacción entre ellos. ¡Y en el universo primitivo, sucedía mucho! En lo que está pensando es en el problema de asimetría de bariones que se “explica” mediante un método llamado bariogénesis [1] y muestra que podría haber algún mecanismo a través del cual, se creó un número ligeramente mayor de materia que la antimateria. Esto es realmente cierto, porque si hubiera la misma cantidad de materia y antimateria, todo sería aniquilado y el universo estaría lleno de luz y nada más. No habría átomos para formar moléculas e iniciar reacciones para formar estrellas, etc. El hecho mismo de que existamos significa que debe haber alguna explicación detrás de esta preferencia hacia la materia.
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Se ha verificado extrapolando datos en los primeros miles de años después del Big Bang, junto con los datos de CMB, que el número de bariones menos el número de anti-bariones dividido por el número de fotones, es algo así como [matemáticas] 10 ^ {- 9} [/ matemáticas]. Esto significa que cada aniquilación [math] 10 ^ 9 [/ math] barión-antibaryón que ocurrió, hubo un exceso de 1 barión.
Puede considerar que esto es muy bajo y que podría ser un problema técnico en la matriz . Nuestros cálculos son incorrectos, podríamos haber perdido algunos bariones aquí y allá, por lo que este resultado podría ser incorrecto.
Sin embargo, es muy correcto . Teniendo en cuenta los protones en el universo observable, hay aproximadamente [math] 10 ^ {80} [/ math] protones, escribámoslo como tal:
[matemáticas] n_p = 10 ^ {80} [/ matemáticas]
Si el número de bariones en exceso era del orden de magnitud [matemática] \ frac {\ sqrt {n_p}} {n_p} [/ matemática] entonces podría ser un error estadístico.
Sin embargo, [matemáticas] \ frac {\ sqrt {n_p}} {n_p} = 10 ^ {- 40}. [/ Matemáticas]
Lo que significa que el número es 31 órdenes de magnitud mayor que lo que podría considerarse un error estadístico. Es decir:
100,000,000,000,000,000,000,000,000,000 veces más grande, no te cago .
¡Así que este es un número realmente pequeño!
Sin embargo, el período inflacionario terminó mucho antes de que este proceso comenzara, así que no , no tiene nada que ver con la inflación del universo.
Ahora, la expansión del universo, que ahora lo está haciendo de manera acelerada, es el resultado de la energía potencial sobrante que el universo tenía justo después de que se detuvo el período inflacionario. Esto se explica con la constante cosmológica, o energía de vacío, o energía oscura. Esto es lo que está causando la expansión actual del universo.
Neil Tyson declaró que el universo podría comprimirse al tamaño de una canica. ¿Comenzó nuestro universo del tamaño de una canica?
No estoy seguro si Neil Tyson dijo exactamente esto, o si malinterpretaste lo que realmente dijo.
En primer lugar, el universo no podía ser comprimido al tamaño de una canica. Si concentramos todo en el universo y lo juntamos, se formaría un agujero negro antes de que alcanzara el tamaño de una canica, por lo que es imposible.
Lo que él podría haber dicho y lo malinterpretaron fue que al principio, el universo tenía el tamaño de una canica. Lo cual tampoco es cierto. En el momento [math] t = 0 [/ math], no tenemos idea de lo que sucedió, ya que nuestros resultados salen raros con infinitos y ceros en lugares donde no debería haber infinitos ni ceros.
Lo que sí sabemos es que, dado que el universo se está expandiendo, su temperatura también se enfría. Es decir, ahora hace más frío que hace 5 mil millones de años. Y si pasas mucho tiempo en el pasado, un poco después del Big Bang (y con un poco quiero decir muy cerca como 0.00000000000000000000000000000001 segundos después del big bang – no conté los ceros, quise escribir en algún lugar alrededor de 30ish) entonces el universo hacía mucho calor y era muy denso ya que no se había expandido durante 14 mil millones de años. Esto no significa que fuera del tamaño de una canica, en absoluto.
La Tierra, que es mucho más pequeña que todo el universo observable (obviamente), se convertiría en un agujero negro si se comprimiera al tamaño de una canica, mientras retiene la misma masa. Entonces, cualquier cosa más grande que la Tierra sería más grande que una canica, así que no, el universo no comenzó en el tamaño de una canica.
Le recomendaría que lea algunos de los libros mencionados en las respuestas a esta pregunta [2] para una introducción a la cosmología. Además, la mayoría de sus preguntas pueden ser respondidas por las conferencias en línea de Leonard Susskind [3], que no son difíciles de seguir, incluso si no es un físico. Míralos a 1,25 o 1,5 veces la velocidad, si es demasiado lento para ti.
Notas al pie
[1] Bariogénesis – Wikipedia
[2] ¿Alguien puede recomendar libros sobre cosmología y astrofísica para principiantes?
[3] Cosmología Conferencia 1
