Kỉ nguyên Planck
Cái gì khiến các nhà vật lí tin rằng tất cả bốn lực trong tự nhiên thật sự có thể thống nhất trong một lí thuyết lượng tử đơn nhất? Lí do chính là vì các nhà khoa học biết rằng trong quá khứ xa xôi chúng đã từng thống nhất theo một cách đúng như thế. Thời khắc này, gọi là kỉ nguyên Planck, xảy ra trong khoảnh khắc đầu tiên sau Vụ Nổ Lớn và trước thời kì căng phồng, khi Vũ trụ chưa quá 10-43+ giây tuổi.
Lúc ấy, Vũ trụ còn bị nén vào một thể tích bé xíu, nhưng nó chứa lượng năng lượng ngang bằng với ngày nay, dẫn tới nhiệt độ cực kì cao 1034oC. Dưới những tình huống này, lực điện từ với lực hạt nhân yếu và mạnh, thống nhất chặt chẽ với nhau trong cái gọi là “Lí thuyết Thống nhất Lớn”, hợp nhất với lực hấp dẫn lượng tử để tác dụng như một siêu lực với các tính chất đồng đều. Sự chia tách siêu lực này làm phát sinh mỗi định luật của tự nhiên mà chúng ta thấy trong Vũ trụ ngày nay.
Phá vỡ đối xứng
Vào cuối kỉ nguyên Planck, 10-43 giây sau Vụ Nổ Lớn, bốn nguyên tố của siêu lực nguyên thủy bắt đầu chia tách, không còn tác dụng như một lực nữa. Các lực tách nhau ra, mỗi lần một lực, khi nhiệt độ giảm xuống. Một đợt chia tách đánh dấu một ‘biến đổi pha’ ở các định luật vật lí, tương tự như các biến đổi chúng ta nhìn thấy khi hơi nước ngưng tụ thành nước và rồi đóng thành băng. Các biến đổi quen thuộc đó liên quan đến một điểm dừng trong quá trình hạ nhiệt độ khi sự sắp xếp lại các liên kết làm giải phóng năng lượng, và có phần giống cái xảy ra trong những chuyển tiếp pha đơn giản hơn này. Giai đoạn biến đổi pha được gọi là phá vỡ đối xứng (đối xứng là cách các lực thống nhất ban đầu biểu hiện độ lớn giống nhau).
Lực đầu tiên bị phá vỡ là lực hấp dẫn, và năng lượng giải phóng trong biến đổi pha ấy tạo ra bọt lượng tử của không-thời gian. Lúc 10-36 giây, lực mạnh chia tách, giải phóng một xung năng lượng có thể đã chi phối sự căng phồng vũ trụ. Cuối cùng, lực điện từ và lực yếu chia tách lúc 10-12 đến 10-6 giây lạnh dưới 10 triệu tỉ độ C.
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
